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

Abstract

O Concreto de Ultra-Alto Desempenho (Ultra-High Performance Concrete - UHPC) apresenta elevadas propriedades mecânicas e alta durabilidade, destacando-se como uma alternativa promissora para aplicações estruturais que exigem elevado desempenho. Nesse contexto, a incorporação de fibras tem sido empregada com o objetivo de melhorar o comportamento mecânico do material, sobretudo sob esforços de tração. Assim, este trabalho teve como objetivo avaliar a influência de diferentes teores de microfibras de vidro nas propriedades mecânicas de compósitos de UHPC, considerando as idades de 28 e 78 dias e os efeitos do envelhecimento acelerado por ciclos de imersão e secagem. Foram produzidos três traços: um de referência (UHPC 3), sem fibras, e dois reforçados com 1% (UHPC 1) e 1,5% (UHPC 2) de microfibras de vidro, em volume. A caracterização dos compósitos envolveu ensaios de espalhamento, resistência à compressão axial, módulo de elasticidade estático, resistência à tração na flexão e resistência à tração por compressão diametral. Os resultados mostraram que a incorporação das microfibras reduziu a fluidez das misturas, sem comprometer sua trabalhabilidade. Em relação às propriedades mecânicas, o compósito com 1% de microfibras apresentou o melhor desempenho global, atingindo resistência à compressão de 80,55 MPa aos 28 dias, com um expressivo aumento de 21,58% após o envelhecimento acelerado (atingindo 97,94 MPa). Já o compósito com 1,5% de microfibras apresentou maior módulo de elasticidade aos 28 dias, alcançando 50,53 GPa, porém registrou reduções em algumas propriedades mecânicas e maior sensibilidade ao envelhecimento. Os resultados também indicaram que as microfibras aumentaram as resistências à tração, embora não tenham promovido alterações expressivas no modo de ruptura dos compósitos, que manteve comportamento frágil. Conclui-se que o aumento do teor de microfibras não implica necessariamente em melhoria do desempenho do UHPC, sendo o teor de 1% o que apresentou o melhor equilíbrio entre trabalhabilidade, resistência mecânica e comportamento após o envelhecimento acelerado.

Ultra-High Performance Concrete (UHPC) exhibits high mechanical properties and high durability, standing out as a promising alternative for structural applications that require high performance. In this context, the incorporation of fibers has been used with the aim of improving the mechanical behavior of the material, especially under tensile stress. Thus, this study aimed to evaluate the influence of different contents of glass microfibers on the mechanical properties of UHPC composites, considering the ages of 28 and 78 days and the effects of accelerated aging through immersion and drying cycles. Three mix designs were produced: a reference mix (UHPC 3), without fibers, and two reinforced with 1% (UHPC 1) and 1.5% (UHPC 2) of glass microfibers by volume. The characterization of the composites involved slump flow tests, axial compressive strength, static modulus of elasticity, flexural tensile strength, and splitting tensile strength tests. The results showed that the incorporation of microfibers reduced the fluidity of the mixtures without compromising their workability. Regarding mechanical properties, the composite with 1% of microfibers presented the best overall performance, reaching a compressive strength of 80.55 MPa at 28 days, with a significant increase of 21.58% after accelerated aging (reaching 97.94 MPa). On the other hand, the composite with 1.5% microfibers presented the highest modulus of elasticity at 28 days, reaching 50.53 GPa; however, it registered reductions in some mechanical properties and greater sensitivity to aging. The results also indicated that the microfibers increased the tensile strengths, although they did not promote significant changes in the failure mode of the composites, which maintained a brittle behavior. It is concluded that increasing the microfiber content does not necessarily imply an improvement in the performance of the UHPC, with the 1% content presenting the best balance between workability, mechanical strength, and behavior after accelerated aging.