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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2017.tde-23022017-113912
Document
Author
Full name
Cesar Luiz Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Figueiredo, Antonio Domingues de (President)
Armelin, Hugo Sogayar
Prudêncio Júnior, Luiz Roberto
Title in Portuguese
Proposta de metodologia alternativa para controle de qualidade da aplicação estrutural do concreto projeto reforçado com fibras de aço.
Keywords in Portuguese
Concreto projetado
Concreto reforçado com fibras
Controle da qualidade
Ensaios magnéticos
Ensaios mecânicos
Abstract in Portuguese
O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo apesar do seu comportamento frágil e sua baixa capacidade de resistir a esforços de tração. As fibras de aço podem ser adicionadas ao concreto para aumentar sua tenacidade resultando no concreto reforçado com fibras (CRF) que pode ser utilizado em muitas aplicações, incluindo o concreto projetado. Desta forma, os parâmetros de tenacidade e de resistência residual são fundamentais para a caracterização do concreto projetado reforçado com fibras de aço (CPRFA) e para seu controle de qualidade quando utilizado com função estrutural. Atualmente, o controle do comportamento pós-fissuração do CPRFA é realizado, fundamentalmente, através do ensaio de flexão de prismas. Isto demanda atividades bastante trabalhosas, desde a moldagem de placas extras e a extração de testemunhos prismáticos como a realização de ensaios que requerem muitos cuidados e, também, gera um volume maior de resíduos. A variabilidade dos resultados também é elevada, reduzindo o grau de confiabilidade do processo. Como as fibras são o material com menor nível de incorporação ao concreto devido ao efeito da reflexão, o controle do teor efetivamente incorporado ao CPRFA é um aspecto fundamental desta tecnologia. Atualmente, a estimativa deste teor de fibras é realizada por medições de massa do conteúdo de fibra obtido por esmagamento de corpos de prova endurecidos ou por lavagem de amostra de CPRFA em estado fresco, métodos considerados dispendiosos ou que consomem muita água. A fim de resolver alguns dos inconvenientes atuais, o presente estudo experimental foi realizado com o objetivo de se avaliar a utilização do ensaio Barcelona para classificar a resistência residual do CPRFA e compará-lo com o ensaio de flexão de prismas. Para a determinação do teor de fibras o método indutivo foi realizado nos mesmos corpos de prova. Nesse sentido, concretos projetados com diferentes teores de fibra foram analisados através dos métodos de ensaio referidos. Os resultados do ensaio Barcelona foram analisados estatisticamente e demostraram boa correlação com os resultados do ensaio de prismas e capacidade de caracterização do comportamento pós-fissuração do CPRFA. O ensaio indutivo permitiu a determinação do teor de fibras efetivamente incorporado ao concreto a partir dos mesmos corpos de prova usados no ensaio Barcelona, sem que houvesse a necessidade de extração de novas amostras. Este estudo apresentou, então, contribuições ao estabelecimento de programas de controle de qualidade do CPRFA, demonstrando a viabilidade da utilização conjunta do ensaio Barcelona e do método indutivo como ferramentas de caracterização e controle do CPRFA. A aplicação conjunta dos dois ensaios proporciona redução significativa em termos de tempo de trabalho e de resíduos processo de controle do material.
Title in English
Proposed alternative methodology for the quality control of the strctural application of steel fiber reinforced sprayed concrete.
Keywords in English
Fibre reinforced concrete
Magnetic tests
Mechanical tests
Quality control
Sprayed concrete
Abstract in English
Concrete is the most used construction material in the world despite its fragility and low capacity to bear tensile stresses. Steel fibres may be added to the material in order to increase its toughness providing conditions to fibre reinforced concrete (FRC) to be used in many applications, such as sprayed concrete. Thus, the toughness and residual strength are key parameters for the characterization of the steel fiber reinforced sprayed concrete (SFRSC). So, both parameters are frequently used in the quality control program of SFRSC when applied as a structural material. Currently, the control of post-cracking behavior of SFRSC is carried out primarily through the bending test of prismatic specimens. This test procedure is quite laborious involving time demanding activities such as the molding of extra panels and the extraction of prismatic specimens, as well as, the test requires great care, generating a larger volume of waste. The variability of the results is also high, reducing the degree of process reliability. As the fibers are the material with lower incorporation into the concrete due to the effect of rebound, the determination of the fiber content incorporated into the SFRSC is a key aspect of this technological control. Currently, the estimation of the actual content of the fibers in SFRSC is carried out by mass measurements of the fibers extracted from crushing the hardened specimens or by washing fresh SFRSC samples. Both teste methods are considered expensive and consume high volumes of water. In order to solve some of the current drawbacks, the present experimental study was carried out to promote the assessment of the use of the Barcelona test to classify the residual strength of the SFRSC and to compare it with the prismatic specimens flexural test. To determine the fibre content the inductive test method was performed in the same specimens. In that sense, SFRSC was used to produce series of test panels varying the fibre content. Prismatic and cylindrical specimens were extracted from these test panels and submitted to the referred test methods. The results were statistically analysed and demonstrate a good correlation between flexural and Barcelona test results. The results confirm the ability of the Barcelona test to characterize the SFRSC post-cracking behavior. The inductive test, carried out in the same specimen of Barcelona test allowed the determination of actual fiber content to the concrete without the need of extra samples. This study presents, then, contributions to the quality control program for SFRSC and demonstrates the feasibility of using the Barcelona test and inductive method as tools for characterization and control for SFRSC. The combined application of the two tests provides a significant reduction in terms of labour time and waste generated during the quality control process.
 
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Publishing Date
2017-02-24
 
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