Análise comparativa de viabilidade técnica e econômica da incorporação de fibras poliméricas para aplicação em tubos de concreto em sistemas de drenagem pluvial

Abstract

O rápido crescimento urbano e a pavimentação extensiva das cidades têm causado problemas de drenagem pluvial, levando a inundações e danos à infraestrutura. Tubos de concreto são amplamente usados para resolver esses problemas devido à sua eficácia e custo acessível. No entanto, com o foco crescente na otimização de recursos, a incorporação de fibras poliméricas em tubos de concreto é considerada uma abordagem interessante para melhorar resistência, durabilidade e diminuir custos de produção. Este estudo visa investigar como essa incorporação pode afetar a viabilidade técnica e econômica dos sistemas de drenagem pluvial, com o objetivo de reduzir custos de produção mantendo as normas técnicas. Adicionalmente, o estudo tem o foco na Engenharia de Materiais e melhoria do material e de processos mais baratos. O estudo abrange a fabricação de corpos de prova com fibras de Polipropileno - PP e Policloreto de Vinila - PVC, avaliando seu impacto no teor de umidade, absorção de água e resistência a compressão simples. Os ensaios apresentados durante o trabalho demonstram, ainda que de forma inicial, a melhora do concreto quando adicionado a fibra de PVC, principalmente em suas caracterizações mecânicas. Os testes de compressão simples do corpo de prova Concreto + PVC apresentaram uma melhora significativa em sua resistência mecânica, próximo de 25% superior quando comparado ao concreto simples. Apesar de não muito exorbitantes, os corpos de prova com PVC também demonstraram uma melhoria nas questões econômicas para fabricação dos tubos de concreto, onde a utilização de fibras de PVC reduziu os custos de produção de tubos de concreto em 5,98% em escala industrial, sinalizando uma abordagem mais viável economicamente para a fabricação de tubos de concreto.

Rapid urban growth and extensive paving of cities have caused storm drainage problems, leading to flooding and damage to infrastructure. Concrete pipes are widely used to solve these problems due to their effectiveness and affordable cost. However, with the increasing focus on resource optimization, the incorporation of polymeric fibers into concrete pipes is considered an interesting approach to improve strength, durability and reduce production costs. This study aims to investigate how this incorporation can affect the technical and economic viability of rainwater drainage systems, with the aim of reducing production costs while maintaining technical standards. Additionally, the study focuses on Materials Engineering and improving cheaper materials and processes. The study covers the manufacture of test specimens with Polypropylene - PP and Polyvinyl Chloride - PVC fibers, evaluating their impact on moisture content, water absorption and resistance to simple compression. The tests presented during the work demonstrate the improvement of concrete when PVC fiber is added, mainly in its mechanical characterizations. The simple compression tests of the Concrete + PVC specimen showed a significant improvement in its mechanical resistance, close to 25% higher when compared to simple concrete. Although not very exorbitant, the PVC test specimens also demonstrated an improvement in the economic issues for manufacturing concrete pipes, where the use of PVC fibers reduced the production costs of concrete pipes by 5.98% on an industrial scale, signaling a more economically viable approach to concrete pipe manufacturing.