Cerâmica Industrial
https://ceramicaindustrial.org.br/article/doi/10.4322/cerind.2024.029
Cerâmica Industrial
Regular Concreto

Análise do efeito da adição de cavacos de aço nas propriedades mecânicas do concreto

Effect of steel chips addition on the mechanical properties of concrete

Efecto de la adición de virutas de acero sobre las propiedades mecánicas del hormigón

Andressa Loch, Rafael de Paula Gurkewicz, Augusto Wanderlind, Ângela Costa Piccinini, Jorge Henrique Piva, Elaine Guglielmi Pavei Antunes

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Resumo

A adição de fibras ao concreto minimiza seu comportamento frágil característico. A fibra de aço tem boa capacidade de carga e módulo de elasticidade, porém possui custo elevado. Desta forma, buscou-se um material alternativo que possui composição parecida e que pudesse substituir este reforço. A indústria metalmecânica produz grande quantidade de resíduo, entre eles, o cavaco de aço, proveniente do processo de usinagem. O presente artigo apresenta uma análise comparativa de amostras com e sem adição de cavacos de aço no concreto. Considerando suas características físicas percebeu-se que poderia melhorar o comportamento do concreto, que é intrinsecamente frágil. Para tal, verificaram-se as mudanças nas propriedades mecânicas das misturas com adição por meio de ensaios experimentais, tais como compressão axial, tração por compressão diametral, tração na flexão e retração hidráulica. Todos os testes foram conduzidos conforme as normas brasileiras. Com o intuito de verificar a possível oxidação dos cavacos, fez-se ainda o ensaio de envelhecimento acelerado. Os percentuais de adição de cavaco foram 0,75, 1,25, 1,75 e 2,25% de adição em relação ao volume de concreto produzido. O concreto com cavacos apresentou melhora na resistência à compressão de aproximadamente 25% e um incremento na tração de cerca de 14% para o percentual de 1,75%. Proporcionou melhora de 20% na resistência à flexão com o percentual de 0,75% de adição de cavacos.

Palavras-chave

Fibras de aço; cavacos de usinagem; resíduo; compressão; flexão.

Abstract

The addition of fibers to concrete minimizes its characteristic brittle behavior. Steel fiber has good load capacity and elastic modulus, but it is expensive. Therefore, we sought an alternative material that has a similar composition and that could replace this reinforcement. The metalworking industry produces a large amount of waste, including steel chips from the machining process. This article presents a comparative analysis of samples with and without the addition of steel chips in concrete. Considering the physical characteristics of steel chips, its addition could improve the behavior of concrete, which is intrinsically fragile. Therefore, the changes in mechanical behavior of concrete mixtures with the addition of steel fibers were analyzed by axial compressive, diametrical compressive, flexural, and hydraulic shrinkage tests. All tests were conducted in accordance with Brazilian standards. To check the possible oxidation of the chips, an accelerated aging test was also carried out. The percentages of chip addition were 0.75, 1.25, 1.75 and 2.25% regarding the volume of concrete produced. The concrete with 1.75% chips showed an improvement in compressive strength of approximately 25% and an increase in tensile strength of approximately 14%. There was a 20% improvement in flexural strength with 0.75% addition of chips.

Keywords

Steel fibers; machining chips; residue; compression; flexion.

Resumen

La adición de fibras al hormigón minimiza su característico comportamiento frágil. La fibra de acero tiene buena capacidad de carga y módulo elástico, pero es cara. Por ello, se buscó un material alternativo que tuviera una composición similar y que pudiera sustituir este refuerzo. La industria metalúrgica produce una gran cantidad de residuos, incluidas virutas de acero procedentes del proceso de mecanizado. Este artículo presenta un análisis comparativo de muestras con y sin adición de virutas de acero en concreto. Considerando las características físicas de las virutas de acero, su adición podría mejorar el comportamiento del hormigón, que es intrínsecamente frágil. Por lo tanto, los cambios en el comportamiento mecánico de mezclas de concreto con la adición de fibras de acero fueron analizados mediante ensayos de compresión axial, compresión diametral, flexión y contracción hidráulica. Todas las pruebas se realizaron de acuerdo con las normas brasileñas. Para comprobar la posible oxidación de las virutas también se realizó una prueba de envejecimiento acelerado. Los porcentajes de adición de viruta fueron 0,75, 1,25, 1,75 y 2,25% respecto al volumen de hormigón producido. El hormigón con 1,75% de virutas mostró una mejora en la resistencia a la compresión de aproximadamente un 25% y un aumento en la resistencia a la tracción de aproximadamente un 14%. Hubo una mejora del 20 % en la resistencia a la flexión con una adición de viruta del 0,75 %.

Palabras clave

Fibras de acero; virutas de mecanizado; residuo; compresión; flexión.

Submetido em:
25/03/2023

Revisado em:
16/10/2023

Aceito em:
28/10/2023

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