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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2018.tde-23052018-074920
Document
Author
Full name
Natalia Vieira da Silva
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2018
Supervisor
Committee
Angulo, Sérgio Cirelli (President)
Barboza, Aline da Silva Ramos
Tavares, Luis Marcelo Marques
Title in Portuguese
Método de determinação de resistência à  tração e módulo de elasticidade de partí­culas de agregados graúdos naturais.
Keywords in Portuguese
Agregado graúdo
Agregados
Carga pontual
Elasticidade
Resistência à tração
Teoria de Hertz
Abstract in Portuguese
Esse trabalho tem como objetivo estabelecer um método simples de ensaio que permita determinar a resistência à tração e módulo elástico de partículas individuais de agregados graúdos naturais submetidas à carga de compressão. O método de ensaio foi desenvolvido baseado no ensaio de carga pontual (Point Load Test) que permite obter a resistência à tração de partículas. Para a determinação do módulo de elasticidade foi acoplado ao método um LVDT e foi satisfeita a condição para aplicação da teoria de contato de Hertz (contato curvo-plano entre as partículas e as fixações de aplicação da carga). Inicialmente a metodologia foi avaliada utilizando como material de referência partículas de vidro (com geometrias similares aos agregados). Após a validação no vidro, o método de ensaio foi aplicado em agregados graúdos de granito. Propôs-se um método de seleção de partículas com base na sua distribuição de frequência de absorção, com o intuito de reduzir a quantidade de partículas testadas mecanicamente necessárias para obter a distribuição de Weibull da resistência à tração (e módulo de elasticidade). Para tanto, foi feita a determinação da absorção de água individual de centenas de partículas selecionadas por amostragem a esmo da população de agregados. Com base nos resultados, foi possível determinar a distribuição de Weibull da resistência à tração e módulo de elasticidade das partículas. Observou-se que as resistências à tração variaram de 3 a 15 MPa. Os agregados possuíam aproximadamente 10% da população de partículas com resistência à tração inferior a 5 MPa, o que pode influenciar as classes de resistência à compressão de concretos >50MPa. Os módulos elásticos dos agregados também foram variáveis (18-67 GPa) e aproximadamente 10% da população de partículas com módulo elástico <30 GPa. Isso pode limitar o módulo de elasticidade do concreto (que geralmente é em torno de 27 GPa), dependendo do processo de escolha dos agregados. As funções exponenciais inversas fundamentais entre essas propriedades mecânicas e a porosidade foram confirmadas (para valores médios).
Title in English
Mechanical properties of natural aggregate paricles and their influence on the mechanical behavior of concrete.
Keywords in English
Coarse aggregates
Elastic modulus
Hertz theory
Point load
Tensile strength
Test method
Abstract in English
The aim of this work is to establish a simple test method to determine the tensile strength and elastic modulus of individual natural aggregate particles subjected to a compression load. The test method was developed based on the Point Load Test, that allows to obtain the tensile strength of particles. For the determination of the elastic modulus, an LVDT was coupled to the method and the condition for application of Hertz contact theory (curved-plane contact between the particles and the load application fixations) was satisfied. Initially, the method was evaluated using glass particles as reference (with geometries similar to aggregates). After validation on the glass, the test method was applied to coarse granite aggregates. A method of particle selection was proposed based on its absorption frequency distribution, in order to reduce the amount of mechanically tested particles required to obtain the Weibull distribution of tensile strength (and elastic modulus). For this purpose, the determination of the individual water absorption of hundreds of particles selected by random sampling of the population of aggregates was made. Based on the results, it was possible to determine the Weibull distribution of the tensile strength and elastic modulus of the particles. The tensile strengths ranged from 3 to 15 MPa. The aggregates had approximately 10% of the particles population with tensile strength less than 5 MPa, which may influence the classes of concrete with compressive strength > 50MPa. The elastic modulus of the aggregates was also variable (18-67 GPa), with approximately 10% of the particle population with elastic modulus <30 GPa. This may limit the elastic modulus of the concrete (usually around 27 GPa) depending on how the aggregates are selected. The fundamental inverse exponential functions between these mechanical properties and the porosity were confirmed (for mean values).
 
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Publishing Date
2018-05-23
 
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