Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-10-17T12:52:51Z No. of bitstreams: 1 Hinoel Zamis Ehrenbring_.pdf: 8050494 bytes, checksum: 6538a92632a1aa3f9d35c647159bef3f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-17T12:52:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hinoel Zamis Ehrenbring_.pdf: 8050494 bytes, checksum: 6538a92632a1aa3f9d35c647159bef3f (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / itt Performance - Instituto Tecnológico em Desempenho da Construção Civil / UNISINOS - Universidade do Vale do Rio dos Sinos / Concretos com tecnologia avançada tornam-se cada vez mais comuns na indústria da construção civil. O desenvolvimento de produtos minerais e químicos fomenta a geração desses compósitos, possibilitando a inserção de insumos com desempenhos mecânicos melhorados. Todavia, mesmo com inúmeras vantagens, os novos concretos ainda se encontram suscetíveis à incidência de fissuras causadas pela retração. Sendo uma característica inerente às matrizes cimentícias, a retração, quando restringida, pode gerar manifestações patológicas, que prejudiquem a durabilidade da estrutura. Estudos vêm sendo realizados com enfoque na mitigação dessas anomalias, utilizando reforços primários e secundários dentro da matriz cimentícia. Como alternativa, utilizando as fibras como reforços é possível garantir alterações nos comportamentos mecânicos da mistura, a exemplo da resistência à tração, fator de tenacidade, capacidade de deformação e controle de fissuração. Com isso, nessa pesquisa foram empregadas, de maneira isolada e híbrida, microfibras poliméricas em uma matriz cimentícia. As microfibras eram constituídas por polipropileno (PP), álcool polivinílico (PVA) e recicladas de poliéster (POL). Para tanto, avaliou-se o fenômeno da retração por secagem dos compósitos por meio do ensaio de anel restringido, resistência à compressão axial, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade e tenacidade. Conjuntamente, investigou-se a microestrutura dos compósitos, utilizando o ensaio de microscopia eletrônica de varredura (MEV), a fim de identificar a zona de interface entre o reforço e a matriz cimentícia, assim como a integridade física do reforço no concreto. Os compósitos com microfibras apresentaram maior retração por secagem, quando comparados à matriz referência, chegando a deformações superiores a 50 μm/m. Todas as misturas atingiram alto potencial de fissuração, sendo as amostras contendo microfibras de PP e PVA, as quais obtiveram a formação da fissura mais tardiamente (14 dias). Com relação à resistência à compressão axial e tração na flexão, a inserção de microfibras poliméricas promoveu a redução dos valores em relação à matriz referência. Todavia, o uso de microfibras de PVA não promoveu a queda de resistência à tração na flexão da matriz. Já o fator de tenacidade das misturas com fibras foi superior em relação ao concreto referência, ampliando em até 38 vezes os resultados. Verificou-se que a zona de interface formada pelas microfibras de PVA foi menor, quando comparada às demais opções, o que comprovou os bons resultados proporcionados pelo reforço. Também foi possível observar que as microfibras recicladas de poliéster foram agredidas em meio alcalino, diferentemente das demais. / Concretes with advanced technology become increasingly common in the construction industry. The development of mineral and chemical products encourages the generation of these composites, allowing the insertion of inputs with improved mechanical performances. However, even with numerous advantages, the new concretes are still susceptible to the incidence of cracks caused by shrinkage. As an inherent characteristic of cementitious matrices, shrinkage, when restricted, can impair the quality of the structure and, as a result, generate pathological manifestations. Studies have been carried out focusing on the mitigation of these anomalies, using primary and secondary reinforcements within the cementitious matrix. As an alternative, the fibrous reinforcements guarantee changes in the mechanical behavior of the mixture, such as tensile strength, tenacity factor, deformation capacity and cracking control. Thus, in this research, isolated and hybrid polymer microfibers were used in a reference cementitious matrix. The filaments consisted of polypropylene (PP), polyvinyl alcohol (PVA) and recycled polyester microfibers (POL). For this, the phenomenon of the drying shrinkage of the composites was evaluated by means of the restricted ring test, axial compression strength, flexural tensile strength, modulus of elasticity and toughness. The microstructure of the composites was investigated using the scanning electron microscopy (SEM), in order to identify the interface zone between the reinforcement and the cementitious matrix, as well as the physical integrity of the reinforcement in the concrete. The composites with microfibers presented greater drying shrinkage, when compared to the reference matrix, reaching deformations of more than 50 μm/m. All the blends reached a high cracking potential, with the samples containing PP and PVA microfibers which obtained cracking formation later (14 days). With respect to the compressive strength, the insertion of polymer microfibers significantly decreased the values in relation to the reference matrix. The toughness factor of the bundled mixtures was superior in relation to the reference concrete, increasing up to 38 times the results. On the other hand, the tensile strength in the flexion decreased values with the use of the filamentary reinforcements, except for the mixture with PVA microfibres. It was verified that the interface zone formed by the PVA microfibers was smaller, when compared to the other options, which proved the good results provided by the reinforcement. It was also possible to observe that recycled polyester microfibers were attacked in alkaline solution, unlike the others.

As estruturas feitas com pré-moldados são geralmente compostas por uma base (peça pré-fabricada) mais concreto moldado no local, como é o caso de lajes (pré- lajes, lajes alveolares, aduelas de pontes). No concreto novo junto à interface de contato entre os elementos surgem tensões de tração devidas à restrição a deformação de retração por secagem imposta pela base. Portanto, ressalta-se a importância em conhecer tais tensões, pois, as mesmas podem provocar a fissuração do concreto. Por essa relevância, estuda-se neste trabalho o comportamento da tensão de tração resultante na estrutura composta, onde o elemento de concreto simples novo (sem armadura) está com restrição contínua na base e o mesmo sofre tensões originadas pela retração por secagem, as quais são reduzidas pelas deformações de natureza viscosa (fluência). Este estudo é feito ao longo do tempo utilizando o modelo de previsão de retração e fluência da ABNT NBR 6118:2003 variando o tipo de cimento, classe de resistência à compressão, relação água/cimento (representada pelo abatimento), umidade relativa do ar, temperatura ambiente, altura da camada do elemento de concreto e o grau de restrição da base. As tensões de tração resultantes foram determinadas por método iterativo, proposto inicialmente pelo Engº José Zamarion Ferreira DINIZ (Diretor da Empresa Zamarion e Millen Consultores S/S Ltda) e melhorado por esse autor, considerando-se a evolução no tempo da retração e da fluência do concreto, a partir disso foi possível determinar um modelo simplificado que permite uma estimativa rápida das referidas tensões utilizando os conceitos de coeficiente de envelhecimento e grau de restrição. / Some Precast Structures usually are composed of two parts, a base (hardened concrete) and a new concrete (softened) build \"in locu\" to coating, for example, slabs and pre-slabs. In the new concrete next to the interface between the elements (base/new) appears tensile stress due to the restrained strain imposed for the base. Therefore, its important knows this tensile stress because can cracking the concrete. Therefore, the behavior of the resultant tensile stress in the composed structure is studied in this work, where the element of new simple concrete (without reinforced) its restrained by the continuous base and suffers stress caused by drying shrinkage, which they are reduced for the viscous strain (creep). This study it is made throughout the time having used the model of prediction shrinkage and creep of ABNT NBR 6118:2003 varying the type of cement, classroom of compressive strength, ration water/cement (represented by slump), relative humidity, ambient temperature, height of the concrete element and the degree of base restraint. The resultant tensile stress had been determined by iterative method, first proposed by Eng. José Zamarion Ferreira Diniz (Director of the Company Zamarion e Millen Consultores S/S Ltda.) and improved by this writer, considering development a long the time of the shrinkage and creep of concrete, therefore, it was possible to determine a simplified model that allows to a fast estimate of the related stress using the concepts of aging coefficient and degree of restraint.

Os primeiros estudos sobre pavimentos de concreto continuamente armados (PCCA) foram desenvolvidos em zonas cujo clima característico é o temperado (EUA, Holanda e Bélgica), não se tendo estudos técnicos acerca do comportamento do pavimento em ambiente tropical. A premissa de funcionamento do PCCA está baseada na não execução de juntas de retração, obrigatórias em pavimentos de concreto simples (PCS), ou seja, as fissuras devido à retração do concreto ocorrem aleatoriamente, sendo controladas pela elevada taxa de armadura longitudinal disposta longitudinalmente ao longo de toda a extensão do pavimento. Como essa armadura não possui função estrutural, pois é colocada acima da linha neutra da placa, no banzo comprimido, sua função é manter as fissuras fortemente apertadas, garantindo suavidade ao rolamento e elevada transferência de carga (LTE), a qual ocorre pelo intertravamento dos agregados nas faces fissuradas, proporcionando assim um pavimento de alta durabilidade e que dispende baixíssimos custos com manutenção. No Brasil, a primeira experiência com PCCA teve início no ano de 2010, quando foram construídas quatro seções de 50 m de extensão cada, consideradas curtas em comparação aos 400 m de extensão de um PCCA rodoviário que podem ser alcançados ao final de um dia de trabalho. O monitoramento contínuo de tais seções mostrou haver uma diferença muito significativa de comportamento, comparado aos PCCA tradicionais, no que tange o tempo decorrido para estabelecimento do padrão de fissuração (a primeira fissura surgiu um ano após a construção), bem como espaçamento médio entre as fissuras, devido à curta extensão das placas e a inexistência de um sistema de ancoragem nas extremidades. Assim, para melhor compreender o comportamento de pavimentos de concreto com armadura contínua com padrões condizentes à realidade rodoviária em ambiente tropical, em janeiro de 2016, foi construído no campus da Universidade de São Paulo o primeiro PCCA de longa extensão do Brasil, com 200 m de comprimento. Foram empregados quatro diferentes tipos de concreto, variando o tipo de cimento e o tipo de agregado, bem como foram empregados aço galvanizado e aço comum. Para entender o comportamento do pavimento sob as condições climáticas brasileiras foram realizados três estudos: levantamento de fissuras (espaçamento e abertura), modelagem analítica do espaçamento entre fissuras através de modelos de previsão de retração em concreto e testes com FWD para avaliação da eficiência de transferência de carga (LTE) entre as fissuras. A análise do padrão de fissuração mostrou que o desenvolvimento das fissuras aconteceu conforme a literatura técnica, tendo início na primeira semana após a concretagem e atingindo aproximadamente 60% do número total de fissuras antes do primeiro mês. As seções centrais possuem o maior número de fissuras, pois estão ancoradas pelas seções de extremidade, onde o surgimento das fissuras é mais lento por conta da falta de ancoragem. As aberturas das fissuras mostraram-se maiores nas posições com aço galvanizado devido à menor aderência aço-concreto nesse caso, em comparação às posições com aço comum. O modelo de previsão de retração no concreto que melhor se aproximou do espaçamento médio desenvolvido em campo foi o modelo do Eurocode 2, com diferenças em torno de 30%, aproximadamente. As análises de LTE mostraram um desempenho muito satisfatório, apesar de a LTE nas regiões com aço galvanizado ter resultado menor do que a LTE nas regiões com aço comum. / The first studies on continuously reinforced concrete pavements (CRCP) were developed in areas in which the typical weather is temperate (United States, Netherlands and Belgium), with no technical studies carried out in tropical weather. CRCP structural premise is based on a slab without construction joints which are required in jointed plain concrete pavements (JPCP); i.e., CRCP cracks due to concrete shrinkage occur randomly being controlled by the high longitudinal reinforcement percentage, positioned longitudinally along the pavement length. As the longitudinal reinforcement has no structural role, because it is placed above the slab neutral axis, in the compression zone, its main function is to keep cracks strongly tight, ensuring a smooth ride and high load efficiency transfer (LTE) at cracks, which occurs through aggregates interlocking, thereby providing a highly durable pavement with low maintenance costs. The first experience with CRCP in Brazil started in 2010, when four experimental sections were constructed. Each section is 50 meters long, short when compared to the traditional CRCP that can extend for over 400 meters providing that concrete pouring does not stop. Continuous monitoring of these sections has shown that the short CRCP behaves differently from traditional CRCP, regarding the time taken for the cracking pattern full development (the first crack was visible on the surface one year after the construction), as well as average cracking space due to the slab\'s short extension and lack of anchorage. Therefore, in order to fully analyze the behavior of a traditional CRCP under tropical weather, in January 2016, the first long extension CRCP in Brazil was built, at the University of São Paulo campus, with 200 meters length. Four types of concrete were applied in the construction, varying cement and aggregate type. Galvanized and ordinary steel were used as well. To analyze the pavement behavior under Brazilian climatic conditions, three studies were carried out: cracks surveys (spacing and width), analytical modeling crack spacing through shrinkage prediction models and Falling Weight Deflectometer testing to evaluate the crack\'s load transfer efficiency (LTE). Cracking pattern analysis has shown cracks development consistent with technical literature. The first cracks appeared during the first week after concrete placement and, before the first month, about 60% of the total cracks number had developed. Central sections presented greatest number of cracks as they are anchored by the outer sections, where cracking occurs slower due to the lack of anchorage. Cracks width was higher in areas with galvanized steel due to the weaker steel-concrete bond, when compared to areas with common steel. The shrinkage prediction model for concrete that better approached the average field crack spacing was the Eurocode 2, with mean difference of 30%. LTE analysis has shown a quite satisfactory performance, even though LTE in areas with galvanized steel is lower than LTE in areas with common steel.

O objetivo do trabalho é analisar e compreender os efeitos das características do fibrocimento reforçado com fibras sintéticas na retração por secagem deste compósito. A importância social do fibrocimento como material de construção, justifica a realização do presente trabalho, de modo a expor como acontece a retração por secagem neste compósito, e desta forma auxiliar o meio técnico na mitigação das manifestações patológicas relacionadas à retração e contribuindo para a redução do importante problema da indústria produtora de fibrocimento, que é a fissuração de borda nas telhas onduladas. Para tal buscou-se demostrar o efeito da porosidade e distribuição de tamanho de poros na retração por secagem. Além disso, foram realizados experimentos onde se variou o tipo de cimento utilizado, as quantidades de todas as matérias-primas envolvidas, além da aplicação de tratamentos modificadores da movimentação higroscópica, manipulando diretamente a tensão capilar causadora da retração. Concluiu-se que a porosidade elevada do fibrocimento faz com que a retração por secagem deste compósito seja fortemente influenciada pela porosidade total do mesmo, com correlação direta com a quantidade de mesoporos. Além disso, no estudo de caso realizado concluiu-se que a redução da retração devido à redução da tensão superficial da água do poro, se refletiu em menor fissuração de borda nas telhas onduladas. / The objective is to analyze and comprehend the effects of properties of cement based composite reinforced with synthetic fibers, on drying shrinkage of such composite. The social importance of fiber cement as construction material justifies the execution of the present work, in order to expose how drying shrinkage occurs on this composite and by those means to assist the technical community on mitigating pathological manifestations related to shrinkage, thus contributing for the reduction of an important problem on fiber cement industry, the edge cracking on corrugated sheets. In order to achieve this goal, it was sought to demonstrate the effect of porosity and pore size distribution on drying shrinkage. Moreover, experiments were performed, varying the type of cement used and the quantities of all materials involved, in addition to the application of treatments that modify hygroscopic movement, directly manipulating the capillary tension which causes shrinkage. It was concluded that the elevated porosity of the fiber cement causes drying shrinkage of this composite to be strongly influenced by its total porosity, directly correlated to the quantity of mesopores. Furthermore, in the case study performed it was concluded that shrinkage reduction due to the reduction of pore water surface tension was reflected into minor edge cracking on corrugated sheets.