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Jun 04, 2023

Otimização do desempenho sísmico em resíduos de concreto reforçado com fibras pelo método TOPSIS

Relatórios Científicos volume 13, Número do artigo: 8204 (2023) Citar este artigo 811 Acessos 2 Detalhes da Altmetric Metrics Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 20 de junho de 2023 Este artigo foi

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 8204 (2023) Citar este artigo

811 Acessos

2 Altmétrico

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Uma correção do autor a este artigo foi publicada em 20 de junho de 2023

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Para um ambiente sustentável e para enfrentar o problema da poluição, os resíduos industriais podem ser utilizados em materiais compósitos de concreto. Isto é especialmente benéfico em locais propensos a charlatães e temperaturas mais baixas. Neste estudo, cinco tipos diferentes de resíduos de fibras, como resíduos de poliéster, resíduos de borracha, resíduos de lã de rocha, resíduos de fibra de vidro e resíduos de fibra de coco, foram utilizados como aditivos em 0,5%, 1% e 1,5% em massa na mistura de concreto. As propriedades relacionadas ao desempenho sísmico das amostras foram examinadas através da avaliação de resistência à compressão, resistência à flexão, resistência ao impacto, resistência à tração dividida e condutividade térmica. Os resultados mostraram que a resistência ao impacto do concreto melhorou significativamente com a adição de reforço de fibra ao concreto. A resistência à tração dividida e a resistência à flexão foram significativamente reduzidas. A condutividade térmica também foi influenciada pela adição de resíduos fibrosos poliméricos. Análise microscópica foi realizada para examinar as superfícies fraturadas. A fim de obter a proporção ideal de mistura, a técnica de otimização multiresposta foi usada para determinar o nível desejado de resistência ao impacto em um nível aceitável de outras propriedades. Os resíduos de borracha foram considerados a opção mais atrativa, seguidos pelos resíduos de fibra de coco para a aplicação sísmica do concreto. A significância e a contribuição percentual de cada fator foram obtidas por Análise de Variância ANOVA (α = 0,05) e gráfico de pizza que mostrou que o Fator A (tipo de fibra residual) é o principal contribuinte. O teste confirmatório foi feito em resíduos otimizados e sua porcentagem. A técnica de similaridade de preferência de ordem com solução ideal (TOPSIS) foi utilizada para amostras desenvolvidas para obter a solução (amostra) mais próxima do ideal de acordo com determinada ponderação e preferência para a tomada de decisão. O teste confirmatório dá resultados satisfatórios com erro de 6,68%. O custo da amostra de referência e da amostra de resíduos de concreto armado com borracha foi estimado, o que mostrou que um volume 8% maior foi alcançado com resíduos de concreto reforçado com fibras a aproximadamente o mesmo custo do concreto puro. O concreto reforçado com conteúdo de fibra reciclada é potencialmente benéfico em termos de minimização do esgotamento de recursos e do desperdício. A adição de resíduos de fibras poliméricas ao compósito de concreto não só melhora as propriedades relacionadas ao desempenho sísmico, mas também reduz a poluição ambiental proveniente de resíduos que não têm outro uso final.

As preocupações ambientais e a eficiência energética são as duas principais questões da era atual. O concreto é o 2º material mais utilizado no mundo1. De acordo com um relatório do Conselho Empresarial Mundial, são utilizadas anualmente 3,8 toneladas de betão por pessoa2. A utilização de cimento em grande quantidade acarreta sérios efeitos ao meio ambiente, pois a produção de material concreto causa emissão de dióxido de carbono (CO2) e o cimento possui alto nível de toxicidade, o que é prejudicial à vida humana. A fabricação de cimento causa 7% do total das emissões globais de CO2 produzidas pelo homem em todo o mundo3. Devido à natureza não ecológica do cimento, os investigadores estão a investigar materiais alternativos que possam ser sustentáveis. Existem muitas tentativas de superar esse problema. Uma das opções é substituir completamente o componente de concreto por outros materiais, mas a substituição completa não é possível porque o concreto apresenta vantagens indiscutíveis. A substituição parcial do componente de concreto por outros materiais ecológicos é uma solução prática para este problema. O concreto também tem outras desvantagens, como rachaduras, derramamentos e fragilidade, além de não ser ecologicamente correto. O concreto puro é fraco em resistência à tração, embora tenha alta resistência à compressão. A fim de evitar o desastre ambiental decorrente do uso em larga escala do cimento, as indústrias de concreto têm se interessado na redução da descarga de CO2, na reciclagem de recursos e no desenvolvimento de materiais alternativos duráveis. O concreto reforçado com fibras (FRC) é um dos métodos mais baratos e duráveis ​​para a indústria da construção moderna, pois as fibras residuais são usadas para substituição parcial do cimento para fornecer o desempenho sísmico necessário e, ao mesmo tempo, minimizar os custos. A utilização de fibras/resíduos leva à redução do consumo de cimento o que auxilia na construção de moradias populares. Muitas toneladas de resíduos são produzidas pelas indústrias sem destino final. A decomposição natural desses resíduos leva muito tempo e esse tipo de resíduo permanece em aterro. Esses resíduos industriais incluem poliéster, borracha, algodão, plástico, lã de rocha, fibras de vidro, náilon, etc. A decomposição do poliéster leva quase 20 a 200 anos, a da borracha leva de 50 a 80 anos, a lã de rocha leva de 1 a 5 anos e o vidro as fibras levam de 4.000 a 5.000 anos. Este tipo de resíduo industrial pode ser utilizado como reforço nas indústrias da construção. A utilização de resíduos na construção é um bom passo para uma construção amiga do ambiente. Muitos pesquisadores estão trabalhando no aproveitamento desse tipo de resíduo na indústria da construção4,5,6.