No abstract

No abstract

No abstract

This paper presents a study of the effect of a superabsorbent polymer (SAP) for autogenous shrinkage control on the uniaxial tensile behavior of steel fiber reinforced concrete (SFRC). The use of fibers and SAP potentially increases the durability of the concrete, preventing cracking by autogenous shrinkage and enhancing post-cracking behavior. Furthermore, SAP can provide further hydration for self-healing purposes and improve the ductility of the SFRC. In order to evaluate the effect of the addition of SAP in SFRC, dog-bone SFRC specimens with different dosages of superabsorbent polymers were cast and tested under uniaxial tension. The digital image correlation (DIC) technique was used to understand the effect of SAP on the steel fibers’ crack-bridging mechanisms. Surface strains and crack openings were inferred using the DIC technique. The effect of SAP and fibers on fresh and hardened concrete was individually investigated by flow tests and compressive strength tests. Autogenous shrinkage was measured in plain concrete to investigate the minimum SAP content required to mitigate autogenous shrinkage of 0.3%. The use of 0.3% SAP was also sufficient to reach multiple cracking behavior. This content of SAP completely suppressed the autogenous shrinkage with minimal side effects on compressive strength. An analytical formulation for the tensile behavior of SFRC was developed using the variable engagement model, presenting a mean correlation of R2 of 0.97 with the experimental results.

RESUMO O Brasil ainda apresenta um baixo consumo de cimento (260 kg/hab./ano) quando comparado a media mundial (553 kg/hab./ano), aliado ao elevado déficit habitacional e de infraestrutura do país. A expectativa de crescimento populacional aponta para uma retomada do crescimento na produção em médio/longo prazo, aumentando entre 60% e 120%, em 2050 com relação a 2014 (nas variantes de baixa e alta demanda, respectivamente). No entanto, a indústria de cimento é adversamente afetada pela sustentabilidade, representando cerca de 5% das emissões de CO2 do mundo. O Brasil é atualmente uma das referências mundiais na redução da quantidade de clínquer no cimento, para tanto, diferentes adições minerais são usadas para substituir o clínquer na produção de cimentos, e também vem sendo desenvolvido vários estudos para elevar ainda mais o uso dessas adições, o que representa a principal alternativa e desafio do setor na mitigação de suas emissões. A escória de alto forno e a cinza volante já vem sendo utilizadas com esse propósito, entretanto, não têm disponibilidade suficiente para atender a demanda atual do mercado. Pesquisas buscam adições minerais que tenham em abundancia em todo o planeta. A argila calcinada e o filer calcário foram eficientes quando utilizados simultaneamente, dando origem a um novo cimento: o LC³. Esta pesquisa propõe analisar a percentagem de substituição e relação entre as adições que propicie melhor resistência à compressão com maior sustentabilidade dos cimentos LC³. Foram produzidas argamassas, feitas de cimentos com diferentes teores de substituição de clínquer por adições minerais. Os resultados indicam a viabilidade técnica do bom desempenho obtido pelo cimento LC³, capaz de substituir até 45% da quantidade do clínquer, com proporções de substituições de 2:1 e 3:1 (argila calcinada: fíler calcário).