Durabilidade do betão auto-compactável reforçado com fibras de aço

Abstract

A durabilidade é um dos aspetos mais importantes do betão devido à sua fundamental incidência na vida útil das estruturas. A investigação da durabilidade do betão autocompactável reforçado com fibras de aço (BACRFA) é ainda escassa, nomeadamente, os aspetos relacionados com a resistência à corrosão, os que estão tratados de uma forma ainda incipiente, suscitando a dúvida se a corrosão das fibras pode, ou não, provocar o destacamento do betão envolvente. Para os betões convencionais, sem adição de fibras de aço, existem indicadores de durabilidade que são de utilização corrente. Neste seguimento, desenvolveu-se um trabalho experimental com provetes de BACRFA e provetes de betão auto-compactável (BAC) sem fibras, com o objetivo de caracterizar o comportamento mecânico (módulo de elasticidade, resistência à compressão e à flexão) e avaliar os parâmetros indicadores de durabilidade (absorção de água por imersão e por capilaridade, permeabilidade ao ar e água, resistividade elétrica, difusão de cloretos por migração em regime não estacionário, resistência à penetração de cloretos por imersão e resistência à carbonatação). No BACRFA fendilhado, a corrosão tende a ocorrer nas fibras de aço que atravessam as fissuras, provocando a redução da secção das fibras. Esta redução pode afetar negativamente o comportamento mecânico do BACRFA, podendo conduzir a uma significativa redução da resistência residual em tração e flexão. Por outro lado, os produtos da corrosão das fibras podem causar um aumento da rugosidade das fibras, melhorando o seu comportamento ao arrancamento e, consequentemente, a resistência à flexão do BACRFA. Deste modo, o estudo do comportamento interfacial fibra/matriz é importante para a compreensão dos efeitos da corrosão das fibras de aço no comportamento mecânico e na durabilidade das estruturas de BACRFA. Com o intuito de avaliar estes efeitos, desenvolveu-se um ensaio experimental de arrancamento de fibras de aço em BAC fendilhado, sujeitas à ação da corrosão, sendo esta avaliada por intermédio de técnicas eletroquímicas. No geral, constata-se que em estado não fendilhado, a adição de fibras de aço não afeta significativamente os principais indicadores de durabilidade do BAC. No BACRFA fendilhado, apesar de se verificar um aumento do risco de corrosão das fibras de aço por penetração de cloretos com o aumento da abertura de fissura, verifica-se um aumento da rugosidade da fibra que melhora a força de arrancamento da fibra da matriz cimentícia.

Durability is one of the most important aspects of concrete due to its fundamental incidence in the serviceability working conditions of structures. Research on the durability of steel fiber reinforced self compacting concrete (SFRSCC) is still scarse, particularly in the aspects of the corrosion resistance, which is treated in an incipient form, giving doubt, for example, whether the corrosion of the fibers may or may not lead to cracking and subsequent spalling of the surrounding concrete. For conventional concrete, without steel fibers, there are some commonly used durability indicators. For this purpose, it was carried out an experimental work with SFRSCC and SCC specimens in order to characterize their mechanical properties (elasticity modulus, compressive strength and flexural behaviour). In this experimental program it was also evaluated the following durability indicators: water absorption by immersion and by capillarity; permeability to air and water; electrical resistivity; chloride diffusion by migration under non-steady state; resistance to chloride penetration by immersion and carbonation. In cracked SFRSCC, corrosion affects the steel fibers bridging the cracks, causing a reduction of the sectional area of the fiber. This reduction affects negatively the mechanical behavior of SFRSCC and can lead to a significant reduction in residual flexural tensile strength of SFRSCC. On the other hand, the products from the fiber’s corrosion cause an increase of fibers roughness, improving fiber pullout behavior and, consequently, the SFRSCC flexural strength. Therefore, the study of the fiber/matrix interfacial behavior is important to assess the effects of steel fibers corrosion on the mechanical behavior and the durability of the SFRSCC structures. To assess these effects, pullout tests of steel fibers in cracked SCC were executed. These specimens were submitted to environmental conditions favorable to fiber corrosion, which was evaluated by applying electrochemical techniques. From the obtained results, it appears that in non-cracked state, the addition of steel fibers does not affect significantly the main durability indicators of BAC. In cracked SFRSCC, although there is an increase in the risk of corrosion of steel fibers for penetration of chlorides by increasing the crack width, there is an increase in roughness of the fiber that improves the pullout strength from the cementitious matrix.