[pt] CONCRETO TÊXTIL REFORÇADO COM TECIDO DE CARBONO COM IMPREGNAÇÕES POLIMÉRICA E MINERAL: DA CARACTERIZAÇÃO DO MATERIAL ATÉ UMA APLICAÇÃO ESTRUTURAL

[en] TEXTILE REINFORCED CONCRETE WITH POLYMER- AND MINERAL-IMPREGNATED CARBON FABRICS: FROM A MATERIAL CHARACTERIZATION TO A STRUCTURAL APPLICATION

[pt] REBECCA MANSUR DE CASTRO SILVA

[pt] CONCRETO TEXTIL

[pt] REFORCO EXTERNO

[pt] FIBRAS DE CARBONO COM IMPREGNACAO MINERAL

[pt] TECIDO DE CARBONO

[pt] ALTAS TEMPERATURAS

[en] TEXTILE REINFORCED CONCRETE

[en] RC EXTERNAL STRENGTHENING

[en] MINERAL-IMPREGNATED CARBON FIBERS

[en] CARBON FABRIC

[en] ELEVATED TEMPERATURES

[pt] Estruturas de concreto armado (CA) podem precisar serem reforçadas durante a sua vida útil. Concretos têxteis apresentam elevadas propriedades mecânicas e baixo peso próprio, o que faz com esse material seja uma alternativa adequada para o reforço de elementos de CA. Tecidos de carbono impregnados com material polimérico possuem elevadas propriedades mecânicas, porém baixa resistência térmica. Impregnações minerais são capazes de melhorar a aderência de cordões de carbono com matrizes cimentícias, mesmo em temperaturas elevadas. Este trabalho tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de fibras de carbono com impregnações minerais (MCF). Assim, cordões MCF foram produzidos com uma suspensão cimentícia (C) e de geopolímero (GP). Os dois cordões MCF apresentaram elevada resistência à tração e módulo de elasticidade. A aderência destes cordões com uma matriz cimentícia foi avaliada através de ensaios de arrancamento executados em diferentes níveis de temperatura. Os resultados foram comparados com os de um cordão retirado de um tecido de carbono impregnado com resina epóxi (EP) comercialmente disponível. O cordão C-MCF apresentou maior aderência com a matriz cimentícia do que o cordão GP-MCF. Em temperaturas elevadas, houve uma considerável perda da aderência do cordão EP com a matriz, enquanto o cordão C-MCF foi capaz de manter um bom nível de aderência. O comportamento mecânico de concretos têxteis reforçados com tecidos de carbono MCF e EP foi avaliado por meio de ensaios de tração direta em temperatura ambiente e após os corpos de prova serem submetidos a um regime térmico. O concreto têxtil com os tecidos MCF apresentaram comportamento strain-hardening com múltipla fissuração. O aquecimento até 300 C não afetou de forma significativa o desempenho mecânico dos concretos têxteis com tecido C-MCF. A análise desses compósitos como aplicação estrutural também foi investigada. Para isso, vigas de CA foram reforçadas com concretos têxteis com tecidos MCF e EP. Todos os sistemas de reforço aumentaram a capacidade de carga das vigas de CA. Além disso, as vigas reforçadas com concreto têxtil apresentam um padrão refinado de múltipla fissuração. De forma geral, esse estudo demonstrou que tecidos MCF podem ser utilizados como uma alternativa de reforço em concretos têxteis, principalmente em situações nas quais temperaturas elevadas são esperadas. Além disso, como o método de preparo do substrato adequado, o concreto têxtil reforçado com tecidos MCF pode ser implementado satisfatoriamente como reforço externo em vigas de CA.

[en] Steel Reinforced Concrete (RC) structures may need strengthening during their service life. Textile Reinforced Concrete (TRC) presents elevated mechanical behavior and low self-weight, presenting as a suitable alternative for strengthening RC elements. Polymeric-coated carbon fabrics present high mechanical properties but low thermal resistance. Mineral impregnations can increase the bond of carbon yarns towards cementitious matrices even at elevated temperatures. This work aims to assess the mechanical behavior of Mineral-Impregnated Carbon Fibers (MCF) fabrics TRCs. For this, MCF yarns with a cement-based (C) and a geopolymer (GP) suspension were produced. Both MCF yarns yielded high tensile strength and modulus of elasticity. The bond of the MCF yarns towards a cementitious matrix was evaluated through pull-out tests at different elevated temperature levels and compared to a yarn of a currently commercially epoxy-coated (EP) carbon fabric. The C-MCF yarn presented higher bond strength towards the matrix than the GP-MCF. At elevated temperatures, the bond between the EP yarn and the matrix became considerably weaker, while the MCF yarns could maintain a sufficient bond up to 300 C. The mechanical behavior of TRCs with MCF and EP carbon fabrics was characterized through direct tensile tests at room temperature and after being submitted to a thermal regime. The TRC with MCF fabrics presented strain-hardening behavior with a multiple-cracking pattern. The heating up to 300 C did not significantly affect the mechanical performance of the TRC with C-MCF fabric. A structural application analysis of these composites was also performed. For this, RC beams were externally strengthened with MCF- and EP-carbon fabrics TRCs. All TRC strengthening was able to increase the RC beam load capacity. Furthermore, the TRC-strengthened beams presented a multiple-cracking pattern with very fine cracks. In general, the outcome of this study demonstrated that MCF fabrics can be used as an alternative reinforcement in textile reinforced concretes, mainly in situations in which elevated temperatures are expected. With adequate substrate preparation, the MCF-TRC system can also be successfully implemented as a strengthening material for RC beams.

FLAVIO DE ANDRADE SILVA

FLAVIO DE ANDRADE SILVA

DANIEL CARLOS TAISSUM CARDOSO

ANTONIO DOMINGUES DE FIGUEIREDO

DIMAS ALAN STRAUSS RAMBO

FERNANDA STEFFENS

2023-07-18

2023-04-19

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63279@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=63279@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.63279