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ORCID:  http://orcid.org/0000-0003-1781-3756
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da energia de fraturamento em concretos com reação expansiva
Alternate title (s): study of fracture energy in concrete with expansive reaction
Author: Leite, Larissa Sousa
First Advisor: Santos, Antonio Carlos dos
First member of the Committee: Almeida, Luiz Carlos de
Second member of the Committee: Costa, Eliane Betânia Carvalho
Summary: A durabilidade e vida útil das estruturas de concreto apresentam importância técnica, econômica, ambiental e de segurança. Dentre os diversos tipos de manifestações patológicas que podem ocorrer em uma estrutura, têm-se a formação de etringita tardia, um tipo de ataque por sulfato, que ocorre quando o concreto no processo de hidratação atinge temperaturas maiores que 65 °C. Essa reação é expansiva e causa fissuração no elemento afetado. Tendo em vista que as fissuras podem comprometer a integridade estrutural e ser porta de entrada para outros mecanismos deletérios, é de extrema relevância a compreensão do desempenho do concreto nesta situação. Nesse sentido, a Mecânica da Fratura estuda o comportamento pós pico do concreto e a propagação de fissuras através do cálculo da energia de fraturamento. Este trabalho teve por objetivo avaliar o desempenho da energia de fraturamento do concreto com formação de etringita tardia. Para isso, foram produzidos em laboratório concretos com resistências à compressão de 30 e 60 MPa. Com o intuito de induzir a formação de etringita tardia, os concretos foram expostos a um tratamento térmico com temperaturas máximas de 65 e 85 °C durante sua cura e armazenados a 38 °C e 96% de umidade. A variação longitudinal das amostras foi acompanhada semanalmente. O material foi analisado quanto a sua resistência à compressão, à tração por compressão diametral, ao módulo de elasticidade estático e dinâmico, Stiffness Damage Test (SDT) e energia de fraturamento aos 28 dias (sem tratamento térmico) e ao serem alcançados os níveis de expansão de 0,05, 0,12 e 0,30%. Os resultados demostraram a influência do consumo de cimento e temperatura máxima de cura, em que o concreto de 60 MPa curado a 85 °C expandiu primeiro, seguido pelo concreto de 30 MPa curado a 85 °C e por último o concreto de 60 MPa curado a 65 °C. No último nível de expansão houve um crescimento da resistência à compressão do concreto de 60 MPa de até 18% e uma queda de 14% no concreto de 30 MPa em relação aos 28 dias. A resistência a tração e o módulo de elasticidade mantiveram valores similares e o SDT não apresentou resultados conclusivos. A energia de fraturamento teve maior queda nos concretos tratados a 85 °C em comparação ao tratamento de 65 °C e também no concreto de 30 MPa, devido ao menor consumo de cimento, em comparação ao concreto de 60 MPa.
Abstract: The durability and service life of concrete structures are of technical, economic, environmental and safety importance. Among the several types of pathological manifestations that can occur in a structure, there is delayed ettringite formation, a type of sulfate attack, which occurs when concrete during hydration process reaches temperatures greater than 65 °C. This reaction is expansive and causes cracking in the affected element. Considering that cracks can compromise structural integrity and be a gateway to other deleterious mechanisms, it is extremely important to understand the performance of concrete in this situation. For that matter, Fracture Mechanics researches concrete post-peak behavior and the propagation of cracks by calculating the fracturing energy. This work aimed to evaluate the fracturing energy performance of concrete with late ettringite formation. To do so, concretes with compressive strengths of 30 and 60 MPa were produced in the laboratory. In order to induce delayed ettringite formation, the concretes were exposed to a heat treatment with maximum temperatures of 65 and 85 °C during curing and stored at 38 °C and 96% humidity. The longitudinal variation of the samples was monitored weekly. The material was analyzed for its compressive strength, tensile splitting strength, static and dynamic modulus of elasticity, Stiffness Damage Test (SDT) and fracture energy at 28 days (without heat treatment) and at expansion levels of 0.05, 0.12 and 0.30%. The results demonstrated the influence of cement consumption and maximum curing temperature, in which the 60 MPa concrete cured at 85 °C expanded first, followed by the 30 MPa concrete cured at 85 °C and finally the 60 MPa concrete cured at 65°C. In the last level of expansion there was an increase in the compressive strength of the 60 MPa concrete of up to 18% and a 14% drop in the 30 MPa concrete in relation to 28 days. The tensile strength and elastic modulus maintained similar values and the SDT did not present conclusive results. Fracture energy had a greater drop in concrete treated at 85 °C compared to the 65 °C treatment and also in 30 MPa concrete, due to lower cement consumption, compared to 60 MPa concrete.
Keywords: Ataque interno por sulfato
Formação de etringita tardia
Energia de fraturamento
Durabilidade
Expansão
Cura térmica
Internal sulfate attack
Delayed ettringite formation
Fracture energy
Durability
Swelling
Thermal curing
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil
Quote: LEITE, Larissa Sousa. Estudo da energia de fraturamento em concretos com reação expansiva. 2023. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2023. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.506.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.di.2023.506
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/39273
Date of defense: 4-Sep-2023
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Civil

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