A aplicação do UHPC exige o controle de todo o processo de produção. Mesmo uma mistura resistente pode apresentar desempenho insatisfatório se suas fibras formarem aglomerados, se sua fluidez mudar durante o transporte ou se sua superfície secar antes do início da cura. Resultados confiáveis começam com materiais qualificados e um procedimento que se adapte ao equipamento disponível no local da obra.
Na Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd., fornecemos fibras de reforço para concreto sob a marca Ecocretefiber™. Para empreiteiras, fabricantes de pré-moldados e distribuidores, recomendamos que a seleção das fibras seja considerada parte integrante do sistema de concreto de alta resistência (UHPC). As fibras, a matriz cimentícia, o misturador, o método de moldagem e as condições de cura devem atuar em conjunto.
Este guia explica as principais decisões, desde a seleção do material até a inspeção final. Ele também mostra como avaliar as microfibras de aço sem confundir as especificações das fibras fornecidas pelo fornecedor com o desempenho do concreto acabado.
O que diferencia o UHPC
O concreto de altíssimo desempenho combina uma matriz cimentícia densa com armadura cuidadosamente selecionada. As partículas finas ajudam a reduzir os vazios. Uma baixa relação água/aglutinante limita o excesso de água de mistura. Um redutor de água de alta eficácia e compatível proporciona trabalhabilidade sem a necessidade de adição descontrolada de água.
As fibras de aço preenchem as fissuras depois que a matriz começa a rachar. Sua contribuição depende de suas dimensões, resistência, aderência, quantidade e orientação. Uma fibra que não atravessa uma fissura em formação não pode contribuir da mesma forma que uma fibra bem ancorada que atravessa essa fissura.
O UHPC é frequentemente associado a resistências à compressão de 150 MPa ou mais. No entanto, o valor da resistência à compressão, por si só, não determina a adequação estrutural. O comportamento à tração após a formação de trincas, a durabilidade, as condições de cura e a especificação adotada também são fatores importantes. As definições e os escopos dos ensaios variam; portanto, os compradores devem identificar os requisitos do projeto antes de comparar os produtos.
Uma matriz densa pode limitar a movimentação de substâncias agressivas, mas não torna todas as estruturas permanentemente à prova d’água. As interfaces, rachaduras, exposição e qualidade da mão de obra ainda influenciam o desempenho em serviço. Uma longa vida útil projetada requer uma estratégia completa de projeto e manutenção.
Onde a aplicação do UHPC agrega valor
O UHPC é mais útil quando suas propriedades resolvem um problema específico de construção. As conexões em pontes podem se beneficiar de detalhes compactos e do excelente desempenho do material. Componentes pré-moldados finos podem se beneficiar da redução do tamanho da seção. Camadas de reparo precisam de uma interação confiável com o substrato existente.
As orientações da FHWA sobre conexões de UHPC moldadas no local descrevem seu uso entre elementos pré-fabricados de pontes. Essas aplicações exigem um projeto coordenado das conexões e uma execução no local.
No caso de um reparo marítimo, a equipe deve avaliar a exposição ao cloreto e as condições do concreto existente. No caso de um painel arquitetônico, o acabamento da superfície e a visibilidade das fibras podem influenciar a escolha das fibras. No caso de uma conexão estrutural, o comportamento à tração e os detalhes do reforço tornam-se requisitos fundamentais.
A comparação comercial deve incluir o tempo de instalação, os testes, os equipamentos, o tempo de cura e a manutenção. Comparar apenas o custo de um metro cúbico pode ignorar o valor de um componente menor ou de um período de fechamento mais curto. Também pode ocultar o custo de uma instalação complexa. O UHPC deve conquistar seu espaço por meio de uma avaliação específica para cada projeto.
Verificar a conformidade dos materiais antes da produção
Cimento e componentes minerais
Aprovar o cimento, a sílica ativa, outros aditivos minerais e os enchimentos como um sistema integrado. A classe de resistência do cimento, por si só, não é suficiente para garantir o desempenho do UHPC. Alterações no cimento ou no fornecimento de pó podem afetar a demanda hídrica, a presa e a compatibilidade com o redutor de água.
Registre o fornecedor, a designação do produto, o número do lote e as condições de armazenamento. Mantenha os pós protegidos da umidade. Caso haja mudança de fornecedor ou de material, repita as verificações pertinentes de compatibilidade e desempenho antes de utilizar o novo material na produção.
Agregado fino e umidade
Verifique a granulometria, a limpeza e a umidade dos agregados. A compactação das partículas depende da distribuição completa dos tamanhos, e não apenas do tamanho máximo dos grãos. Muitas misturas de UHPC utilizam agregados finos, mas não se deve impor uma única regra de granulometria a todos os sistemas.
As correções relacionadas à umidade merecem atenção especial. A água retida pelo agregado pode alterar a quantidade efetiva de água da mistura. Uma ficha de produção deve indicar o cálculo aprovado da quantidade de água e o método para ajustar as quantidades de agregado. O operador não deve fazer essas correções com base em avaliação visual.
Redutor de água e água de mistura
Avalie o redutor de água com os materiais cimentícios reais. A fluidez inicial é apenas uma parte da avaliação. A retenção da fluidez ao longo do período previsto para a mistura, o transporte e a colocação também é importante.
Estabeleça uma faixa de dosagem aprovada e um procedimento de ajuste. Leve em consideração a água proveniente dos ingredientes líquidos, conforme exigido pelo projeto da mistura. Adicionar água para corrigir um lote muito duro pode alterar o material que havia sido originalmente qualificado.
Condição e rastreabilidade das fibras
Verifique as dimensões das fibras, a resistência à tração declarada, o estado da superfície, a embalagem e a identificação do lote. Compare as fibras entregues com a amostra aprovada e a ficha técnica. Verifique se há aglomerados visíveis, contaminação ou deformações anormais antes do processamento em lote.
Armazene as fibras em ambiente seco e pese-as com precisão. Uma boa inspeção na entrada facilita a identificação de problemas posteriormente. Sem rastreabilidade, pode ser difícil associar uma variação no desempenho dos testes a um lote específico de material.
Selecione as fibras de aço adequadas para o desempenho desejado do concreto
As microfibras de aço são relevantes para matrizes densas de UHPC, pois suas dimensões finas permitem que muitas fibras individuais sejam distribuídas por todo o material. A escolha ainda exige um equilíbrio entre a trabalhabilidade e o desempenho mecânico.
Nosso fibra de aço revestida com microcobre A página indica comprimentos de 10 a 20 mm, diâmetros de 0,10 a 0,30 mm e resistência à tração superior a 2.850 MPa. Essas são as faixas de especificações publicadas dos produtos. Confirme a classe exata, as tolerâncias e a documentação do lote para o pedido.
Uma alta resistência à tração de uma única fibra não significa que o concreto atinja a mesma resistência. O desempenho do concreto também depende do arrancamento das fibras, da resistência da matriz, da dispersão e da direção de moldagem. O revestimento de cobre não deve ser interpretado como uma garantia contra a corrosão em todas as condições de exposição.
Na hora da compra, solicite uma combinação específica de comprimento e diâmetro, em vez de aceitar uma faixa ampla. Em seguida, teste essa fibra na matriz pretendida e na geometria do componente. Uma alteração no comprimento ou na forma pode afetar tanto o comportamento de mistura quanto os resultados após a fissuração.
Converter corretamente a dosagem por volume em massa
A porcentagem em volume da fibra e os quilogramas por metro cúbico são grandezas diferentes. Utilizando uma densidade estimada do aço de 7.850 kg/m³, obtêm-se as seguintes conversões aritméticas. Trata-se de exemplos de cálculo, e não de uma especificação universal de dosagem.
| Fração volumétrica da fibra de aço | Massa calculada das fibras de aço |
| 1.0% | 78,5 kg/m³ |
| 1.5% | 117,8 kg/m³ |
| 2.0% | 157,0 kg/m³ |
Por exemplo, um lote de 0,20 m³ com 2,0% contém aproximadamente 31,4 kg de fibras de aço. Utilize o rendimento da mistura aprovado e a densidade informada pelo fornecedor ao preparar a ficha técnica do lote.
Uma dosagem de 20–30 kg/m³ corresponde a apenas cerca de 0,25–0,381 de aço TP3T por volume, com base nessa suposição de densidade. Esse valor não deve ser transferido diretamente de uma aplicação geral de concreto com fibras sem verificar o desempenho do UHPC. As formulações publicadas de UHPC variam substancialmente; o Análise de materiais da FHWA inclui um exemplo com 156 kg/m³ de fibras de aço.
Mantenha as funções do aço e da fibra de PP separadas
As microfibras de polipropileno não são um substituto direto para a contribuição estrutural das microfibras de aço em uma mistura qualificada de UHPC. Um sistema híbrido de fibras deve ser projetado e testado para a finalidade a que se destina. A correspondência entre a mesma massa de duas fibras diferentes não significa que elas tenham o mesmo volume, rigidez ou comportamento de ponteamento de fissuras.
Para os compradores, a questão relevante é o que a mistura final deve proporcionar. Escolha o pacote de fibras de acordo com esses requisitos e, em seguida, confirme o resultado por meio de testes.
Estabelecer um procedimento repetível para a mistura de UHPC
O procedimento de mistura aprovado deve especificar o equipamento, o tamanho do lote, a sequência dos ingredientes, as etapas de mistura, a taxa de alimentação de fibras e as verificações de liberação. As rotações por minuto do misturador não podem ser transferidas diretamente entre máquinas com geometria de lâminas e potência diferentes.
Recomendamos utilizar a seguinte sequência como estrutura de planejamento. Ela deve ser adaptada e ajustada ao sistema de UHPC escolhido.
Prepare o lote e a batedeira
Verifique as balanças, as quantidades planejadas para cada lote e as identificações dos materiais. Inspecione o misturador em busca de resíduos endurecidos e confirme se o tamanho do lote pretendido está de acordo com a capacidade operacional do equipamento. Prepare as formas e os equipamentos de teste antes do início da mistura.
Registre as temperaturas do material e do ambiente. Confirme se a equipe consegue posicionar e proteger todo o lote dentro do tempo de trabalho qualificado. Produzir o material antes que a área de recebimento esteja pronta gera um risco que poderia ser evitado.
Desenvolver uma matriz padronizada
Siga as etapas aprovadas de mistura a seco e adição de líquidos. Muitos sistemas preparam a matriz antes da introdução das fibras; outros procedimentos qualificados prevêem a adição das fibras em um estágio anterior. A sequência correta é aquela demonstrada para os materiais e o misturador em questão.
Deixe a mistura atingir a uniformidade necessária. Não presuma que a rigidez aparente no início da mistura indique que é necessária mais água. Verifique primeiro o estágio de mistura prescrito, o desempenho do equipamento e as quantidades dos ingredientes.
Fibras alimentares em uma taxa controlada
Introduza as fibras progressivamente na etapa aprovada. Evite despejar um grande feixe compacto em uma única parte do misturador. Verifique se o método de alimentação distribui as fibras, em vez de depositá-las mais rapidamente do que o misturador consegue separá-las.
Se surgirem aglomerados, verifique a taxa de alimentação, a sequência, o tamanho do lote e as condições da matriz. Continuar a misturar indefinidamente pode gerar calor adicional sem resolver a causa original. Um lote com defeitos não resolvidos precisa de uma disposição documentada.
Teste antes do lançamento
Registre o tempo de mistura, a temperatura da massa e o resultado do vazão especificado. Inspecione o material para verificar se há segregação visível ou aglomerados de fibras. Liberte-o somente quando ele atender aos critérios de aceitação aprovados.
Controle da temperatura e do tempo de trabalho
As variações de temperatura podem alterar a retenção do fluxo e o desenvolvimento da resistência. A mistura fresca também pode aquecer durante a mistura. A medição apenas da temperatura ambiente não revelará as condições completas do lote.
Elabore um procedimento para climas quentes utilizando medidas aceitas para a mistura, como armazenamento à sombra ou temperaturas controladas dos ingredientes. Elabore um procedimento para climas frios que aborde os materiais, os moldes, o substrato e a cura precoce. Confirme ambos os procedimentos por meio de testes nas condições em que se espera que ocorram.
O limite de temperatura deve ser definido com base no procedimento aprovado para o material e nas especificações do projeto. Ele não deve ser escolhido simplesmente porque foi utilizado em outro projeto. Registre a temperatura inicial em um estágio consistente, para que os resultados possam ser comparados entre os lotes.
Planeje a entrega e a colocação de acordo com o período de validade comprovado. Quando a produção for interrompida, registre o atraso e reavalie o material restante. Um resultado de teste de fluidez obtido imediatamente após a mistura não garante que o mesmo lote continue adequado muito tempo depois.
Aplicar UHPC sem comprometer a uniformidade das fibras
Preparar as formas e as superfícies de aderência
Inspecione as juntas das formas, as vedações, os suportes e os pontos de acesso antes da colocação. Uma mistura de fluidos pode vazar por aberturas que seriam menos problemáticas se o concreto fosse mais rígido. Verifique se as formas são capazes de suportar a pressão prevista durante o vazamento.
Para trabalhos de reparo, remova o material danificado e prepare o substrato de acordo com as especificações. Defina o perfil de superfície necessário, o método de limpeza e as condições de umidade. A resistência do UHPC não é capaz de compensar uma interface fraca ou contaminada.
Planeje o percurso do fluxo
Escolha os pontos de descarga e a sequência de posicionamento antes do lançamento. Evite mudanças desnecessárias de direção e percursos de fluxo longos e descontrolados. Verifique as áreas ao redor da armadura, os espaços estreitos e os pontos onde duas frentes de fluxo se encontram.
A orientação das fibras pode se alterar à medida que o material flui. Isso torna o procedimento de fundição relevante para o desempenho mecânico, especialmente em componentes finos. Portanto, os ensaios representativos devem reproduzir a direção e a geometria pretendidas, em vez de utilizar apenas moldes de laboratório que sejam convenientes.
Utilizar o Método de Consolidação Qualificado
Não aplique automaticamente vibração interna convencional a uma mistura de UHPC fluida. Nota técnica da FHWA sobre UHPC desaconselha a vibração interna para o material descrito e aborda a vibração externa limitada da forma para liberar o ar retido.
Algumas aplicações de UHPC utilizam consistências e métodos de colocação diferentes. A empreiteira deve seguir o método qualificado para aquele sistema. Uma frequência ou duração fixa de vibração não substitui a verificação da qualidade do preenchimento, da segregação e da distribuição das fibras.
Comece a aplicar a proteção imediatamente
O UHPC fresco precisa ser protegido contra a perda de umidade. Tenha as coberturas e os materiais de cura aprovados à disposição antes do lançamento. Aplique a proteção assim que a superfície e o processo de acabamento permitirem; não deixe a superfície exposta por um número fixo de horas por padrão.
Cura à temperatura ambiente
A cura à temperatura ambiente pode ser adequada quando a mistura atinge as propriedades exigidas nas condições reais. Mantenha a umidade e a temperatura dentro dos parâmetros do procedimento de cura aprovado. Monitore as variações durante noites frias, vento forte ou exposição direta à luz solar.
Não se deve presumir que todo UHPC curado à temperatura ambiente atinja apenas uma porcentagem fixa de sua resistência projetada aos 28 dias. O desenvolvimento da resistência depende da formulação e do histórico de cura. Os resultados dos ensaios devem determinar o resultado final.
Cura por calor
O tratamento térmico pode acelerar o desenvolvimento das propriedades em um sistema qualificado. Especifique a condição inicial, a taxa de aquecimento, a temperatura máxima, a duração, a proteção contra umidade e o procedimento de resfriamento. Monitore a temperatura do componente sempre que as especificações assim o exigirem.
Um ciclo de vapor não pode garantir uma porcentagem de resistência universal após 24 horas. Iniciar o aquecimento muito cedo ou alterar o ciclo também pode afetar o desempenho. O tratamento em autoclave é um processo industrial especializado e não deve ser considerado uma opção de cura de rotina em campo.
Liberação para manuseio ou manutenção
Estabeleça critérios claros de liberação para as operações de remoção de coberturas, levantamento e protensamento, quando aplicável, bem como para a carga de serviço. Utilize os ensaios prescritos e registros representativos da cura. O prazo planejado para a reabertura é uma meta de cronograma até que as condições de aceitação exigidas tenham sido atendidas.
Verifique a qualidade antes, durante e após a fundição
Ampliar o estudo clínico
Comece pela qualificação em laboratório e, em seguida, passe para o equipamento de produção previsto e para um lote experimental representativo. Os volumes exatos dos lotes experimentais dependem do projeto. O objetivo é reproduzir as condições que poderiam alterar o resultado.
Registre o tamanho do lote, as etapas de mistura, o método de descarga, o trajeto do fluxo, o acabamento e a cura. Inspecione os detalhes mais complexos na peça de teste. Resolva os problemas antes do primeiro vazamento de produção, quando os ajustes são mais fáceis de realizar.
Nome: Teste de fluxo
O fluxo e o abatimento não são medidas intercambiáveis. Um valor em milímetros deve ser acompanhado do nome do método, do equipamento e da faixa de aceitação.
ASTM C1856/C1856M-24 abrange a fabricação e os ensaios de amostras de UHPC dentro do escopo estabelecido. Esse escopo inclui resistência à compressão especificada de pelo menos 120 MPa, tamanho nominal máximo do agregado inferior a 5 mm e resultados modificados na mesa de fluxo entre 200 e 250 mm. Essas condições descrevem a aplicabilidade da prática; elas não são limites universais de moldagem para todos os produtos de UHPC.
Utilize o procedimento de teste adotado pelo projeto. Não reclassifique os resultados da tabela de fluxo como um valor convencional de abatimento.
Verifique as propriedades que regem o projeto
O ensaio de compressão é importante, mas não é suficiente quando o projeto depende do reforço com fibras após o surgimento de trincas. Especifique os ensaios de desempenho à tração ou à flexão exigidos e os critérios de aceitação pertinentes. Registre a geometria da amostra, a direção de moldagem, a idade e as condições de cura.
Avalie a durabilidade relacionada ao encolhimento e à exposição, na medida em que esses fatores afetem a aplicação. Os exames não destrutivos podem ajudar a investigar defeitos, mas não devem substituir os testes de aceitação especificados sem uma base aprovada. A seleção dos testes deve responder a uma questão de engenharia definida.
| Palco | Registro ou inspeção | Finalidade |
| Matérias-primas recebidas | Identidade, condição, documentos de lote | Atualizar o sistema de materiais aprovado |
| Processamento em lotes | Correções de peso e umidade | Controlar as proporções da mistura |
| Mistura fresca | Teste de vazão nominal, temperatura, condição visual | Confirmar se está tudo pronto para a colocação |
| Colocação | Tempo, sequência, detalhes complexos | Verifique a consistência com o estudo clínico |
| Cura | Histórico de proteção e temperatura | Acompanhar as condições de desenvolvimento da força |
| Aceitação | Resultados exigidos em termos de características mecânicas e durabilidade | Verificar o desempenho especificado |
Resolva problemas comuns de produção
Quando as fibras formarem grumos, verifique a velocidade com que entram no misturador e se o tamanho do lote é adequado. Compare a sequência real com o registro do teste. Mesmo um tipo de fibra aprovado pode apresentar desempenho insatisfatório em um processo de mistura não controlado.
Quando o fluxo diminuir muito rapidamente, verifique as temperaturas, a identificação dos ingredientes, as correções de umidade e o tempo decorrido. Também pode ser necessário investigar possíveis alterações na compatibilidade dos aditivos. Evite fazer adições não registradas para que cada lote volte a ter a aparência desejada.
Quando as superfícies apresentarem rachaduras prematuras, verifique a exposição antes da cura, a continuidade da proteção, a contenção e o histórico de temperatura durante a cura. A adição de fibras não dispensa a necessidade de avaliação da cura ou do encolhimento.
Quando os resultados de resistência forem inconsistentes, investigue a amostragem, a preparação das amostras, a cura e os ensaios, bem como o processo de produção. Compare resultados equivalentes. Formatos diferentes das amostras ou condições de cura distintas podem tornar a comparação enganosa.
Quando um reparo se desprende do substrato, é preciso investigar a interface e o movimento estrutural. Aumentar apenas a resistência à compressão do material de reparo pode não resolver a causa.
Perguntas frequentes
O UHPC sempre precisa de cura a vapor?
Não. Algumas misturas atingem as propriedades exigidas por meio da cura à temperatura ambiente. A mistura aprovada, o cronograma e os requisitos de aceitação determinam se é necessário o tratamento térmico. Verifique o método de cura pretendido antes da produção.
Uma betoneira comum pode produzir UHPC?
Algumas betoneiras convencionais podem produzir UHPC, mas é preciso comprovar sua adequação. Verifique a capacidade operacional, a potência, a eficiência de mistura, o aumento de temperatura e a repetibilidade. O sucesso em um lote pequeno não garante automaticamente a viabilidade de um lote maior.
Mais fibra de aço pode corrigir uma mistura de baixa qualidade?
Não. Um aumento na quantidade de fibra pode dificultar a mistura e a aplicação. O teor de fibra deve ser adequado à matriz e ao comportamento mecânico exigido. Corrija o problema subjacente na mistura ou no processo, em vez de alterar a dosagem sem realizar testes.
As fibras podem substituir todas as barras de reforço?
Não há uma regra geral de substituição. O projeto estrutural determina a função das fibras, das barras e de qualquer pré-esforço. Siga os desenhos aprovados e os requisitos de desempenho.
O que os compradores devem enviar junto com uma consulta sobre fibra óptica
Informe a aplicação, a espessura do componente, o comprimento e o diâmetro das fibras, a documentação necessária, o desempenho desejado do concreto, o volume estimado e o destino. Inclua a base de dosagem pretendida e o equipamento de mistura. Esses detalhes tornam as comparações entre produtos e o planejamento de testes mais úteis.
Conclusão
A aplicação bem-sucedida do UHPC depende de uma mistura adequada e de uma execução controlada. O dosagem precisa, as fibras adequadas, a mistura consistente, a colocação planejada e a cura imediata contribuem para o resultado final. Os testes de aceitação devem confirmar as propriedades de que a estrutura realmente necessita.
Na Shandong Jianbang, incentivamos os compradores a avaliar as fibras Ecocretefiber™ no sistema completo de concreto. Entre em contato com nossa equipe com sua aplicação de UHPC e os requisitos relativos às fibras para discutir as especificações do produto e as amostras para qualificação. Selecione a fibra em conjunto com a equipe do projeto, verifique-a em testes representativos e implemente o procedimento aprovado na produção.
