Self-healing of high strength concrete by super absorbent polymers for autogenous shrinkage control

Abstract

O material autocicatrizante é uma tecnologia recente para aumentar a durabilidade das estruturas e reduzir os custos de manutenção. Atualmente, encontra-se sob investigação o uso de polímeros superabsorventes como agente cicatrizante autógeno. Além disso, o uso de polímeros superabsorventes já está consolidado para controlar a retração autógena. No entanto, para concretos de alta resistência, onde SAP é usado principalmente para mitigar a retração autógena, há uma lacuna no potencial de auto cicatrização desses polímeros. Este estudo teve como objetivo investigar o grau de cicatrização que um polímero superabsorvente com a função de controlar a retração autógena pode atingir em concretos de alta resistência. A pesquisa foi dividida em duas etapas, uma desenvolvida no Brasil para investigar um concreto de alta resistência com reforço de fibra de aço para controlar a abertura da fissura, e outra em Portugal investigando um concreto sem adição de fibras. Na primeira etapa, o conteúdo SAP máximo foi avaliado com base nos testes de resistência à compressão e trabalhabilidade. Testes de tração direta com correlação digital de imagens foram conduzidos para investigar os mecanismos de fissuração das fibras de aço com SAP. Na segunda etapa, foram avaliadas a retração autógena e as propriedades mecânicas do concreto sem fibras e, em seguida, desenvolvida uma nova metodologia de fissuração. Com base nesta metodologia, foram investigadas quatro formas de avaliar a auto cicatrização: recuperação mecânica, fechamento de fissuras por imagens microscópicas, testes de permeabilidade ao ar e à água. Com base nesta metodologia, foram avaliados dois teores de SAPs (0,3% e 0,6%) para uma fissura de 200 µm e ciclos diários de molhagem e secagem por quatro meses, com duas idades de fissuração (7 e 28 dias). A metodologia foi validada e pode-se concluir que é simples e fácil de ser implementada em outros laboratórios, de baixo custo e com alta repetibilidade, pode isolar o efeito do agente de cicatrização sem a interferência do reforço da fibra. A metodologia de fissuração produziu uma única fissura no tamanho desejado em um padrão linear e uniforme, apresentando mínima influência com o material e mantendo a largura da fissura durante o processo de cicatrização. Os resultados mostraram um baixo nível de cicatrização para uma fissura com 200 µm durante os quatro meses de ciclos de molhagem e secagem diários. A adição de SAP para controle da retração autógena apontou para um pequeno aumento nas propriedades de auto cicatrização.