Análise das propriedades mecânicas, físicas e morfológicas do concreto com adição da fibra de carbono picotada

Abstract

O concreto na engenharia civil é o material mais utilizado. Dessa forma busca-se constantemente a melhoria de suas propriedades físicas e mecânicas. A adição de reforços ao concreto é uma das possibilidades estudadas para a melhoria de suas propriedades, onde a fibra de carbono como material de adição à mistura cimentícia pode ser uma opção em função da elevada resistência à tração e seu alto módulo de elasticidade, entre outras propriedades características. O objetivo deste trabalho é analisar a influência das propriedades físicas, mecânicas e morfológicas do concreto com a adição de fibra de carbono picotada como reforço. A fibra de carbono foi cortada com comprimento aproximado de 50 mm, sendo adicionada como reforço na proporção de 0,1; 0,3 e 0,5% (m/m) no concreto produzido. Seguindo metodologias descritas na ABNT e ASTM, foram realizados ensaios para a caracterização das propriedades físicas (índices físicos) e mecânicas (resistência à compressão, à tração e módulo de elasticidade), bem como uma análise morfológica do compósito produzido através de microscopia eletrônica de varredura. Os custos envolvidos na produção também foram quantificados. Os resultados mostraram que a adição de fibra de carbono ao concreto provocou uma diminuição da resistência à compressão na ordem de 10% e um aumento da resistência à tração de 12% quando foi utilizada 0,1% de fibra de carbono no concreto. Os valores de módulo de elasticidade se diferenciaram na ordem de 13% em relação à norma a qual foram comparados, e notou-se uma diminuição do módulo de elasticidade para as amostras com maior percentual de adição de fibra. Os resultados dos índices físicos não puderam ser validados e correlacionados com as propriedades mecânicas. A adição da fibra de carbono aumentou os custos de produção do concreto em até 0,16%. Pode-se concluir que a adição de fibra de carbono picotada ao concreto melhorou a resistência a tração e o módulo de elasticidade do compósito, mas não influenciou positivamente a tensão de compressão, de modo que a adição de fibra de carbono pode ser interessante em alguns casos dependendo da aplicação requerida para o concreto.

Concrete in civil engineering is the most widely used material, in this way it is constantly searching to improve physical and mechanical properties. The addition of reinforcement to the concrete is one of the possibilities studied for the improvement of your properties, where the carbon fiber as addition material to the cementitious mixture may be an option due to its high tensile strength, high modulus of elasticity and between properties. This work has the objective to analyses the improvement of physical, mechanical and morphological properties of the concrete with the use of carbon fiber chopped as reinforcement, via addition. The carbon fiber will be cut with an approximate length of 50 mm and added as reinforcement in the proportion of 0,1; 0,3 e 0,5 % (m/m) in the concrete produced. Tests will be realized to characterize the physical (physical indexes) and mechanical properties (compressive strength, tensile and modulus of elasticity), as well as a morphological analysis of the composite by scanning electron microscopy. The costs involved in the production also were quantified. The results showed that the addition of carbon fiber to the concrete caused a decrease in compressive strength of around 10% and an increase in tensile strength of 12% when 0.1% of carbon fiber was used in the concrete. The values of modulus of elasticity differed by 13% in relation to the norm to which they were compared, and a decrease in the modulus of elasticity was observed for the samples with higher percentage of fiber addition. The addition of carbon fiber has increased concrete production costs by up to 0.16%. It can be concluded that the addition of carbon fiber to the concrete improved the tensile strength and modulus of elasticity of the composite, but did not positively influence the compression stress, so the addition of carbon fiber may be interesting in some cases depending on the application required for the concrete.