SYNTHETIC MACRO-FIBER REINFORCED CONCRETE: MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION AND MECHANICAL PERFORMANCE

Authors

  • João Paulo de Almeida Figueiredo Autor
  • Diego Sebastian Carvalho de Souza Autor
  • Thiago Sebastian Carvalho de Souza Autor
  • Danielle Marçal Vilameá de Souza Autor

DOI:

https://doi.org/10.63330/aurumpub.033-004

Keywords:

Reinforced concrete, Synthetic macro-fibers, Cementitious composites

Abstract

Synthetic macro-fiber reinforced concrete has emerged as a viable alternative to conventional reinforcement systems due to its potential to enhance mechanical performance and control cracking behavior. This chapter investigates the microstructural, thermal, and mechanical characteristics of concrete reinforced with synthetic macro-fibers, aiming to establish correlations between material structure and macroscopic performance. Experimental analyses included thermal characterization of the macro-fibers using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA), as well as microstructural and mineralogical evaluations of the composite through Scanning Electron Microscopy (SEM) and X-ray Diffraction (XRD). Concrete mixtures with different macro-fiber contents were produced and tested under axial compression at 7 and 28 days. The results indicate that the incorporation of synthetic macro-fibers does not adversely affect compressive strength while contributing to improved post-cracking behavior and enhanced fiber–matrix interaction. Microstructural analyses revealed homogeneous fiber distribution and adequate bonding with the cementitious matrix, supporting the observed mechanical performance. The findings confirm the technical feasibility of synthetic macro-fibers as reinforcement elements in cement-based composites and provide a scientific basis for their application in structural and semi-structural concrete systems.

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References

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9479 Esta Norma fixa as condições exigíveis de câmaras úmidas e tanques de cura utilizados nos ensaios de cimento e concreto. Rio de Janeiro, 1993.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 16889: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 2020.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11582: Cimento Portland — Determinação da expansibilidade de Le Chatelier. Rio de Janeiro, 1991.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto — Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007.

AKCELRUD, L. Fundamentos da Ciência dos Polímeros. Editora Manole Ltda, São Paulo, 2007

BARREDA, M., IAIANI, C., SOTA, J. D. Hormigon reforzado con fibras de polopropileno: tramo experimental de un pavimento de hormigon. In: IV Colóquio Latioamericano de Fractura y Fatiga, 2000, Neuquén. Anais. Viena: INTERNATIONAL Atomic Energy Ageney (IAEA), 2000. P. 1145-1150.

CANEVAROLO JR. S. V. Técnicas de caracterização de polímeros. São Paulo. Artliber editora, 2003.

CONCRETO, 44., 2006, Belo Horizonte. Anais... São Paulo: IBRACON, 2006.

COSTA, F. B. P. Análise da durabilidade de compósitos cimenticios de elevada capacidade de deformação com fibras. 2015. 169 f. Dissertação de Mestrado (Mestre em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), Rio Grande do Sul.

FERNANDES, R. S. Avaliação do comportamento mecânico de concretos reforçados com fibras vegetais. 2018. 112 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2018.

FIGUEIREDO, A. D., AGUAFO A., FLUENTE, A. D., EXCARIZ, R.et al. Fibras Plásticas como reforço de de tubos de concreto. Parte 1: Caracterização Tecnológica. In: 54º Congresso Brasileiro do Concreto, 2012. Maceió. Anais., São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto (IBRACON), 2012.

FIGUEIREDO, João Paulo de Almeida. Desenvolvimento de concreto reforçado com macrofibra sintética para aplicação em piso industrial. 2022. 72 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Materiais) – Centro Universitário de Volta Redonda (UniFOA), Fundação Oswaldo Aranha, Volta Redonda, 2022

FRANCISCO, L. M. Análise microestrutural de concretos com adição de resíduos sólidos. 2017. 85 f. Dissertação (Mestrado em Materiais) – Centro Universitário de Volta Redonda, Volta Redonda, 2017.

HOPPE FILHO, J. Sistemas cimento, cinza volante e cal hidratada: mecanismos de hidratação, microestrutura e carbonatação de concreto. Tese (Doutorado em Engenharia), 318 fls., 2008. Universidade de São Paulo, Doutorado em Engenharia, São Paulo, 2008. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/ disponiveis/3/3146/tde-19082008-172648/publico/TESE_DOUTORADO_ JUAREZ_HOPPE_FILHO.pdf. Acesso em: 02 nov. 2021.

LOPES, R. M. Desenvolvimento de compósitos poliméricos de PEAD reforçados com fibras naturais. 2016. 92 f. Dissertação (Mestrado em Materiais) – Centro Universitário de Volta Redonda, Volta Redonda, 2016.

MANRICH, S. Processamento de Termoplásticos: rosca única, extrusão e matrizes, injeção e molde, 1. ed. - São Paulo: Artiliber Editora, 2005.

MEDEIROS, A. Estudo do comportamento à fadiga em compressão do concreto com fibras. 2012. 201 fl. Tese Doutorado em engenharia civil. Centro Técnico Científico, Pontifícia Universidade Católica, Rio de Janeiro, 2012.

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concrete: microstructure, properties and materials. 3rd ed. New York, McGraw-Hill, 2014.

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Microestrutura, propriedades e materiais. 3. ed. São Paulo: IBRACON, 2008.

NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2015.

NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2013.

SILVA, I. J. Contribuição ao estudo dos concretos de elevado desempenho: propriedades mecânicas, durabilidade e microestrutura. Tese (Doutorado em Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais), Universidade de São Paulo. São Carlos, 2000

Published

2026-02-09

How to Cite

SYNTHETIC MACRO-FIBER REINFORCED CONCRETE: MICROSTRUCTURAL CHARACTERIZATION AND MECHANICAL PERFORMANCE. (2026). Aurum Editora, 30-39. https://doi.org/10.63330/aurumpub.033-004

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