Estudo das propriedades reológicas dos compósitos cimentícios de elevada capacidade de deformação tipo ECC com uso de fibras de polipropileno e combinações de pozolanas - Bernhard, Carolina (2023)
O Engineered Cementitous Composite (ECC) é uma classe de compósito cimentício desenvolvido com fibras que apresenta comportamento strain-hardening (endurecimento por tensão através de múltiplas microfissuras) após quando submetido a esforços tensores. Porém, a composição originária do ECC demanda até três vezes mais volume de cimento se comparado às misturas tradicionais. Na última década, no LEME/UFRGS, foram estudadas misturas de ECC mais sustentáveis através de materiais suplementares e fibras ecológicas, conceituando o greener ECC. Neste contexto, o presente trabalho analisa novas formulações de ECC com a suplementação por cinza de casca de arroz (CCA), resíduo agroindustrial abundante no Rio Grande do Sul, e escória de alto forno (EAF), um subproduto da produção do ferro gusa. Estes materiais já estão sendo utilizados pelo grupo de pesquisa do LEME, e a ideia de combinações binárias e ternárias é difundida como alternativa ao elevado consumo de cimento. O objetivo foi verificar a possibilidade de se obter uma mistura de ECC com menor impacto ambiental e maior trabalhabilidade, sem que houvesse uma perda de resistência (com referência de 10% da resistência média). Para entender o impacto do balanço dos materiais, foi empregado um traço padrão com fibras de polipropileno, em combinação binária com substituição do cimento em 40% e 50% por CCA; e introduzindo combinações ternárias onde 50% do cimento foi substituído, na sequência, por 20% de CCA e 30% de EAF, 30% de CCA e 20% de EAF e 40% de CCA e 10% de EAF. Para entender as alterações reológicas das misturas, foram realizados ensaios de mini slump-flow, índice de consistência, fluidez pelo cone de Marsh e viscosidade. Já, para verificar os impactos na resistência e assegurar que fosse mantido o comportamento de múltipla fissuração foram realizados ensaios de tração direta, flexão a quatro pontos e resistência a compressão axial, aos 28 dias de idade (considerado para projetos de engenharia). Quanto ao deslocamento causado pela tensão por flexão das misturas ternárias, aquela com 20% de EAF apresentou capacidade de até 84% superior ao traço de referência, porém com decréscimo de resistência na ordem de 50% os mesmos ensaios. A mesma mistura indicou aumento da trabalhabilidade até 18,48%, sendo que, através de testes estatísticos por ANOVA, percebeu-se que as mudanças de dosagem influenciaram significativamente nos resultados de trabalhabilidade. Pensando em viabilizar o uso em aplicações reais, remeteu-se os resultados a possíveis parâmetros de whitetopping. Neste caso, as resistências compressivas superam estimativas mínimas de projeto, já as de tração e flexão ficam abaixo do esperado, no entanto a trabalhabilidade e a pegada ambiental poderiam vir a suprir esta lacuna, ainda mais se considerado o fato de que materiais pozolânicos podem reagir em maiores idades.