Influence of the variation of pozzolanic materials on the mechanical behavior of Engineered Cementitious Composites

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i7.29927

Keywords:

Engineered cementitious composites; Fly ash; Silica fume; PVA fibers; Tensile resistance.

Abstract

Studies involving Engineered Cementitious Composites (ECC) started more than 30 years ago and are still under constant development. ECC has superior mechanical properties when compared to conventional concretes, mainly the characteristics related to tensile behavior. Therefore, the addition of polymeric fibers is essential in the development and response of this composite, so that microcracking occurs and, consequently, resilience and ductility are achieved. The ECC is basically constituted by hydraulic binders, pozzolans, fine aggregates, chemical additives, polymeric fibers in contents close to 2% (by volume) and low water/binder ratio. Thus, the objective of this study is to identify the impact of different pozzolanic materials (fly ash and silica fume), evaluating the rheological and mechanical behavior of the ECC matrix. The mechanical properties evaluated were compressive strength and flexural tensile strength at 7 and 28 days of age. Three cementitious matrices were developed for ECC, with different pozzolans and proportions. It was observed that the matrices containing silica fume obtained better results, both in the fresh state and in the hardened state, mainly due to their granulometry and pozzolanic activity.

References

ABNT NBR 15306-1. (2005). Produtos pré-fabricados de materiais cimentícios reforçados com fibra de vidro. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 16605. (2017). Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da massa específica. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 16916. (2021). Agregado miúdo - Determinação da densidade e da absorção de água. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 16972. (2021). Agregados - Determinação da massa unitária e do índice de vazios. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 5738. (2016). Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR 5739. (2018). Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

ABNT NBR NM 248. (2003). Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro: Associação Brasileira de Normas Técnicas.

Christ, R. (2019). Preposição de um método de dosagem para concretos de ultra alto desempenho (UHPC) (Tese de Doutorado). Universidade do Vale do Rio dos Sinos, São Leopoldo, RS, Brasil.

Costa, F. B. P. (2015). Análise da durabilidade de compósitos cimentícios de elevada capacidade de deformação reforçados com fibras (Dissertação de Mestrado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.

Ehrenbring, H. Z. (2020). Desenvolvimento de Engineered Cementitious Composites (ECC) autocicatrizantes com diferentes fibras poliméricas e agentes de cicatrização (Tese de Doutorado). Universidade do Vale do Rio dos Sinos, São Leopoldo, RS, Brasil.

Hermane, A., Langaros, A., Silva, H. L., & Klein, S. (2016). Particle packing of cement and silica fume in pastes using an analytical model. Revista IBRACON de Estruturas e Materiais, v. 9, n. 1, p. 48-65, 2016. doi: 10.1590/S1983-41952016000100004

Japan Society of Civil Engineers, Series 82. (2008). Recommendations for desing and construction of High Performance Fiber Reinforced Cement Composites with multiple fine cracks (HPFRCC). Toquio, Japan: JSCE.

Junior, A. L. F.; Garcez, M. R. (2017). Avaliação da resistência a fadiga dos Engineered Ceentitious Composites (ECC) reforçados com fibra de polipropileno e produzidos com adição de cinza de casca de arroz. Revista Tecno-Lógica, v. 21, p. 116–124. doi: 10.17058/tecnolog.v21i2.9336

Li, V. C. (1993). From Micromechanics to structural engineering - The design of cementitous composites for civil engineering applications. JSCE Journal of Structural Mechanic, Earthquake and Engineering, vol. 10, n. 2, pp. 37-48. Recuperado de http://hdl.handle.net/2027.42/84735

Li, V. C. (2003). On Engineered Cementitious Composites (ECC). Journal of Advanced Concrete Technology, v. 1, n. 3, p. 215-230. doi: 10.3151/jact.1.215

Li, V. C., & Yang, E. (2007). Self healing in concrete materials. In S. van der Zwaag (Coord.), Self healing materials (Cap. 33, pp. 161-193). Dordrecht: Springer. doi: 10.1007/978-1-4020-6250-6_8

Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto.

Pan, Z., Tao, Z., Murphy, T., & Wuhrer, R. (2017). High temperature performance of mortars containing fine glass powders. Journal of Cleaner Production, v. 162, p. 16-26. doi: 10.1016/j.jclepro.2017.06.003

Ramos, T. R. (2018). Desempenho físico e mecânico de painéis de fachada pré-fabricados em ECC com uso da fibra PVA (Monografia de Graduação). Universidade do Vale do Taquari, Lajeado, RS, Brasil.

Ranade, R., Zhang, J. Lynch, J. P., & Li, V. C. (2014). Influence of micro-cracking on the composite resistivity of Engineered Cementitious Composites. Cement and Concrete Research, v. 58, p. 1-12. doi: 10.1016/j.cemconres.2014.01.002

Righi, D. P., Costa, F. B. P., Stein, K. J., Graeff, A. G., & Silva Filho, L. C. P. (2014). Compósitos cimentícios super deformáveis com a utilização de cinza de casca de arroz e fibra de polipropileno. Anais do Congresso Brasileiro do Concreto. Natal, RN, Brasil, 56º.

Rodríguez, C. A. M. (2018). Avaliação do comportamento mecânico de um ECC (Engineered Cementitious Composites) com fibras de polipropileno no recapeamento de pavimentos (Tese de Doutorado). Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brasil.

Triacca, D. (2019). Análise comparativa à tração de Engineered Cementitious Composites (ECC) com diferentes tipos e teores de fibras poliméricas (Monografia de Graduação). Universidade do Vale do Rio dos Sinos, São Leopoldo, RS, Brasil.

Published

28/05/2022

How to Cite

EHRENBRING, H. Z. .; MOREIRA, G. de F. .; PACHECO, F.; CHRIST, R. .; SIMONETTI, C. .; TUTIKIAN, B. F. . Influence of the variation of pozzolanic materials on the mechanical behavior of Engineered Cementitious Composites. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 7, p. e37511729927, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i7.29927. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/29927. Acesso em: 19 apr. 2024.

Issue

Section

Engineerings