Comportamento mecânico do concreto têxtil submetido ao esforço de tração : um estudo experimental

Abstract

A busca pelo desenvolvimento de produtos sustentáveis e que contribuem com o meio ambiente é um desafio proeminante em todas as áreas de pesquisa na comunidade acadêmica. Na engenharia civil, no entanto, as técnicas utilizadas na construção dos elementos estruturais possuem poucos avanços tecnológicos se comparada com a indústria mecânica, por exemplo. O concreto têxtil, ou simplesmente TRC (Textile Reinforced Concrete) é um material compósito inovador, formado por uma matriz cimentícia reforçada com tecidos têxteis que substituem o aço do concreto armado. Este material pode ser disposto como alternativa ao uso do concreto convencional, possibilitando construções mais leves, de maior durabilidade e custo benefício, o que acaba contribuindo significativamente com o desenvolvimento tecnológico e ambiental da sociedade. Com o propósito de avaliar a resposta mecânica dos tecidos têxteis, a fim de incentivar sua aplicação no mercado de construção civil, neste contexto, realizou-se um estudo experimental avaliando-se o comportamento mecânico do concreto reforçado com o têxtil de vidro disponível no Brasil e o têxtil de carbono importado da Alemanha, que possui impregnação de resina epóxi. Através de ensaios de tração uniaxial, verificou-se o respectivo comportamento mecânico das estruturas avaliadas por meio de gráficos de tensão versus deformação. Dentro da proposta de uma pesquisa sustentável, aplicou-se um método de dosagem do concreto, onde foi possível avaliar previamente a melhor composição de insumos da matriz cimentícia, resultando em um concreto autoadensável e com elevadas resistências mecânicas. No que tange aos ensaios mecânicos, observou-se que os elementos reforçados com o têxtil de vidro brasileiro apresentaram diferentes respostas mecânicas, de acordo com a respectiva taxa de reforço têxtil. Nas amostras compostas por duas camadas do referido têxtil, formaram-se os três estágios na curva de resposta tensão-deformação, conforme previsto na literatura. Já nos corpos de prova reforçados com apenas uma camada, observou-se incapacidade estrutural do elemento. Para os elementos têxteis reforçados com o têxtil de carbono com impregnação de resina epóxi, ocorreram problemas com escorregamento do tecido e desplacamento do concreto, ocasionados pela concentração de tensão nas extremidades da peça. Mesmo assim, foi possível determinar com clareza os três estágios nos gráficos de comportamento mecânico das amostras. A tensão de ruptura média atingida foi igual a 2575 N/mm², enquanto que, nas amostras revestidas com uma camada do têxtil de vidro, obteve-se uma tensão média de ruptura igual a 441 N/mm². Deste modo, as tensões obtidas experimentalmente dos elementos reforçados com o têxtil de carbono alemão alcançaram resultados cerca de cinco vezes maiores do que o têxtil de vidro brasileiro.

The search for the development of sustainable products that contribute to the environment is a prominent challenge in all areas of research in the academic community. In civil engineering, however, the techniques used in the construction of structural elements have few technological advances compared to the mechanical industry, for example. Textile concrete, or simply TRC (Textile Reinforced Concrete) is an innovative composite material, formed by a cement matrix reinforced with textile fabrics that replace the steel in reinforced concrete. This material can be used as an alternative to the use of conventional concrete, enabling lighter constructions, with smaller thicknesses, greater durability and cost-benefit, which ends up contributing significantly to the technological and environmental development of society. With the purpose of evaluating the mechanical response of textile fabrics, in order to encourage their application in the civil construction market, in this context, an experimental study was carried out evaluating the mechanical behavior of concrete reinforced with glass textile, available in Brazil and the carbon textile, imported from Germany, which has epoxy resin impregnation. Through uniaxial tensile tests, the respective mechanical behavior of the structures evaluated using stress-strain response curves was verified. Within the proposal for sustainable research, a concrete dosing method was applied, where it was possible to previously evaluate the best composition of cement matrix inputs, resulting in self-compacting concrete with high mechanical resistance. Regarding mechanical tests, it was observed that the elements reinforced with Brazilian glass textile presented different mechanical responses, according to the respective textile reinforcement rate. In the samples in which two layers of the aforementioned textile were used, the three stages were formed, as predicted in the literature. In the specimens reinforced with just one layer, the structural incapacity of the element was observed. For textile elements reinforced with carbon textile with epoxy resin impregnation, there were problems with fabric slipping and concrete spalling, caused by the concentration of stress at the ends of the piece. Even so, it was possible to clearly determine the three stages on the stress-strain response curves. The average failure stress reached was equal to 2575 N/mm², while, in the samples reinforced with one layer of glass fabric, an average failure stress equal to 441 N/mm² was obtained. The stresses experimentally obtained from the elements reinforced with the German carbon textile achieved results around five times greater than those of the Brazilian glass textile.