[en] INFLUENCE OF SURFACE COATING AND ULTRA-HIGH PERFORMANCE CONCRETE MATRIX ON THE MECHANICAL BEHAVIOR OF CARBON TEXTILE REINFORCED CONCRETE

[pt] INFLUÊNCIA DA IMPREGNAÇÃO E DA MATRIZ DE CONCRETO DE ULTRA ALTO DESEMPENHO NO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO CONCRETO TÊXTIL DE TECIDO DE CARBONO

[pt] PAMELA PIRES DE PAULA

[pt] MATERIAL COMPOSITO

[pt] RESINA TERMOPLASTICA

[pt] EPOXI A BASE DAGUA

[pt] CONCRETO DE ULTRA ALTO DESEMPENHO

[pt] TECIDO DE CARBONO

[pt] COMPORTAMENTO ESTRUTURAL

[pt] CONCRETO TEXTIL

[en] COMPOSITE MATERIAL

[en] THERMOPLASTIC RESIN

[en] WATER BASED EPOXY

[en] ULTRA HIGH PERFORMANCE CONCRETE

[en] CARBON FABRIC

[en] STRUCTURAL BEHAVIOR

[en] TEXTILE REINFORCED CONCRETE

[pt] O interesse em usar reforços têxteis para concreto tem crescido cada vez mais nas últimas décadas. Os tecidos de carbono, em particular, apresentam excelentes propriedades mecânicas e durabilidade, sendo uma alternativa interessante em aplicações como o concreto têxtil (TRC). No entanto, as fibras de carbono apresentam um modo de falha frágil e uma fraca aderência com matrizes cimentícias. Este trabalho tem como objetivo investigar a influência de tratamentos poliméricos alternativos, nomeadamente um epóxi à base de água (WBEP) e uma resina termoplástica (THRM), e uma matriz de concreto de ultra alto desempenho (UHPC) no comportamento mecânico e estrutural do TRC de carbono. O uso de tratamentos (coatings) poliméricos é um método bem estabelecido para melhorar a aderência de tecidos de carbono com matrizes cimentícias. Ensaios de ângulo de contato foram realizados para entender a influência dos diferentes tratamentos na hidrofobicidade dos cordões de carbono, enquanto ensaios de flexão em três pontos foram conduzidos para avaliar a rigidez conferida pelos revestimentos WBEP e THRM em comparação com tecidos tratados com epóxi (EPXY) e borracha de estireno-butadieno (SBR), disponíveis comercialmente. Ensaios de tração direta foram realizados para avaliar o desempenho mecânico dos compósitos TRC com coatings de WBEP e THRM. Além disso, o comportamento de tração dos tecidos de carbono tratados com epóxi combinados com uma matriz UHPC foi investigado. Os resultados indicam que tanto os revestimentos WBEP quanto THRM exibem propriedades mecânicas comparáveis ao EPXY. A incorporação de fibras de aço dispersas na matriz contribui para aumentar a ductilidade dos compósitos. Os compósitos com a matriz de UHPC mostraram desempenho mecânico superior em comparação com aqueles com a matriz de concreto fino. Os corpos de prova apresentaram maior resistência à primeira fissura, fissuras menores e nenhum spalling. No nível estrutural, vigas de seção I de TRC de carbono com as variáveis mencionadas acima foram ensaiadas sob flexão de quatro pontos. Os resultados demonstraram a adequação dos tratamentos de WBEP e THRM para uso em elementos estruturais TRC, com WBEP apresentando um melhor desempenho estrutural geral. A matriz UHPC também melhorou a capacidade de carga, durabilidade e segurança, sem a ocorrência de spalling. Esses resultados contribuem para o desenvolvimento de estruturas TRC mais duráveis e sustentáveis, potencialmente expandindo a gama de aplicações desse material versátil.

[en] The interest in using textile reinforcements for concrete has grown increasingly in recent decades. Carbon textiles, in particular, exhibit excellent mechanical properties and durability, being an interesting alternative in applications such as Textile Reinforced Concrete (TRC). Nevertheless, carbon fibers exhibit brittle failure and poor bonding with cementitious matrices. This work aims to investigate the influence of alternative polymeric coatings, namely a water-based epoxy (WBEP), and a thermoplastic resin (THRM), and an ultra-high performance concrete (UHPC) matrix on the mechanical and structural behavior of carbon TRC. The use of polymeric coatings is a well-established method to improve the bond of carbon fabrics with cementitious matrices. Contact angle tests were performed to understand the influence of the different coatings on the hydrophobicity of the carbon yarns, while three-point bending tests were conducted to evaluate the stiffness conferred by the WBEP and THRM coatings in comparison with commercially available carbon fabrics coated with epoxy (EPXY) and styrene-butadiene rubber (SBR). Direct tensile tests were performed to assess the mechanical performance of the TRC composites with the WBEP and THRM coatings. Additionally, the tensile behavior of epoxy-coated textiles embedded in a UHPC matrix was investigated. The results indicate that both the WBEP and THRM coatings exhibit mechanical properties comparable to EPXY. The incorporation of dispersed steel fibers into the matrix contributes to enhancing the ductility of the composites. The composites with the UHPC matrix showed enhanced mechanical performance compared to those with the fine-grained concrete matrix. The specimens presented a higher first crack strength, smaller cracks, and no spalling. At the structural level, carbon TRC I-section beams with the aforementioned variables were tested under four-point bending tests. The results demonstrated the suitability of the WBEP and THRM coatings for use in TRC structural elements, with WBEP presenting a better overall structural performance. The UHPC matrix also improved the load-bearing capacity, durability, and user safety, with no spalling detected. These findings contribute to the development of more durable and sustainable TRC structures, potentially expanding the range of applications of this versatile material.

FLAVIO DE ANDRADE SILVA

REBECCA MANSUR DE CASTRO SILVA

FLAVIO DE ANDRADE SILVA

REBECCA MANSUR DE CASTRO SILVA

ALVA PELED

TINE TYSMANS

2025-05-20

2025-04-03

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=70504@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=70504@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.70504