INFLUÊNCIA DA QUANTIDADE DE FIBRAS E DE CINZAS VOLANTES, PARA DIFERENTES IDADES, NO COMPORTAMENTO EM FLEXÃO DO BETÃO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO

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1 INFLUÊNCIA DA QUANTIDADE DE FIBRAS E DE CINZAS VOLANTES, PARA DIFERENTES IDADES, NO COMPORTAMENTO EM FLEXÃO DO BETÃO REFORÇADO COM FIBRAS DE AÇO José Amorim (1), J.A.O. Barros () e Joaquim Antunes () ( 1 ) Aluno de Mestrado de Engª Civil - Universidade do Minho ( ) Proessor Auxiliar; Dep. de Engª Civil - Universidade do Minho ( ) Investigador; Dep. de Engª Civil - Universidade do Minho Resumo: Recentemente oram propostas recomendações no sentido de normalizar os procedimentos associados ao ensaio de lexão que permite determinar a capacidade de absorção de energia do Betão Reorçado com Fibras de Aço (BRFA), tendo sido sugerida a utilização de parâmetros para simular o comportamento à tracção deste compósito endilhado, nas veriicações aos estados limites de utilização e últimos. Neste trabalho descrevem-se os ensaios eectuados, apresentam-se e discutem-se os resultados obtidos, principalmente a inluência, na resistência equivalente em lexão, da percentagem de ibras, da quantidade de cinzas volantes e da idade do compósito. 1 - INTRODUÇÃO A capacidade de absorção de energia é a propriedade mais beneiciada pela adição de ibras a materiais de matriz cimentícia [Barros 1995]. Por este acto, diversas metodologias de ensaio de lexão têm sido propostas no sentido de quantiicar o acréscimo de ductilidade que se observa quando se adiciona ibras ao betão [Balaguru e Shah 199, ACI 1997]. As dierentes abordagens do problema, desde as dimensões do provete, condições de carregamento, processo de aquisição de dados, até às características do equipamento têm conduzido ao surgimento de vários parâmetros relacionados com a capacidade de absorção de energia do compósito, mas de diícil relação entre eles. Contudo, quer o controlo de qualidade do BRFA aplicado quer o dimensionamento de estruturas constituídas por este material exigem a normalização dos ensaios e o estabelecimento de parâmetros únicos indicadores da ductilidade acrescida introduzida no betão por determinado tipo e percentagem de ibras. Neste sentido, a RILEM [a] propôs recentemente uma metodologia de ensaio de lexão para o BRFA, assim como parâmetros que pretendem caracterizar a ductilidade deste material. Foram propostos dois parâmetros, designados de resistência equivalente dois e três ( eq, e eq, ), ambos a serem utilizados na simulação do comportamento à tracção do BRFA endilhado, o primeiro nas veriicações aos estados limites de utilização e o segundo nas veriicações aos estados limites últimos. O presente trabalho insere-se num projecto de investigação cujos objectivos undamentais são o desenvolvimento e

2 caracterização experimental de BRFA de custo competitivo, com resistência e condições de trabalhabilidade adequadas a pavimentos de ediícios industriais. Assim, na concepção dos BRFA desenvolvidos teve-se em conta as seguintes condicionantes: resistência característica à compressão superior a 5 MPa aos 8 dias; quantidade de ligante, C * (cimento, C, + cinzas volantes, CV) igual a kg/m ; abaixamento superior a 15 cm; utilização de materiais disponíveis na região Norte do País. A campanha de ensaios eectuados no âmbito deste trabalho teve como principal objectivo analisar a inluência em eq, e eq, da percentagem de ibras, da percentagem de substituição de cimento por cinzas volantes e da idade do BRFA à data do ensaio. - ENSAIO DE FLEXÃO SEGUNDO O RILEM.1 - Introdução Com este ensaio, a RILEM pretende normalizar toda a envolvente associada à caracterização do comportamento em lexão do BRFA, desde as características do provete até às especiicidades do equipamento de ensaio e de aquisição de resultados, vindo mesmo a propor determinados conceitos que podem ser utilizados nos modelos de dimensionamento de estruturas de BRFA [RILEM b]. Com base na resposta orça-lecha obtida neste ensaio avaliam-se o limite de proporcionalidade (LOP) e dois parâmetros, designados de resistência equivalente em lexão, que pretendem caracterizar o comportamento do material até determinada lecha. Podem-se ainda traçar a relação entre a abertura de enda (CMOD - Crack Mouth Opening Displacement) e a lecha e a relação entre a tensão e a abertura de enda, esta última de primordial importância na calibração de modelos de simulação numérica do comportamento do BRFA, baseados na mecânica da ractura [Olesen, 1]. As características do provete, processo de enchimento, condições de cura, procedimentos de ensaio e características do equipamento estão devidamente descritos em outro trabalho dos autores [Barros et al. 1].. - Resultados a extrair Na Figura 1 representa-se o carregamento, condições de apoio e sistema de registo da deormabilidade do provete. A otograia da Figura e o esquema da Figura ilustram o sistema de ensaio de lexão de acordo com as recomendações da RILEM. Relações típicas que se obtêm no ensaio de lexão estão representadas na Figura 4. Na Figura 4b, F u é a carga correspondente ao LOP, que consiste na máxima orça registada até uma deormação δ p, obtida traçando-se por δ =.5 mm uma paralela ao ramo linear. O δ p é o deslocamento de intercepção desse ramo com a curva obtida nos ensaios experimentais. A capacidade de absorção de energia D BZ, (D BZ, ) é igual à área sob a curva carga-lecha até à lecha de δ ( δ ), e é constituída por duas partes, uma correspondente à contribuição do betão simples: e outra à das ibras: D D BZ, BZ, = D = D BZ,, I BZ,, I b D BZ [N.mm] + D + D BZ,, II BZ,, II [N.mm] (1) Admitindo uma distribuição linear de tensões na secção de ractura (plano de simetria da viga), a resistência equivalente à tracção em lexão eq, e eq, pode ser determinada por meio das seguintes expressões [Barros et al. 1]:

3 eq, eq, = = D.65 BZ,, I D.65 BZ,, I D +.5 BZ,, II D +.5 BZ,, II L bh L bh sp sp [N.mm ] () orça F [kn] F u (a) CMOD [mm] A F orça F [kn] F F u = valor máximo no intervalo de.5 mm F u I II paralelas A 5 ou ou ou 5 15 Secção A - A.5 p (b) lecha [mm] 5 Pormenor A (Entalhe) F u área D BZ..I área DBZ..II CMOD gauge (opcional) Comprimento de 4mm Dimensões em milímetros Figura 1 - Carregamento, condições de apoio e sistema de leitura segundo a RILEM b D BZ.15 F u..5 (c) lecha [mm] Fu área D BZ..I área DBZ..II b D BZ Figura - Ensaio realizado segundo a RILEM Actuador hidráulico Cabo de dywidag Cabo de dywidag F u..5 lecha (d) Figura 4 - Relações típicas orça-lecha [mm b A contribuição do betão simples D BZ no modelo proposto pela RILEM é traduzida, em termos gráicos, pelo triângulo isósceles da Figura 4c, com. + δ Fu [mm] de base e F u [N] de altura. Esta contribuição oi validada com os ensaios realizados (ver Figura 5), embora peque por conservadora. 5 Células de carga Força (kn) Ensaio realizado Proposta da RILEM 1 1 Figura - Esquema da estrutura de reacção,5 1 1,5,5,5 4 4,5 Flecha (mm) Figura 5 - Relação orça-lecha registada num provete de betão simples

4 - COMPOSIÇÕES, FABRICO E CURA.1 - Características dos materiais Agregados No abrico dos BRFA oram utilizados, para agregados grossos, dois tipos de brita granítica, e para agregados inos, uma areia granítica britada e uma areia ina de rio. A escolha dos agregados oi eita com base numa análise dos materiais disponíveis na região do Minho, tendo igualmente em conta que as preocupações de ordem ambiental apontam para que as areias provenientes de extracções em dunas ou leitos de rios sejam, a breve trecho, substancialmente restringidas. Neste sentido, optou-se por utilizar uma areia britada que, no entanto, e devido à orma irregular das suas partículas, prejudica a trabalhabilidade da mistura. Sendo esta característica undamental, sob pena de insucesso na colocação em obra do material compósito e, tendo igualmente em atenção que, a baixa quantidade de ligante empregue e a incorporação de ibras metálicas também diminuem a trabalhabilidade pretendida, optou-se por utilizar quatro tipos de agregados, de orma a conseguir um melhor ajuste à curva de reerência, empregue na ormulação das composições. Cimento O cimento escolhido (Portland, Tipo I, classe 4.5 R) sendo aproximadamente % mais dispendioso que o cimento da classe.5, apresenta reacções mais rápidas, proporcionando um aumento de resistência mais acentuado para idades mais jovens do BRFA, ajudando a contrariar o eeito das cinzas volantes, em termos de resistência. Água Foi utilizada água da rede pública. Cinzas Volantes O tamanho reduzido das partículas das cinzas volantes, com a consequente elevada superície especíica, exigiria uma maior quantidade de água. Tal não ocorre devido ao eeito lubriicante da orma esérica destas partículas. Por outro lado, as CV possibilitam uma melhoria da compacidade da pasta, na medida em que vão preencher o espaço mais à esquerda da curva granulométrica (Eeito de Filler). Em idades mais avançadas, a sua lenta combinação com o hidróxido de cálcio, proveniente da reacção de hidratação do cimento, conduz à ormação de compostos com propriedades aglomerantes (Eeito Pozolânico). Dada a grande quantidade de cinzas produzidas em Portugal e da sua ainda reduzida aplicação no abrico de betões, estas apresentam um preço atractivo, embora evidenciem uma variabilidade considerável das suas características, nomeadamente no tocante ao teor de inqueimados. As cinzas utilizadas, provenientes da central do Pego, apresentam valores de perda ao ogo entre 5.5 e 9.9%, o que ace às recomendações da NP EN45 [1995], impediria a sua aplicação no abrico de betões. No entanto, estudos realizados [Aires et al. 1998] revelaram que a aplicação deste tipo de cinzas permitiu alcançar níveis de desempenho similares aos obtidos com cinzas satisazendo os requisitos da reerida Norma. Na investigação desenvolvida oram estudadas composições com %, 1.5% e 5% de substituição de cimento por CV. Superplastiicante No presente trabalho utilizou-se um superplastiicante, SP, com a designação comercial RHEOBUILD 1, de orma a assegurar a trabalhabilidade pretendida com a menor relação A/C *, tendo-se empregue uma dosagem de.5% da massa do ligante. Esta dosagem corresponde a 1% da massa do ligante se se tiver em conta apenas as partículas sólidas do SP. Fibras metálicas Para este estudo oram utilizadas ibras com a designação comercial DRAMIX RC-8/6-BN [Dramix 1998]. Nesta reerência o valor 6 corresponde ao comprimento da ibra (l = 6 mm) e o valor 8 à sua esbelteza (l /d ), em que d é o

5 diâmetro da ibra. A tensão de cedência do aço destas ibras é de aproximadamente 11 MPa. Nas aplicações em pavimentos de ediícios industriais a quantidade de ibras, genericamente empregue, encontra-se no intervalo de 1 a kg/m. Por este acto, as composições estudadas oram reorçadas com, 1, e kg/m.. - Metodologia de ormulação das composições Utilizando a órmula proposta por Faury [Coutinho, 1988] calculou-se a compacidade (I) da mistura, tendo em conta o objectivo de conseguir um Slump 15 cm, que se enquadra no limite superior da classe de consistência S, tal como está deinido na Norma NP ENV 6 (S 1 < Slump 15 cm): K K' I = + () 5 D R máx D.75 máx em que D máx =5.4 mm é a máxima dimensão dos agregados, R=D máx é o raio médio do molde, pelo que se admitiu que a penetração do betão se az sem diiculdades, K=., tendo em conta que oi utilizado superplastiicante e K =.. Substituindo estes valores em () resulta I=185 l. Utilizando a norma 61 do ACI, pode-se estimar para volume de vazios, V v, o valor de 15 l/m. Tendo em conta a presença de superplastiicante, a quantidade de água é estimada pela expressão: A = I V = 185l / m V = 16.75l / m pelo que v 15l / m sp.5% kg / m 1.kg / l * A A + Vsp = = =.57 * * C C Atendendo a que a substituição de cimento por cinzas, pelas razões anteriormente apontadas, conduz, em princípio, a um aumento de trabalhabilidade, optou-se por reduzir a razão A * /C * nas composições com adições activas da seguinte orma: CV=% A * /C * =.57; CV=1.5% A * /C * =.55; CV=5% A * /C * =.5. Esta medida não só se revelou eicaz no sentido em que permitiu a obtenção de uma trabalhabilidade semelhante em todas as composições, como também levou a uma diminuição do eeito retardador da evolução da resistência com o aumento da percentagem de CV. De entre os métodos existentes para deinir a composição dos agregados na mistura, optou-se pelo método de Faury. Aos parâmetros A e B da curva de Faury atribuíram-se os valores 8 e, respectivamente, em consonância com as recomendações de Coutinho [1988]. Este procedimento oi repetido para as três percentagens de substituição de cimento por cinzas volantes (CV / (C+CV) =%, 1.5% e 5%). Desta orma determinaram-se as quantidades dos diversos componentes para cada uma das amassaduras experimentais, apresentadas no Quadro 1. Quadro 1 - Composições típicas dos BRFA produzidos Componente Kg/m Cimento I 4.5R Cinzas Volantes Q cv Q cv (%) - i () (1.5) (5) Areia Fina Areia britada Brita 5/ Brita 15/ Água Rheobuild Fibras Dramix Q - j /6-BN V (%) ()-(.1)-(.5)-(.8) Designação BFjCVi-8/6. - Amassadura e preparação dos provetes A metodologia adoptada para a preparação das amassaduras oi a seguinte: 1. humedecimento da misturadora;. introdução da brita 15/5;. introdução da brita 5/15; 4. introdução da areia grossa;

6 5. introdução da areia ina; 6. mistura (1 minuto); 7. determinação do teor de humidade dos agregados; 8. introdução de cimento; 9. introdução das CV; 1. mistura (1 minuto); 11. introdução de / da quantidade total da água; 1. mistura ( minutos); 1. introdução do Superplastiicante mais 1/ da água; 14. mistura ( minutos); 15. introdução das ibras; 16. mistura ( minutos). As amassaduras assim obtidas, oram posteriormente submetidas a ensaios de trabalhabilidade, Cone de Abrahams (eectuado antes e depois da incorporação das ibras), Cone invertido e Vebe. Estes ensaios oram executados de acordo com os procedimentos descritos nas normas. Posteriormente, e para cada amassadura, oram preparados nove cubos de 15 cm de aresta e nove vigas com 15x15x6 cm, de acordo com a seguinte metodologia: 1. introdução da mistura no molde por orma a encher cerca de 1/ deste [RILEM a];. compactação com recurso a uma mesa vibratória, durante s;. enchimento do molde com uma nova porção de mistura [RILEM a]; 4. compactação com recurso a uma mesa vibratória, durante s; 5. extracção do excesso da mistura e nivelamento; 6. colocação em câmara húmida (H.R. 95%; T=ºC); 7. desmoldagem dos provetes entre 4 e 48 horas após a betonagem; 8. conservação dos provetes em água até à realização dos ensaios. Os provetes oram posteriormente ensaiados à lexão e à compressão em séries de três provetes nas idades de 7, 8 e 9 dias. 4 - EQUIPAMENTO E PROCEDIMENTOS DE ENSAIO Na Figura representa-se a estrutura de reacção utilizada nos ensaios de lexão. Trata-se de uma estrutura porticada constituída por peris HEB. Próximo das extremidades do provete oram dispostas barras dywidag de 15 mm de diâmetro, a ligar as travessas do pórtico, de orma a aumentar a rigidez deste. A deormabilidade do provete oi avaliada por intermédio de dois LVDT s de 5 mm de campo, com precisão de.5% e.16% do campo de leitura, ixos a barras colocadas nas aces laterais do provete. Estas barras apoiam-se em dois pontos ixos do provete, de orma a não serem registados deslocamentos parasitas (ver Figuras 1 e ). Os ensaios oram realizados sob controlo de deslocamento, à velocidade de deormação de. mm/min, em consonância com a recomendação da RILEM [a], tendo o controlo sido eectuado pelo transdutor de deslocamento de maior precisão. A 8 mm da ace inerior oi colocado um clip-gauge com campo de leitura de 5 mm e precisão de.5% sobre aquele valor, de orma a estimar a abertura de enda (ver Figura 6). Para avaliar a orça aplicada oram colocados sob a viga, nos seus pontos de suporte, dois transdutores de orça de 5 kn de capacidade máxima de carga e.5% de precisão. Figura 6 - Colocação do clip-gauge Admitindo que os procedimentos de ensaio utilizados conduzem a uma rotura do provete por lexão simples, os valores registados pelo transdutor de controlo, δ I, e pelo transdutor, δ II, deveriam ser

7 semelhantes. Contudo, veriicaram-se dierenças não desprezáveis em alguns provetes, devido à distribuição heterogénea de ibras na secção de ractura. A título de exemplo apresenta-se na Figura 7 a relação entre os valores de δ I e δ II, onde se veriica, claramente, que o transdutor que regista δ II soreu um maior deslocamento durante o ensaio. Ao analisar a superície de ractura em ambas as aces verticais do provete (ver Figura 8), é visível uma maior progressão da issura correspondente ao δ II. Este acto não será alheio à maior concentração de ibras junto à ace que registou menor deslocamento, δ I, conorme é visível na Figura 9. Daqui se conclui que a distribuição heterogénea de ibras poderá introduzir uma componente de lexão, não contabilizada no modelo de cálculo da RILEM. Da comparação entre os valores da lecha e da abertura de enda, ilustrada no gráico da Figura 1, veriica-se uma relação aproximadamente linear. Flecha δii (mm) 4 1 BFCV5-8/6 B 1 4 Flecha δ I (mm) Figura 7 - Relação entre δ I e δ II (a) (b) Figura 8 - Progressão da enda em ambas as aces do provete após ensaio de lexão - (a) ace contrária à de betonagem (δ I ); (b) ace de betonagem (δ II ) Flecha (mm) 4 1,5,4,,,1 Face de betonagem Figura 9 - Secção do provete,1,,,4, "Abertura de Fenda" (mm) Figura 1 - Relação lecha vs abertura de enda 5 - APRESENTAÇÃO E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Introdução A campanha de ensaios em curso consiste na realização de 18 ensaios de lexão e 18 ensaios de compressão, tendo-se avaliado a inluência da percentagem de ibras, da percentagem de substituição de cimento por cinzas volantes e da idade do compósito na resistência à compressão e no comportamento à lexão. Neste último, deu-se especial atenção às resistências equivalentes em lexão ( eq, e eq, ), dado serem parâmetros utilizados na simulação do comportamento à tracção do BRFA endilhado, nas veriicações aos estados limites de utilização e últimos [RILEM b]. Nas secções seguintes analisam-se os resultados obtidos para eq, e eq, apresentando-se os valores da resistência à compressão obtidos nas correspondentes amassaduras Inluência da quantidade de ibras e da adição de cinzas aos 7 dias na eq, e eq, No Quadro apresentam-se os valores médios da resistência à compressão em

8 cubos, cm, e o respectivo desvio padrão, s p, obtidos aos 7 dias (média de três valores). Os valores médios de eq, e eq,, a esta idade, estão indicados no Quadro e representados no gráico da Figura 14. Da análise destes elementos constata-se que: existe claramente um aumento da resistência equivalente em lexão, com o incremento da quantidade de ibras, resistência essa que, para um mesmo volume de ibras, diminui com o incremento da quantidade de cinzas volantes; como seria de esperar, o BRFA sem adição de cinzas evidencia, em idades jovens (7 dias), um melhor desempenho, eeito este que se revela mais notoriamente para quantidades de ibras superiores a 1 kg/m ; a eq, é genericamente superior à correspondente eq, revelando um comportamento dúctil, excepção eita ao betão sem ibras, onde a redução brusca da carga com o aumento da lecha, na ase de amolecimento do material (comportamento rágil), penaliza mais ortemente a eq, (ver Figuras 11, 1 e 1). Força (kn) ,5 1 1,5,5,5 4 4,5 Flecha (mm) Figura 11 - Relação carga vs lecha para provete de betão sem ibras Força (kn) ,5 1 1,5,5,5 4 4,5 Flecha (mm) Figura 1 - Relação carga vs lecha para provete reorçado com 1kg/m de ibras Força (kn) ,5 1 1,5,5,5 4 4,5 Flecha (mm) eq, =.8 MPa eq, =.19 MPa eq, = 1.58 MPa eq, =. MPa eq, = 4. MPa eq, = 5.44 MPa Figura 1 - Relação carga vs lecha para provete reorçado com kg/m de ibras 5 4 eq, e eq, (kpa) 1 CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, 1 Quant. de Fibras (kg/m ) Figura 14 - Inluência da quantidade de ibras e de cinzas volantes na eq, e eq, - Idade 7dias

9 Quadro - Resistência à compressão aos 7 dias Cinzas (%) Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 cm (MPa) 4,79 9,14 8,46 *,14 s p (MPa) 4,,59,91 *,58 cm (MPa),1 9,9 5,97 5,5 1,5 s p (MPa),94,44 1,9,98 cm (MPa) 8,85 8,5 8,97 19,69 5 s p (MPa),84,4,,46 * valor médio/desvio padrão de valores Cinzas (%) Quadro - Valores da eq, e eq, aos 7 dias Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 1 eq, eq,m (kpa) * * * * 7 eq,m (kpa) , eq,m (kpa) * * * * * valor médio/desvio padrão de valores 5. - Inluência da quantidade de ibras e da adição de cinzas aos 8 dias na eq, e eq, Nos Quadros 4 e 5 apresentam-se os valores da resistência à compressão e os valores de eq, e eq,, respectivamente, registados aos 8 dias. Da análise dos resultados obtidos ( eq, e eq, ), representados na Figura 15, constata-se que: 5 eq, ocorre um aumento da resistência equivalente em lexão com o incremento da quantidade de ibras, mas este aumento não é tão signiicativo como o observado aos 7 dias; regista-se uma aproximação dos valores das tensões equivalentes para as amassaduras com e sem cinzas, mantendo-se, no entanto, uma tendência de maior resistência equivalente em lexão nos BRFA sem cinzas volantes; a eq, mantém-se tendencialmente superior à eq,. Os valores destas grandezas aproximam-se com a diminuição da quantidade de ibras, pelas razões anteriormente apontadas; veriica-se que o incremento da resistência equivalente segue uma tendência de crescimento aproximadamente linear, com o aumento da quantidade de ibras. Quadro 4 - Resistência à compressão aos 8 dias Cinzas (%) Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 cm (MPa) 7,86 44,98 4,41,5 s p (MPa) 5,15 4,6 11,66 4,95 cm (MPa) 4,18 4, 4,98 7,95 1,5 s p (MPa) 5,,8 1,4 1,7 cm (MPa) 5,7 8,5 9,6 6,8 5 s p (MPa) 1,97,9 1,,4 4 eq, e eq, (kpa) 1 CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, 1 Quant. de Fibras (kg/m ) Figura 15 - Inluência da quantidade de ibras e de cinzas volantes na eq, e eq, - Idade 8 dias

10 Cinzas (%) Quadro 5 - Valores da eq, e eq, aos 8 dias Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 1 eq, eq,m (kpa) 1 * 95 * * 146 * * 888 * * 781 * eq,m (kpa) 4 * * ,5 18 * * eq,m (kpa) 94 * * * * * valor médio/desvio padrão de valores eq, Quadro 6 - Resistência à compressão aos 9 dias Cinzas (%) Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 eq,m (kpa) ,7 41,1 * - - 5,,8 * eq,m (kpa) - 46,6 5,9 4,14 1,5 -,7, 1,85 eq,m (kpa) , ** 4, ,99 **,7 * valor médio/desvio padrão de valores ** valor médio/desvio padrão de 4 valores 5. - Inluência da quantidade de ibras e da adição de cinzas aos 9 dias na eq, e eq, Nos Quadros 6 e 7 apresentam-se os valores da resistência à compressão e os valores de eq, e eq,, respectivamente, registados aos 9 dias. Da análise dos resultados das resistências equivalentes disponíveis à data do presente trabalho (ver Figura 16), observa-se que: a eq, mantém-se superior à correspondente eq,; os valores das tensões em análise nos betões com adição de cinzas suplantaram os valores dos correspondentes betões sem cinzas, registando-se que o melhor desempenho oi conseguido com a substituição de 1.5% de cimento por cinzas. Cinzas (%) Quadro 7 - Valores da eq, e eq, aos 9 dias Fibras DRAMIX 8/6BN (kg/m ) 1 1 eq, eq,m (kpa) eq,m (kpa) * * 48 1, * * 84 eq,m (kpa) * valor médio/desvio padrão de valores eq, Inluência da idade na eq, e eq, Na Figura representa-se a evolução de eq, e eq, com a idade e quantidade de ibras dos provetes ensaiados, com CV=%. 5 4 eq, e eq, (kpa) 1 CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, CV % - eq, CV 1.5 % - eq, CV 5 % - eq, 1 Quant. de Fibras (kg/m ) Figura 16 - Inluência da quantidade de ibras e de cinzas volantes na eq, e eq, - Idade 9 dias

11 Da análise desta igura constata-se que: não se veriica uma variação considerável de resistência entre os 8 e os 9 dias, como aliás era previsível; os valores das tensões registadas aos 7 dias para kg/m de ibras são anormalmente elevados, cuja causa se atribuiu à elevada concentração de ibras acima do entalhe. Nas Figuras 17, 18 e 19 representa-se a distribuição das ibras na secção de ractura (acima do entalhe), por intermédio de um campo escalar de cinzas. A secção de ractura oi discretizada em células e a cada célula corresponde um tom de cinza em consonância com o número de ibras existentes nessa célula. Com base nos dados disponíveis à data do presente trabalho [Yining e Barros 1], veriicou-se um maior número de ibras na secção de rotura de um dos provetes ensaiados aos 7 dias, quando comparado com os ensaiados aos 8 dias. Também oi registada uma maior concentração dessas mesmas ibras na zona traccionada (ver Figuras 17, 18 e 19). Zona comprimida Zona traccionada Figura 17 - Distribuição das ibras (total de 14) na secção de rotura (provete BFCv-8/6 A - 7 dias) Figura 19 - Distribuição das ibras (total de 94) na secção de rotura (provete BFCv-8/6 A - 8 dias) eq (kpa) eq, 1 1 Quant. de Fibras (kg/m ) Figura - Inluência da idade na eq, e eq, - CV = % eq, Idade (dias) Na Figura 1 representa-se a evolução de eq, e eq, com a idade e quantidade de ibras dos provetes ensaiados, com CV=1.5%. Da análise deste gráico constata-se que: é notório o aumento da resistência com a idade para as quantidades de ibras de e kg/m ; para quantidades de ibras ineriores a 1 kg/m esse aumento de resistência não é tão evidente. eq (kpa) Zona comprimida Zona traccionada eq, eq, 5 Zona comprimida Quant. de Fibras (kg/m ) 9 8 Idade (dias) 7 Figura 1- Inluência da idade na eq, e eq, - CV = 1.5% Zona traccionada Figura 18 - Distribuição das ibras (total de 97) na secção de rotura (provete BFCv-8/6 1A - 8 dias) Por sua vez o gráico da Figura (CV=5 %), permite depreender que:

12 não é tão signiicativo o aumento de resistência entre os 8 e os 9 dias, relativamente ao veriicado no caso anterior; o aumento da resistência com a idade é mais regular na eq,. eq (kpa) 4 1 eq, 1 1 Quant. de Fibras (kg/m ) Figura - Inluência da idade na eq, e eq, - CV = 5% 6 - CONCLUSÕES eq, Idade (dias) Um dos aspectos relevantes que se retira deste trabalho é de que não existe uma correlação directa entre os valores das tensões equivalentes em lexão, eq, e os correspondentes valores da resistência à compressão, pelo que, se conclui que a qualidade da matriz, embora undamental, não constitui uma garantia do bom comportamento em lexão do compósito, uma vez que, o número, a distribuição e a orientação das ibras na secção de ractura, assumem aqui um papel primordial. Veriica-se que a resistência à compressão é marginalmente aectada pela participação das ibras, enquanto as eq aumentam signiicativamente com a quantidade de ibras, Q. Dada a considerável dispersão de resultados veriicada, será aconselhável que os valores médios e característicos das eq sejam obtidos a partir de um número de provetes superior ao utilizado neste trabalho, por orma a melhorar a iabilidade dos resultados obtidos. Aconselha-se seis provetes por amassadura. Relativamente às vantagens da adição de CV à mistura, para além do aspecto económico, é de notar que a área da matriz em contacto com as ibras é substancialmente superior à que se veriicaria se se utilizasse uma percentagem igual de reorço constituída por varões, pelo que, a microestrutura do betão assume maior relevância. Deste modo, o eeito de iller proporcionado pelas CV, traz beneícios acrescidos ao comportamento do compósito, havendo no entanto necessidade de ter atenção, à evolução das resistências em idades jovens. Em termos gerais, as eq aumentaram com a percentagem de ibras, para todas as idades. Os casos em que tal não ocorreu estão relacionados com uma deiciente distribuição das ibras na secção de ractura (menor número de ibras na zona traccionada). O aumento das eq com Q é mais signiicativo nas idades jovens. Até aos 8 dias de idade as composições sem cinzas volantes, CV, apresentaram maiores resistências equivalentes em lexão que as correspondentes composições com CV. Todavia, aos 9 dias veriicou-se que a composição com 1.5% de substituição de cimento por CV conduziu aos maiores valores das eq, revelando que, se numa estrutura as sobrecargas poderem ser aplicadas quando os BRFA tiverem idades superiores a 9 dias, a utilização moderada de CV conduz a betões de maior desempenho e mais económicos. Em termos gerais veriicou-se que para 1kg/m Q kg/m, eq, é superior a eq,, indicando que a tensão que simula o comportamento do BRFA endilhado, nas veriicações aos estados limites últimos, é maior que a tensão usada na veriicação aos estados limites de utilização. AGRADECIMENTOS Os autores do presente trabalho agradecem o inanciamento prestado pelo programa POCTI, POCTI/479/99 - Cost competitive steel ibre reinorced concrete or industrial pavements, FCT, e às empresas que gentilmente orneceram os

13 materiais usados nesta campanha experimental, nomeadamente, à Bekaert / Bui Internacional, à Bettor MBT Portugal, à Central de Betão Pronto de Moreira de Cónegos, à Central Termo- Eléctrica do Pego, à Pisonort - Pavimentos Industriais SA, e à SECIL - Companhia Geral de Cal e Cimento, SA. 7 - BIBLIOGRAFIA ACI 61, Recommended practice or selecting proportions or concrete, ACI Standard 61. ACI 544.1R-96, State-o-the-Art Report on Fiber Reinorced Concrete, ACI, Balaguru, P.N.; Shah, S.P., Fiber reinorced cement composites, McGraw-Hill International Editions, Civil Engineering Series, 199. Barros, J.A.O., Comportamento do betão reorçado com ibras - análise experimental e simulação numérica, Tese de Doutoramento, Faculdade de Eng. da Univ. do Porto, Barros, J.A.O.; Amorim, J.A.S.B.A.; Antunes, J.A.B., Caracterização do betão reorçado com ibras segundo a proposta da RILEM, Seminário Betão reorçado com ibras de aço recentes desenvolvimentos nas áreas da caracterização experimental, cálculo e aplicação. Dimensionamento e execução de pavimentos, Capítulo, LNEC, Junho 1. Camões, A. et al., Caracterização mecânica de betões de elevado desempenho com cinzas volantes, JPEE98, Jornadas Portuguesas de Engenharia de Estruturas, Lisboa, p , Coutinho, A.S., Fabrico e propriedades do betão, Laboratório Nacional de Engenharia Civil, volumes, Dramix, Product data sheet, N.V.Bekaert S.A., NP EN , Cinzas volantes para betão, deinições, exigências e controlo da qualidade, Instituto Português da Qualidade, Fevereiro NP ENV 6 199, Betão Comportamento, produção, colocação e critérios de conormidade, Outubro 199. Olesen, J. F., Fictitious crack propagation in iber-reinorced concrete beams, Journal o Engineering Mechanics (March) 7-8. RILEM TC 16 TDF, Materials and Structures, Vol., pp -5 January-February a. RILEM TC 16 TDF, Materials and Structures, Vol., pp 75-81, March b. Steel ibre reinorced industrial loor design in accordance with the Concrete Society TR4, Technical Publication o N.V.Bekaert S.A., 44 pp, Yining, D.; Barros, J.A.O., Assessing indirectly the inluence o the ibre length and ibre orientation on the equivalent lexural strength o SFRC, Report 1-DEC/E-11 (a publicar em Novembro de 1).