Investigação dos efeitos de temperaturas elevadas em reforços estruturais com tecidos de fibra de carbono

A necessidade cada vez maior de efetuar a reabilitação de estruturas que apresentam manifestações patológicas faz com que os profissionais da área busquem continuamente aperfeiçoar os meios tradicionais utilizados para este fim e investigar novos materiais que apresentem vantagens técnicas e econômicas. A utilização de tecidos de fibra de carbono para reabilitação ou reforço de estruturas de concreto armado apresenta-se como uma nova alternativa que tem despertado grande interesse tanto no meio científico quanto no meio profissional, justificando-se o seu estudo. A presente pesquisa investiga a sanidade do reforço quando submetido a elevadas temperaturas, uma vez que o risco de perda da integridade durante um incêndio constitui uma das principais preocupações no que se refere a esta nova técnica, pois a aderência do tecido ao substrato é realizada com adesivo epóxi, altamente vulnerável ao efeito do calor. A degradação em termos de perda de resistência do reforço é avaliada para temperaturas variando de 80 °C à 240 °C e tempos de exposição de 30 à 120 min. Proteções passivas com argamassa de revestimento e gesso aplicadas sobre a matriz de epóxi, como forma de atenuar a degradação do polímero, são também investigadas Pesquisas e várias combinações destas variáveis e os resultados indicam que o adesivo epóxi apresenta um processo de volatilização crescente com o aumento da temperatura, comprometendo a eficácia da técnica de reforço; no entanto, a aplicação de revestimentos incombustíveis e isolantes sobre os elementos reforçados retarda este fenômeno. O estabelecimento do que se constitui em boa técnica para a aplicação de reforço com tecidos de fibra de carbono é de vital importância para evitar o colapso de elementos estruturais reforçados ou, ao menos, garantir estanqueidade e isolamento dos mesmos por um intervalo de tempo suficiente que possibilite a retirada dos ocupantes e as operações de combate ao incêndio em condições de segurança.

Influência da adição de sílica ativa, relação água/aglomerante, temperatura e tempo de cura no coeficiente de difusão de cloretos em concretos

Devido aos elevados custos com manutenção e reparo de estruturas de concreto armado, há uma preocupação crescente com sua durabilidade. Entre os principais agentes de degradação da estrutura por corrosão de armadura encontra-se o íon cloreto, que pode ser incorporado ao concreto ou difundir-se através da camada de cobrimento até a armadura. Neste caso é importante que o concreto dificulte ou impeça a penetração do agente agressivo até a armadura, adequando-se às condições de permeabilidade necessárias ao material. Existem diversas formas de alterar a estrutura interna do concreto e, conseqüentemente, a difusão de cloretos para o seu interior. Este trabalho refere-se ao estudo do comportamento da difusão de cloretos em diferentes concretos variando a relação água/aglomerante, teor de adição de sílica ativa, temperatura e tempo de cura. Desta forma utilizou-se o ensaio acelerado de penetração de cloretos (ASTM C 1202) e migração de cloretos (ANDRADE, 1993), avaliando os concretos quanto à resistência à penetração de íons. Os resultados indicaram que a difusão de cloretos diminui em até 70% com o decréscimo da relação água/aglomerante de 0,75 para 0,28, em até 60% com o aumento do teor de sílica ativa utilizado (até 20%), e reduz em até 50% com o aumento da temperatura de exposição (5o C para 40o C) durante a cura e com a evolução da idade avaliada de 7 a 91 dias.

Avaliação do coeficiente de difusão de cloretos em concretos : influência do tipo de cimento, da relação a/c, da temperatura e do tempo de cura

É consenso mundial a importância de estudos sobre a penetração de cloretos nos concretos, devido ao caráter deletério destes íons quanto à corrosão das armaduras. Quando os íons cloretos ingressam no concreto em quantidade suficiente causam a despassivação e a corrosão das armaduras, conduzindo à diminuição da vida útil das estruturas. Os cloretos podem ser introduzidos no concreto de várias maneiras: como aditivo, pela contaminação da água ou da areia, ou podem ingressar provindos do meio externo. Os cloretos potencialmente agressivos geralmente penetram na estrutura dissolvidos em água, através dos mecanismos de penetração de água e transporte de íons, sendo um dos mecanismos que ocorrem com maior freqüência a difusão. Este mecanismo de penetração de íons cloretos nas estruturas de concreto armado é influenciado pela relação água/aglomerante, o tipo de cimento, a presença de adições, a cura, o tempo, a temperatura de exposição, dentre outros, e seus valores ainda podem ser utilizados em modelos matemáticos para previsão de vida útil. Assim, este trabalho objetiva avaliar o coeficiente de difusão de cloretos em concretos confeccionados com dois tipos diferentes de cimento (CP II F e CP IV), cinco distintas relações água/cimento (0,28, 0,35, 0,45, 0,60 e 0,75), cinco temperaturas de cura (5, 15, 25, 30 e 40°C) e cinco diferentes idades (7, 14, 28, 63 e 91 dias). Paralelamente foram realizados ensaios de resistência à compressão axial e penetração acelerada de cloretos. A metodologia utilizada permitiu avaliar e medir os coeficientes de difusão de cloretos nos concretos confeccionados, tendo sido observados que os coeficientes diminuem com a elevação da temperatura de cura e da idade, com o uso do cimento CP IV e com a redução da relação água/cimento.

Escória granulada de fundição utilizada como substituição ao cimento em concretos : avaliação de propriedades relacionadas com a durabilidade

Tendo em vista que a redução da geração de resíduos industriais é limitada, a reciclagem de resíduos tem sido praticada na tentativa de minimizar os danos causados pelos mesmos. Devido à grande quantidade de materiais consumidos, a indústria da construção civil mostrase promissora para reciclagem de resíduos. Assim como vem sendo praticado com as escórias de alto-forno, esta pesquisa propõe a utilização da escória granulada de fundição, resíduo gerado no processo de fusão de ferro fundido via cubilô, como um material cimentante em concretos na construção civil. Ensaios de caracterização da escória apresentaram bons resultados para aplicação deste resíduo como substituição ao cimento, em termos de índice de pozolanicidade, grau de vitrificação, entre outros. Em razão de um grande número de estruturas de concreto armado necessitarem de intervenções, por não apresentarem um desempenho satisfatório em pouco tempo de uso, que a durabilidade das estruturas de concreto vem sendo amplamente estudada. Sendo assim, esta pesquisa avalia a durabilidade dos concretos com escória granulada de fundição, em termos de absorção de água por sucção capilar e penetração de íons cloreto. Foram estudados concretos contendo diferentes teores de substituição de cimento por escória granulada de fundição (0% - 10% - 30% - 50%), em volume, e relações água/aglomerante (0,40 – 0,55 – 0,70).Os resultados mostram que, para a mesma relação água/aglomerante, a substituição de cimento por escória granulada de fundição aumenta significativamente a taxa de absorção de água e não prejudica significativamente a penetração de íons cloreto. Entretanto, para um mesmo valor de resistência à compressão, a incorporação de escória granulada de fundição é viável tecnicamente, pois diminui a taxa de absorção e a penetração de cloretos.

Análise comparativa de procedimentos para ensaios acelerados de carbonatação

A durabilidade das estruturas de concreto armado tem sido motivo de grande interesse nas pesquisas em construção civil, nos últimos anos. Dentre os problemas que mais afetam a durabilidade dessas estruturas, está a corrosão de armaduras. O concreto que envolve o aço, proporciona-lhe uma barreira física, através do cobrimento, e uma proteção química, gerada pela elevada alcalinidade do concreto, formando uma película passivadora em torno do aço. Uma das formas de romper essa película passivadora, é através da diminuição da alcalinidade do concreto, por reações físico-químicas entre o dióxido de carbono (CO2) da atmosfera, com os produtos da hidratação do cimento, caracterizando a carbonatação. Esse fenômeno em si, não é prejudicial ao concreto armado, mas propicia condições para a corrosão da armadura. Em função do tempo que as estruturas levam para carbonatarem naturalmente, são utilizados ensaios acelerados para conhecer seu comportamento. Esses ensaios não são padronizados, o que muitas vezes dificulta, e até mesmo impede a comparação entre as diversas pesquisas. Nesse sentido, esse trabalho faz uma análise comparativa de alguns procedimentos e fatores envolvidos nos ensaios de carbonatação acelerada. Para tanto, foram empregadas argamassas, que foram preparadas com dois tempos de cura submersa (7 e 28 dias), dois tipos de cimento (CPI-S e CPIV), três relações água/cimento (0,40, 0,55 e 0,70), dois tipos de secagem (em sala climatizada e em estufa, pelas recomendações da RILEM), dois tempos de secagem (o mesmo período para todas as amostras, e diferentes períodos para cada traço) e, dois percentuais de dióxido de carbono (6% e câmara saturada de CO2). Os resultados da análise estatística, indicaram que os fatores mais significativos foram o percentual de CO2 e a relação água/cimento As amostras carbonatadas em câmara saturada de CO2 apresentaram um comportamento distinto daquelas carbonatadas a 6%, além de atingirem profundidades de carbonatação inferiores. A secagem que segue as recomendações da RILEM, propiciou condições para profundidades de carbonatação maiores. O tipo de cimento e o tipo de secagem apresentaram uma significância intermediária na profundidade de carbonatação, quando comparados aos demais fatores. O tempo de cura submersa e o tempo de secagem, influenciaram muito pouco na carbonatação.

Contribuição ao estudo da corrosão de armaduras em concretos com adição de sílica ativa

Os crescentes problemas relacionados à durabilidade das estruturas de concreto armado, além dos elevados custos de manutenção e recuperação, têm incentivado os tecnologistas de concreto a buscarem alternativas para melhorar a qualidade do concreto e, conseqüentemente, aumentar a vida útil das estruturas. Nesse sentido, adições minerais como a sílica ativa, que é um subproduto das indústrias de processamento de ligas de sílicio, vêm sendo utilizadas, apresentando como resultado inúmeros benefícios às propriedades do concreto. Contudo, existem algumas questões ainda não esclarecidas em relação ao efeito da sílica ativa na corrosão das armaduras. Por outro lado, a sílica ativa, em função do reduzido tamanho e da elevada reatividade pozolânica, promove a densificação da matriz cimentante, proporcionando uma diminuição significativa da porosidade e permeabilidade da pasta de cimento, o que pode impedir ou retardar o ingresso dos agentes agressivos desencadeadores do processo corrosivo. Por outro lado, por reagir com ohidróxido de cálcio produzido na hidratação do cimento e diminuir a alcalinidade do concreto pode acelerar a despassivação da armadura Dessa forma, o presente trabalho tem por objetivo avaliar o efeito da sílica ativa na corrosão da armadura desencadeada tanto por íons cloreto como por carbonatação, através da técnica de resistência de polarização, em concretos com relações água/aglomerante na faixa de 0,40 a 0,70 e teores de sílica ativa variando de 0% a 20%. Paralelamente, foi avaliada a influência da sílica ativa na absortividade, resistência à compressão, profundidade de carbonatação e no teor de cloretos. Os resultados indicaram que, no caso da corrosão desencadeada por carbonatação, o efeito da sílica ativa depende do teor utilizado. Até 10% de adição, a sílica ativa não altera a resistência à corrosão, podendo, ainda, apresentar um efeito favorável quando utilizada em teor inferior a esse limite, enquanto que para teores maiores que 10% aumenta o risco de corrosão da armadura por carbonatação do concreto. No entanto, com exceção da profundidade de carbonatação, independente do teor utlizado, a sílica ativa apresenta favorável influência na resistência à corrosão desencadeada por íons cloreto e nos demais parâmetros analisados.

Corrosão do aço induzida por íons cloreto : uma análise crítica das técnicas eletroquímicas aplicadas ao sistema aço-concreto com ou sem pozolana

O objetivo deste estudo foi investigar o processo de corrosão no aço embutido nos concretos com relação a/agl 0,40; a/agl 0,50 e a/agl 0,70, com substituição parcial do cimento por 30% de cinza da casca de arroz (CCA), 25% ou 50% de cinza volante (CV), expresso por massa de cimento, obtendo-se concretos convencionais com resistência mecânica variando entre 17 e 51 MPa, aos 28 dias de idade. O processo de corrosão foi induzido pelos íons cloreto, por exposição aos ciclos de imersão em solução com 3,5% NaCl e secagem ao ar, durante um longo período de exposição (5 anos). Foram apresentados os resultados obtidos das propriedades físicas (resistência mecânica à compressão axial, índice de vazios e absorção de água) e propriedades elétricas (queda ôhmica, resistência e capacitância do concreto e interfacial). Foram discutidas as técnicas eletroquímicas usadas para avaliar o processo de corrosão, tais como o monitoramento do potencial de corrosão (Ecorr), resistência de polarização (Rp), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização. A técnica de interrupção de corrente foi usada para obter-se informações sobre a queda ôhmica no sistema. No presente estudo foram utilizados diferentes métodos de determinação da velocidade de corrosão (icorr), tais como Rp e EIS. Ambas as técnicas foram relativamente adequadas para a determinação do valor da icorr, quando o aço se encontrava no estado de corrosão ativa. O valor da icorr obtida pela extrapolação das retas de Tafel (retas tangentes às curvas de polarização) tendeu ser mais baixo. Observou-se que a técnica de Rp é relativamente simples, rápida e quantitativa, mas requer a determinação da compensação da queda ôhmica no sistema, o qual pode variar com o tempo de exposição, conteúdo de umidade, teor de íons cloreto e com o grau de hidratação. A técnica EIS pode fornecer informações precisas sobre a icorr, processo de difusão envolvido, heterogeneidade ou porosidade da matriz e interfaces do concreto. Todavia, pode criar um espectro de difícil interpretação, além de consumir muito tempo para a aquisição dos resultados. A dificuldade na técnica EIS ficou também relacionada com a obtenção direta da resistência de transferência de carga (Rt) no diagrama de Nyquist. A evolução do processo de corrosão pode ser mais bem avaliada pelo acompanhamento da diminuição da inclinação da curva log |Z| x log ƒ no diagrama de Bode, sendo esta diretamente proporcional à Rt. Para a análise dos dados de impedância, um circuito equivalente foi proposto, auxiliando na interpretação física do processo de corrosão acontecendo no sistema aço-concreto sem pozolana. Os resultados obtidos também demonstraram que os concretos com mais baixa relação a/agl estudada e com pozolana (30% CCA, 25% CV ou 50% CV, por massa de cimento) foram mais eficientes no controle da iniciação do processo de corrosão, induzida por íons cloreto, quando monitorado pela medida do Ecorr.

Avaliação de concretos reforçados por confinamento com manta de fibra de vidro estrutural e pré-impreganada

Due to the occurrence of diseases in the use of structural reinforcements in composites, with presentation of concrete blanket detachment, has been identified the need to evaluate the performance of concrete reinforced with glass fiber. This study aims to evaluate these concretes by means of testing methodologies, using concrete with low resistance with structural reinforcement for confinement by preimpregnated glass fiber and traditional fiberglass blanket. The first stage of work was the development of methodologies for analysis, opting for four types, such as the acoustic survey, strength to compressive, the pull-off and ultrasound. Next, tests were carried out using the four selected methodologies in 30 of proof-of-specimens by 5x10 cm, 15 were reinforced with the traditional fiberglass blanket with 5specimens exposed to test a marine environment of marine coastline of Natal-RN and 15 were reinforced with a pre-impregnated glass fiber blanket, as well as 5specimens exposed to a test environment of the marine coastline of Natal-RN. After conducting the acoustic survey, it has been verified a lack of delaminating and air bubbles in the samples, confirming the absence of gross shortcomings in the implementation of the ribs both the traditional fiberglass blanket and in the preimpregnated fiber glass blanket. After carrying out methods of pull-off and compressive strengthening test it was observed that the reinforced proof-bodies with pre-impregnated glass blanket showed maximum stresses higher than the traditional fiberglass blanket; consequently a greater grip with the formation of a smaller area of . fracture, unlike traditional glass mat, which showed lower maximum stresses, with a greater area of fracture. It was also found that the traditional fiberglass blanket presented detachment of blanket-concrete interface, unlike the pre-impregnated fiberglass blanket, which showed a better grip on the blanket-concrete interface. In the trial of ultrasound there was no presence of cracks in the blanket-concrete interface, yielding to both blankets good compactness of the concrete. At the end of this work, they were developed and proposed two methods of testing for evaluation of reinforced concrete structures with composites, for standardization, the acoustic survey and pull-off

Efeitos do tratamento superficial da sílica ativa com soluções de ácidos nítrico e fosfórico em propriedades do concreto

The addition of active silica potentially improves the quality of concrete due to its high reactivity and pore refinement effect. The reactivity of silica is likely related to its charge density. Variations in surface charge alter the reactivity of the material consequently affecting the properties of concrete. The present study aimed at investigating variations in the charge density of silica as a function of acid treatments using nitric or phosphoric acid and different pH values (2.0, 4.0 and 6.0). Effects on concrete properties including slump, mechanical strength, permeability and chloride corrosion were evaluated. To that end, a statistical analysis was carried out and empirical models that correlate studied parameters (pH, acid and cement) with concrete properties were established. The quality of the models was tested by variance analysis. The results revealed that the addition of silica was efficiency in improving the properties of concrete, especially the electrochemical parameters. The addition of silica treated using nitric acid at pH = 4.0 displayed the best cement performance including highest strength, reduced permeability and lowest corrosion current

Estudo de concretos de diferentes resistências à compressão submetidos a altas temperaturas sem e com incorporação de fibras de politereftalato de etileno (PET)

The reinforced concrete structures are largely used in buildings worldwide. Upon the occurrence of fire in buildings, there is a consensus among researchers that the concrete has a high resistance to fire, due mainly to its low thermal conductivity. However, this does not mean that this material is not affected by exposure to high temperatures. Reduction of the compressive strength, modulus of elasticity, discoloration and cracking, are some of the effects caused by thermal exposure. In the case of concretes with higher resistance occurs even desplacamentos explosives, exposing the reinforcement to fire and contributing to reducing the support capacity of the structural element. Considering the above, this study aims to examine how the compressive strength and porosity of concrete are affected when subjected to high temperatures. Were evaluated concrete of different resistances, and even was the verified if addition fibers of polyethylene terephthalate (PET) in concrete can be used as an alternative to preventing spalling. The results indicated that explosive spalling affect not only high strength concrete whose values of this study ranged from 70 to 88 MPa, as well as conventional concrete of medium strength (52 MPa) and the temperature range to which the concrete begins to suffer significant changes in their resistance is between 400 º C and 600 º C, showing to 600 º C a porosity up to 188% greater than the room temperature

Identificação das condições gerais de conservação dos reservatórios integrantes do sistema de abastecimento de água de Natal

Infrastructure works are included in strategic areas for the social development. For that matter that all of the investments are very important for the social development. When the population has enough water and an acceptable quality, and it includes a wastewater gathering and its treatment, the whole society became less susceptible to the water diseases. Even the Water Supply and the Sewage depend for its perfect operation of reservoirs, or of the accumulation of water to provide the popular necessity, either due to retention or for the treatment wastewarer. These structures present very specific environmental conditions, because the microclimate created around them, like high environmental humidity and for the existence of many harmful substances for the concrete, such as chloride ions presents in water. The reservoir that compose the System of Water Supply of Natal were built between 1970s and 1980s, a period whom the technical and scientific community did not have in-depth studies about the reinforced concrete mechanism of deterioration. Therefore, these reservoirs have been suffered accelerated deterioration progress, and they have been shown many pathological manifestations strikingly visible. In front of all these problems this academic work aims to identify the generally conditions of conservation of all the reservoirs components of the Water Supply System of Natal. This academic work objectives to develop a recuperation plan for use in these reservoirs, in this academic work it was achieved all the survey of pathological manifestation existing in each reservoir. It was made with local visits, photographic recorders of all manifestations viii and realization of in loco tests. The other step consisted in a application of GDE/UnB metodolgy reformulated by Fonseca (2007). In the step of local visits in each reservoir it was evaluated carbonation depth, by spreading a phenolphthalein solution with 1% of concentration; evaluation of contamination of chlorides, by spreading silver nitrate solution with 1% of concentration, and evaluation of width cracks. After the conclusion of all the testings, it was established that all reservoir, studied in this academic work, have showed an advanced deteriorating condition. It´s presents prevalent pathological manifestations as unacceptable cracks, spots, efflorescence and reinforcement corrosion, and in some cases, chlorides contamination. After the conclusion of the testings and its concatenation it was able to implementing, using GDE/UnB methodology, the order of the restoration its service life and initial safety conditions

Efeito da adição de argila expandida e adições minerais na formulação de concretos estruturais leves autoadensáveis

The search for alternative materials with lower density, reduction in heat transfer and propagation of noise associated with the ease of handling and application in concrete structures, represents an enormous challenge in the formulation and knowledge of the performance of self-compacting lightweight concrete, which has technology little known nationally, and appears on the international scene as an innovative material and alternative to conventional concrete. Based on these, this study set out to study self-compacting lightweight concrete made with two distinct grades of expanded clay associated with the addition of plasticizing/superplasticizers additives and mineral additions of metakaolin and bagasse ash of sugar cane. There is also an object of study, evaluation of pozzolanic activity of mineral admixtures and their influence on the durability characteristics of concrete. The rheological, physical, mechanical and microstructural analysis in this study served as basis in the classification of concretes autoadensáveis, targeting the national technical requirements for their classification in the category autoadensável and lightweight structural. The inclusion of mineral admixtures (metakaolin and bagasse ash of sugar cane), partial replacement of cement, pozzolanic activity and demonstrated maintenance of mechanical properties through the filler effect, a reduction of up to 76% of the nitrogen gas permeability in blend with 20% bagasse ash. All concretes had rheology (cohesion and consistency) suitable for self-adensability as well as strength and density inherent structural lightweight concrete without presenting phenomena of segregation and exudation

The strut-and-tie models in reinforced concrete structures analysed by a numerical technique

Os modelos de bielas e tirantes são procedimentos de análise apropriados para projetar elementos de concreto armado em casos de regiões onde há alterações geométricas ou concentrações de tensões, denominadas regiões D. Trata-se de bons modelos de representação da estrutura para avaliar melhor o seu comportamento estrutural e seu mecanismo resistente. O presente artigo aplica a técnica da otimização topológica para identificar o fluxo de tensões nas estruturas, definindo a configuração dos membros de bielas e tirantes, e quantifica seus valores para dimensionamento. Utilizam-se o método ESO, e uma variante desse, o SESO (Smoothing ESO) com o método dos elementos finitos em elasticidade plana. A filosofia do SESO baseia-se na observação de que se o elemento não for necessário à estrutura, sua contribuição de rigidez vai diminuindo progressivamente. Isto é, sua remoção é atenuada nos valores da matriz constitutiva, como se este estivesse em processo de danificação. Para validar a presente formulação, apresentam-se alguns exemplos numéricos onde se comparam suas respostas com as advindas de trabalhos científicos pioneiros sobre o assunto.

Principais normas e recomendações existentes para o controle de vibrações provocadas pelo uso de explosivos em áreas urbanas: parte II

As atividades que envolvem o uso de explosivos devem ser controladas, não só com relação ao desmonte de estruturas (rocha e outros materiais), mas também quanto a danos estruturais em edificações próximas (casas, edificações históricas, etc.) e outros impactos ambientais como vibração, propagação de ruídos, ultralançamentos e sobrepressão atmosférica. Tais atividades são regidas por normas técnicas que sugerem parâmetros de medição e limites definidos na avaliação de prováveis danos. No caso específico de minerações em áreas urbanas, a velocidade de vibração de partícula (Vp), normalmente expressa em mm/s, é o parâmetro que tem dado melhor correlação na avaliação de possíveis danos às estruturas civis, atribuídos às vibrações do terreno. As diferentes normas existentes apresentam valores de Vp que variam de 2mm/s para edifícios históricos até 150mm/s para construções em concreto armado. A maioria delas considera na avaliação de danos estruturais, além da velocidade, a freqüência da vibração. Algumas normas foram elaboradas com base em dados experimentais, analisando parâmetros como o tipo de construção e o material nela utilizados, outras se basearam apenas em valores empíricos, mas todas apresentam valores conservativos. A norma brasileira não avalia o parâmetro freqüência e não classifica os diferentes tipos de estruturas civis, restringindo-se ao valor resultante da velocidade de vibração como parâmetro medido, sendo, assim, limitada e deficiente em relação às normas internacionais. A coletânea aqui apresentada reuniu as normas nas Américas e em outros continentes, além de uma comparação com as normas européias mais importantes em âmbito mundial.

Análise experimental da durabilidade de concretos de alto desempenho com adição de resíduo de borracha de pneu e cinza da casca de arroz

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)