Análise do desempenho do concreto de cimento Portland com e sem substituição parcial do cimento por cerâmica vermelha ou metacaulim submetido a altas temperaturas
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Augusto César da Silva Bezerra
André Luís Christoforo
Francisco Antônio Rocco Lahr
André Luís Christoforo
Francisco Antônio Rocco Lahr
Resumo
A exposição a altas temperaturas, como em situação de incêndio, contribui para a degradação das estruturas de concreto, o que compromete a durabilidade da edificação. Portanto, sob altas temperaturas, a capacidade de suporte de uma edificação poderá ser comprometida, podendo levar a um colapso estrutural. A substituição parcial do cimento Portland por materiais cimentícios suplementares (MCS) no concreto pode colaborar para um melhor desempenho numa situação de incêndio. Desse modo, é pertinente entender o comportamento do concreto após situações de incêndios, a fim de investigar o seu desempenho e a resiliência das edificações. E assim, contribuir para a análise da segurança e durabilidade de uma estrutura de concreto quando submetido a uma situação de incêndio. O objetivo deste trabalho foi analisar a influência do uso de Metacaulim (MET) e Cerâmica Vermelha (CV) como materiais cimentícios suplementares no desempenho do concreto submetido a altas temperaturas. Para tanto, foi adotada uma dosagem de concreto referência (REF) utilizada em obras de infraestrutura. A partir dessa, confeccionou-se seis concretos com substituições de 5%, 10% e 20% do cimento Portltand por Metacaulim ou Cerâmica Vermelha. A caraterização mecânica dos corpos de prova ocorreu por meio dos ensaios de resistência à compressão e de módulo de elasticidade por frequência ressonante. Os parâmetros de durabilidade foram avaliados por meio da resistividade elétrica volumétrica, absorção e índice de vazios. Além do concreto referência, os concretos com substituição de 20% do cimento por Metacaulim ou Cerâmica Vermelha foram submetidos a altas temperaturas em um forno, o qual seguiu a curva de incêndio padrão da ISO 834:1975, e, também, em um contêiner que desenvolveu a curva de incêndio natural. Os resultados mostram que a substituição parcial do cimento por Metacaulim ou Cerâmica Vermelha contribuiu na melhoria das propriedades mecânicas e de durabilidade dos concretos produzidos. A exposição a altas temperaturas promoveu a degradação das propriedades dos concretos. O concreto com 20% de Metacaulim foi o que apresentou maior resiliência a simulações de incêndio.
Abstract
Exposure to high temperatures, such as in a fire situation, contributes to the degradation
of concrete structures, which compromises the durability of the building. Therefore, under
high temperatures the carrying capacity of a building may be compromised, which may
lead to structural collapse. The partial replacement of Portland cement by supplementary
cementitious materials (SMC) in concrete can contribute to better performance in a fire
situation. Thus, it is pertinent to understand the behavior of concrete after fire situations,
in order to investigate its performance and the resilience of buildings. And thus, contribute
to the analysis of the safety and durability of a concrete structure when subjected to a fire
situation. The objective of this work was to analyze the influence of the use of Metakaolin
and Red Clay as supplementary cementitious materials on the performance of concrete
subjected to high temperatures from natural and fire pattern simulations. To this end, a
reference dosage of usual concrete for infrastructure works will be developed. From this,
six more concretes were made with partial replacement of Portland cement by 5%, 10%
and 20% of Metakaolin or Red Clay. The mechanical characterization of the specimens
occurred through tests of compressive strength and dynamic elastic modulus. Durability
parameters were evaluated through bulk electrical resistivity, absorption and void ratio.
The concretes REF, MET20 and CV20 were subjected to high temperatures in the oven,
ISO 834:1975 standard curve, and in the container, natural fire curve. The results shows
that the partial replacement of cement by Metakaolin or Red Clay contributed to improve
the mechanical properties and durability of the concrete produced. Exposure to high
temperatures promoted the degradation of concrete properties. The MET20 concrete was
the one that showed greater resilience to fire simulations.
Assunto
Construção civil, Materiais de construção, Concreto - Durabilidade, Altas temperaturas, Metacaulim, Cerâmica, Resiliência, Incêndios
Palavras-chave
Concreto, Altas temperaturas, Resiliência, Durabilidade, Incêndio