Resumo Uma das principais finalidades da adição de fibras ao concreto é o controle da fissuração por retração plástica no estado fresco, e o aumento da capacidade resistente pós-fissuração no estado endurecido. A matriz cimentícia é um dos fatores que influencia no desempenho do concreto reforçado com fibras, interferindo na fluidez da mistura e na aderência entre as fibras e a matriz. Neste contexto, o presente trabalho avalia o comportamento de dois concretos, um de resistência convencional e outro de alta resistência, sem fibras e com teor de 1%, em volume, de fibras, sendo utilizadas fibras de aço e macrofibras polimérica. Para isso, foram avaliadas as propriedades mecânicas dos concretos no estado endurecido, a partir dos ensaios de resistência à compressão, Barcelona, flexão em prismas e punção em placas. A partir dos resultados experimentais, analisados estatisticamente, verificou-se alterações significativas da tenacidade e da resistência residual com a mudança da matriz cimentícia. Por fim, observou-se uma equivalência de desempenho entre as fibras quanto à tenacidade, com a alteração da matriz cimentícia.

Abstract One of the main purposes of the addition of fibers to the concrete is the control of the plastic shrinkage cracking in the fresh state and the increase of the post-crack resistance in the hardened state. The cementitious matrix is one of the factors that influences the performance of fiber reinforced concrete, interfering in the fluidity of the mixture and in the adhesion between fiber and matrix. In this context, the present paper evaluates the behavior of two concrete, one of conventional strength and another of high-strength, without fiber and with a content of 1%, by volume, of fiber, being used steel fiber and macro-polymeric fiber. For this, the mechanical properties of the concrete were evaluated in the hardened state by the tests of compressive strength, Barcelona, flexure of prisms and punching of plates. From the experimental results, statistically analyzed, there were significant changes in toughness and residual strength due to change in the cementitious matrix. Finally, an equivalence of performance between the fibers as to the toughness was observed, with the change of the cementitious matrix.

A resistência ao fogo de um elemento estrutural de concreto é avaliada pelo intervalo de tempo em que o elemento continua a desempenhar suas funções sob condições de alta temperatura. Normalmente acredita-se que o concreto tem uma excelente durabilidade frente à ação do fogo, entretanto, na prática, a estabilidade desse material é prejudicada pelas altas temperaturas e os elementos de concreto têm apresentado danos excessivos ou mesmo rupturas catastróficas sob tais condições. Quando expostos às altas temperaturas, materiais à base de cimento sofrem mudanças físico-químicas que prejudicam suas propriedades mecânicas e comprometem sua resistência à transferência de calor. Embora as características térmicas de um concreto de alta resistência sejam semelhantes aos de um concreto convencional, este material possui uma maior sensibilidade às altas temperaturas devido à sua porosidade reduzida, apresentando uma maior perda relativa das propriedades mecânicas e a ocorrência do lascamento explosivo na faixa de temperatura entre 100 ºC e 400 ºC. O lascamento pode ser evitado pela introdução de fibras de polipropileno na composição do concreto: quando fundidas e parcialmente absorvidas pela matriz de cimento, as fibras criam uma rede de canais permeável que permite a migração dos gases para o exterior, reduzindo a pressão nos poros do material e, conseqüentemente, eliminando a possibilidade de ocorrência do lascamento explosivo. Assim, no presente artigo, uma revisão sobre o comportamento de concretos expostos às altas temperaturas, bem como a influência da fibra de polipropileno sobre este comportamento foi realizada, direcionando-se para os concretos aplicados na construção civil.

The fire resistance of a structural concrete is evaluated by the time length that the element keeps performing its functions under high temperature conditions. It is usually believed that the concrete has an excellent durability before fire; however, in practice the stability of this material is reduced by high temperatures. Unfortunately, under such circumstances, concrete elements present excessive damages or even catastrophic failures. When exposed to high temperatures, cement based materials undergo physicochemical changes that damage their mechanical properties and spoil their resistance to heat transfer. Although the thermal features of a high strength concrete are similar to those of a conventional concrete, this material has a greater sensibility to high temperatures due to its reduced porosity, showing a higher relative loss of the mechanical properties and explosive spalling in the temperature range between 100 ºC and 400 ºC. The spalling can be avoided by adding polypropylene fibers in concrete: when melted and partially absorbed by the cement matrix, the fibers generate a permeable network that allows the outward gas migration, decreasing the pore pressure in the material and, consequently, eliminating the possibility of explosive spalling occurrence. Thus, in the present paper, a review regarding the behavior of concretes exposed to high temperatures, as well as the influence of polypropylene fibers have been addressed for concretes applied in the civil engineering area.

Ao se produzir uma mistura de concreto, especialmente de alto desempenho, a primeira escolha a ser feita é quanto ao tipo de cimento a ser empregado, o que faz deste ligante um material essencial para a produção desses materiais. As características reológicas de formulações de concretos de alto desempenho estão relacionadas com a hidratação dos aluminatos do cimento, enquanto o desenvolvimento da resistência mecânica é dependente dos silicatos hidratados formados. Assim, variações nas características do cimento influenciam as propriedades dos concretos, sendo observados comportamentos distintos para misturas produzidas com diferentes cimentos. O presente artigo visa avaliar a influência do tipo de cimento sobre o desempenho de concretos especiais aplicados na construção civil, dosados a partir de um método computacional. As propriedades no estado fresco foram avaliadas medindo-se o índice de fluidez e determinando-se o comportamento reológico do material. No estado endurecido, a resistência mecânica foi avaliada pelos ensaios de compressão uniaxial, tração por compressão diametral e flexão em 3 pontos, enquanto o módulo de elasticidade foi avaliado pelos métodos estático e dinâmico. Comparando-se todas as propriedades medidas, verifica-se que os concretos produzidos com cimento Portland apresentaram desempenhos superiores ao do concreto produzido com cimento aluminoso, sendo o cimento Portland de alta resistência inicial ainda mais eficiente que o cimento Portland composto com escória para a produção de misturas de alto desempenho e até os 28 dias de idade.

When a concrete is produced, especially a high performance one, the first concern is the cement type to be used, making this binder an essential compound. The rheological properties of high performance concretes are related to the hydration of cement aluminates phase, whereas the development of mechanical strength depends on the hydrated silicates formed. Thus, variations on cement characteristics influence the properties of a concrete, being observed different behaviors for mixtures produced with distinct cements. The present paper aims to evaluate the influence of cement type on the performance of special concretes designed using computing techniques. The fresh properties were evaluated measuring the fluidity index and the rheological behavior of the material. In the hardened condition, the mechanical strength were evaluated by the compressive, splitting tensile and 3 point bending tests, whereas the Young's modulus was measured by the static and dynamic methods. By comparing all the measured properties, the concretes produced with Portland cement showed better performance than that containing calcium aluminate cement, being the high early strength Portland cement more efficient than the slag-modified Portland cement for the production of high performance mixtures and until the age of 28 days.

Do ponto de vista reológico, o concreto pode ser entendido como uma concentração de partículas sólidas em suspensão (agregados) em um líquido (pasta de cimento). Sendo assim, seu comportamento no estado fresco deve ser estudado a partir dos conceitos da reologia, ciência voltada para o estudo das deformações e escoamento de um fluido sob a influência de tensões. As pesquisas efetuadas ao longo do tempo resultaram em uma série de equações que descrevem o comportamento do concreto fresco. Sabe-se que o comportamento reológico desse material se aproxima de um fluido binghamiano, sendo necessários dois parâmetros para sua caracterização: a tensão de escoamento e a viscosidade plástica. A reologia do concreto fresco tem sido estudada com determinações que variam entre métodos de ensaio simples e práticos, como o ensaio de abatimento de tronco de cone, até equipamentos mais sofisticados que determinam as curvas de cisalhamento do material, como os reômetros. Dessa maneira, é possível determinar a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento sob condições definidas fisicamente. Como o concreto fresco é um material heterogêneo, uma aproximação mais precisa do seu comportamento reológico é dada pela análise direta das forças (torque) que resultam do cisalhamento (velocidade de rotação) do concreto. Assim, o presente artigo apresenta uma revisão bibliográfica sobre os principais conceitos relacionados com a reologia de concretos de alto desempenho aplicados na construção civil, envolvendo desde sua caracterização reológica até os métodos de ensaio utilizados para a determinação das propriedades reológicas.

From a rheological point of view, concrete can be understood as a concentrate suspension of solid particles (aggregates) in a viscous liquid (cement paste). In such case, its fresh behavior should be evaluated based on the concepts of rheology, the science which relates the deformation and flow of a fluid under stress influence. Several studies had already been accomplished along the time, resulting in a series of equations that describe the fresh concrete behavior. It is known that the rheological behavior of this material is close to that of a Bingham fluid and two rheological parameters are required for its description: yield stress and plastic viscosity. The rheology of fresh concrete has been studied by measurements that vary among simple and practical test methods, such as the slump test, and more sophisticated equipments that determine the flow curve of the material, such as the rheometer. Therefore, it is possible to attain a correlation between shear stress and shear rate under conditions defined physically. As fresh concrete is a heterogeneous material, a more accurate approach of its rheological behavior is given by the direct analysis of the forces (torque) that result from the shear (rotation speed) of the concrete. Thus, this paper presents a review concerning the main concepts related with the rheology of high performance concretes applied in building site, which involves the rheological characterization and the test methods used for the measurement of the rheological properties.

A busca por materiais com desempenho mecânico e durabilidade cada vez superiores tem sido o alvo dos pesquisadores da tecnologia dos concretos. Para tanto, concretos obtidos a partir da engenharia de microestrutura são necessários. Com base nos conceitos de empacotamento e dispersão de partículas é possível obter materiais com matrizes densas e trabalhabilidade adequada. Assim, as propriedades de concretos dosados com base nesses conceitos são apresentadas e comparadas àquelas de concretos de alto desempenho, adotados em pesquisas da construção civil. As propriedades no estado fresco foram avaliadas medindo-se o índice de fluidez e determinando-se o comportamento reológico do material. No estado endurecido, a resistência mecânica foi avaliada pelos ensaios de compressão uniaxial, tração por compressão diametral e flexão em 3 pontos, enquanto o módulo de elasticidade foi avaliado pelos métodos estático e dinâmico. Os concretos desenvolvidos se apresentaram trabalháveis por um período de tempo superior que o concreto de referência, sem a necessidade da incorporação de aditivos retardadores. Em termos de resistência mecânica, foi possível observar uma maior reprodutibilidade dos resultados obtidos para os concretos formulados por dosagem computacional. Além disso, os resultados possibilitaram estabelecer boas correlações entre as resistências medidas para esses concretos, bem como entre os módulos de elasticidade medidos por ambos os métodos de ensaio.

The search for materials with better mechanical performance and durability has been the aim of the concrete's technology researchers. In order to attain this target, concretes developed with engineering microstructure are necessary. Based on the concepts of particle packing and dispersion, it is possible to obtain materials with dense matrix and appropriate workability. Thus, in the present paper, the properties of concretes based on these concepts are presented and compared to those high performance ones used in building site researches. The fresh properties were evaluated measuring the fluidity index and the rheological behavior of the material. In the hardened condition, the mechanical strength were evaluated by the compressive, splitting tensile and 3 point bending tests, whereas the Young's modulus were measured by the static and dynamic methods. The new concretes showed to be more workable for a longer period of time than the reference one, without the need of retarding admixtures addition. In terms of mechanical strength, it was possible to verify higher reproducibility for the concretes designed with the computing mix proportion technique. Besides that, it was also possible to establish good correlations between the strength measured for these concretes, as well for the Young's modulus measured by both test methods.

O concreto material de construção mais amplamente utilizado está constantemente evoluindo. Nos últimos anos, muitas pesquisas têm sido desenvolvidas e a busca por materiais com desempenho mecânico e de durabilidade cada vez maiores tem sido o alvo dos pesquisadores da tecnologia dos concretos. Tais materiais permitem que os projetistas e arquitetos o usem eficientemente em edifícios altos, além de serem esteticamente mais interessantes. Para tanto, concretos obtidos a partir da engenharia de microestrutura são necessários. Por serem compósitos constituídos de partículas com granulometria fina (tamanho máximo < 4750 μm) e uma baixa relação água/cimento, esses concretos apresentam matrizes densas obtidas a partir da otimização do empacotamento dos materiais granulares, enquanto a trabalhabilidade adequada é obtida com a dispersão das partículas promovida pela incorporação de aditivos químicos à mistura. Além disso, utilizam adições minerais que são, na grande maioria, subprodutos industriais, resultando em um grande benefício ambiental: reciclagem de resíduos industriais, redução de emissões poluidoras durante a produção do cimento, preservação de matérias-primas e economia de energia. Assim, no presente artigo, uma revisão sobre os conceitos de dispersão e empacotamento de partículas foi realizada, direcionando-se para os concretos especiais aplicados na construção civil.

Concrete, the most widely used construction material, is constantly developing. During the recent years, several researches have been carried out and the search for materials with higher mechanical and durability performance has been the objective of the concrete technology area. These materials allow designers and the architects to use them efficiently in high slender and innovative buildings. Therefore, in order to attain this target, microstructural engineering is required. Being composites constituted of fine size distribution particles (maximum size < 4750 μm) and low water/cement ratio, these concretes present dense matrix by packing optimization of the granular materials, whereas the suitable workability is the result of particle dispersion promoted by adding chemical admixtures to the mixture. Moreover, they incorporate mineral additives which are, mostly, industrial by-products, resulting in a great environmental benefit: industrial residues recycling, pollutant emissions reduction during cement production, raw materials preservation and energy saving. Thus, in present paper, a review related to the concepts of particle dispersion and packing was carried out, addressed for special concretes applied in the civil engineering field.