Avaliação da aplicabilidade de compósitos cimentícios de elevada deformação como pavimento de tabuleiros metálicos

Abstract

O Engineered Cementitious Composite (ECC) é um compósito cimentício de alto desempenho e elevada ductilidade reforçado com fibras, caracterizado por uma grande capacidade de deformação quando submetido a esforços tração, formando múltiplas microfissuras. Esta pesquisa avaliou a aplicação do ECC como pavimento em tabuleiros metálicos, verificando o comportamento da estrutura em termos de cura, aderência e retração. A metodologia foi dividida em quatro etapas principais e duas etapas exploratórias. Incialmente, realizou-se a experimentação de um traço referência (ECCLEME), baseado em pesquisas anteriores desenvolvidas Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturas (LEME) da UFRGS, o qual considerou a inclusão de aditivo acelerador de cura. Também se avaliou uma dosagem alternativa com um estudo simplificado do percentual de substituição parcial do cimento por cinza de casca de arroz, adotando-se um teor de incorporação de 20% (ECCCCA). Na primeira etapa foram testadas a retração por secagem, a trabalhabilidade e a resistência à compressão simples de oito combinações de aditivos superplastificante e acelerador de pega, considerando o traço referência. Com base no melhor arranjo de aditivos, na segunda etapa avaliaram-se as respostas mecânicas do traço referência (ECCREF) e da dosagem alternativa (ECCCCA) através dos ensaios de resistência à compressão simples, resistência à tração na flexão, retração livre e por secagem. Para avaliar a aderência entre ECC e o tabuleiro metálico, na terceira etapa foram verificadas duas estratégias diferentes para promover a adesão entre esses materiais através do ensaio de cisalhamento oblíquo. Ainda, na quarta etapa foram construídos três modelos de pequena escala instrumentados para mensuração da retração restringida na base, avaliação visual da cura e da aderência. Como resultados, o ECCCCA apresentou uma menor trabalhabilidade que o ECCREF, porém exibiu maior resistência mecânica tanto à compressão quanto à flexão. Em relação aos ensaios de retração em ambiente controlado, não foram verificadas diferenças significativas entre os traços. Embora os compostos analisados não tenham apresentado o comportamento mecânico esperado para serem definidos como ECC’s, como conclusão geral se verificou a aplicabilidade do ECCREF e do ECCCCA como pavimento em tabuleiros metálicos ao se utilizar resina epóxi para promover adesão entre os materiais.

Engineered Cementitious Composite (ECC) is a high performance and high ductility cementitious composite reinforced with fibers, characterized by a great deformation capacity when subjected to tensile stresses, developing multiple micro-cracks. This research evaluated of the application of ECC as steel deck pavement, verifying the behavior of the structure in terms of cure, adhesion, and shrinkage. The methodology was divided into four main steps and two exploratory steps. Initially, it was carried out the experimentation of a reference mix proportion (ECCLEME), based on previous researches developed in the Laboratory of Structural Tests and Models (LEME) at UFRGS, which considered the inclusion of a cure accelerating additive. Additionally, an alternative mix proportion was also evaluated with a simplified study of the percentage of partial replacement of cement by rice-husk ash, adopting an incorporation content of 20% (ECCCCA). In the first step, drying shrinkage, workability and resistance to simple compression of eight combinations of superplasticizer and cure accelerating additives were tested, considering the reference mix proportion. Considering the best additives combination, in the second step, the reference mix proportion (ECCREF) and the alternative mix proportion (ECCCCA) mechanical responses were evaluated through simple compressive strength, flexural tensile strength, free shrinkage and drying tests. To evaluate the adhesion between ECC and the steel deck, in the third step, two different strategies were verified to promote the adhesion between these materials through the oblique shear test. Still, in the fourth step, three instrumented reduced models were built to measure restricted retraction on the base, visual assessment of the cure and adherence. As results, ECCCCA presented a lower workability than ECCREF, but exhibited greater mechanical resistance to both compression and flexion. Regarding the shrinkage tests in a controlled environment, no significant differences were found between the traits. Although the analyzed materials did not present the expeted mechanical behavior to be ECC's, as a general conclusion it was verified the applicability of ECCREF and ECCCCA as steel decks pavement when using epoxy resin to promote adhesion between the materials.