This work proposes a new simplified parameter for the calculation of second order global effects, based on the Galerkin’s Method by Weighted Residuals. The proposed criterion was analysed based on 21 planar frames associated with shear wall, reaching results that present satisfactory accuracy compared to the second order global analysis, even for cases where the γz coefficient is greater than 1.30.

Keywords: second order global effects, reinforced concrete, weighted residuals, Galerkin's method.

Neste trabalho propõe-se um novo parâmetro simplificado para o cálculo dos efeitos globais de segunda ordem, a partir do Método de Galerkin via Resíduos Ponderados. O critério proposto foi analisado com base em 21 pórticos planos associados a pilar-parede, alcançando resultados que apresentam acurácia satisfatória com relação à análise global de segunda ordem, mesmo para os casos em que o coeficiente γz é superior a 1,30.

Palavras-chave: efeitos globais de segunda ordem, concreto armado, resíduos ponderados, método de Galerkin

High temperatures can affect the macro and micro structural properties of reinforced concrete. This work aimed to analyze the bond strength behavior after high temperature exposure of two classes of concrete, the conventional 30 MPa and the high compressive strength 65 MPa concrete. The pullout test proposed by RILEM CEB / FIP RC6 (1983) was used for the evaluation of the compressive strength and modulus of elasticity. The influence of temperature on the physical-mechanical properties of concrete samples under a simulated fire situation was also studied for the evaluation of the resistant capacity in a post-fire situation. In addition to the analysis at 28 days, samples of the 30 MPa (group I) and 65 MPa (group II) classes were also investigated at 90 days exposed to room (23 °C), 400 °C and 800 °C temperatures. The bond strength curve was similar to that of compressive strength, where, at 400 °C, there was no statistical difference regarding room temperature and, at 800 °C, there was significant loss of strength in all cases. At 90 days age there was a loss of bond strength of 51 and 40 % for groups I and II, respectively. At 800°C the reductions were above 50 % in compressive strength and above 80 % in the modulus of elasticity, for both groups. These results show the structural impairment under high temperature. Comparing the test 28 and 90 days ages, there was no significant influence of age on the bond and compressive strength of the concretes.

Keywords: steel-concrete bond, reinforced concrete, Pullout test, high temperature.

O concreto armado é um material compósito formado pela interação entre o concreto e o aço e deve suas boas características à aderência entre eles, onde o concreto absorve os esforços de compressão e o aço os de tração, majoritariamente. Este trabalho tem por objetivo analisar o comportamento da tensão de aderência de duas classes de concreto após a exposição a diferentes níveis de temperatura. Utilizou-se o ensaio de arrancamento direto (Pull out test) proposto pela RILEM CEB/FIP RC6:1983 e também avaliou-se o comportamento da resistência à compressão e do módulo de elasticidade. Foram ensaiados, aos 28 e aos 90 dias de idade, corpos de prova em concreto de classes 30 MPa e 65 MPa, expostos às temperaturas ambiente (23°C), 400ºC e 800ºC. A curva do comportamento da aderência foi semelhante à de compressão, em que, aos 400°C, estatisticamente, não houve variação significativa em relação à temperatura ambiente e, aos 800°C, perda expressiva de resistência em todos os casos, chegando a 57,09% de redução na resistência à compressão e 40,05% na resistência de aderência.

Palavras-chave: aderência aço-concreto, concreto armado, Pull Out Test, altas temperaturas.

Abstract

The hydration process of Portland cement triggers reactions of stabilization of minerals from the contact of the clinker with water, which is the Hydrated Calcium Silicate (C-S-H), the Etringite (3CaO.Al2 O3 .3CaSO4 .32H2 O) and the Portlandite (Ca(OH)2 ). In order to understand the effects of the evolution of hydration in cement, it is possible to apply non-destructive tests. In this context, the objective of this work is to evaluate the influence of the type of cement, the curing age, of the format and humidity of the test specimens of concrete in the ultrasonic pulse velocity (UPV). In order to do that, 36 cylindrical test specimens (10 x 20 cm) and 9 cubic ones with 25 cm of edges, with mix proportion of 1:2,7:3,2 (cement/sand/gravel), water/cement ratio of 0.58 and three types of Portland cement (CP II-Z-32, CP IV-32 RS and CP V-ARI) were molded. With data obtained it was possible to correlate the increase of concrete strength along time (at ages of 7, 14, 28, 70 and 91 days) with the increase of the ultrasonic pulse velocity. Besides, it was possible to prove the direct influence of the concrete moisture and of the degree of hydration in the UPV. The shape of the test specimen generally had no influence on the results, except in the case of cement CP V ARI.

Keywords: non-destructive testing, durability, water absorption

O processo de hidratação do cimento Portland desencadeia reações de estabilização de minerais provenientes do clínquer em contato com a água, que é o Silicato de Cálcio Hidratado (C-S-H), a Etringita (3CaO.Al2 O3 .3CaSO4 .32H2 O) e a Portlandita (Ca(OH)2 ). Para o entendimento do efeito da evolução destes processos de hidratação, é possível aplicar o uso de ensaios não destrutivos. O objetivo do presente trabalho é avaliar a influência do tipo de cimento, da idade de cura, do formato e da umidade dos corpos de prova de concreto na velocidade de pulso ultrassônico (VPU). Para tal, foram moldados 36 corpos de prova cilíndricos (10x20 cm) e 9 cúbicos com 25 cm de arestas, com traço 1:2,7:3,2 (cimento/areia/ brita), relação água/cimento de 0,58, e três tipos de cimento Portland (CP II-Z-32, CP IV-32 RS e CP V-ARI). Com os dados obtidos foi possível correlacionar o aumento da resistência do concreto ao longo do tempo (nas idades de 7, 14, 28, 70 e 91 dias) com o aumento da velocidade de pulso ultrassônico. Além disso, foi possível comprovar a influência direta da umidade do concreto e do grau de hidratação na VPU. A forma do corpo de prova, de modo geral não apresentou influência nos resultados, com exceção do caso do cimento CP V ARI.

Palavras-chave: ensaios não-destrutivos, durabilidade, absorção de água.

Abstract

In this paper it is presented how the influence of soil-structure interaction (SSI) interferes on reinforced concrete structures in small buildings with deep foundations, with the objective of analyzing the influence of SSI on the loads and repressions, global stability and costs of materials. The analysis were based on numerical-computational simulations of a commercial building using CAD/TQS commercial software. The building was simulated with 4, 6 and 8 floors with 3 different profiles of soils, generating 8 case studies. When considering SSI, the loads and repressions did not present significant variations and the parameters of global instability were within the normative recommendations. Among the variables analyzed, the material cost of the structure was the least affected item with the SSI consideration.

Keywords: drilled pile, reinforced concrete, group effect, global stability

Neste artigo é apresentado como a influência da interação solo-estrutura (ISE) interfere nas estruturas de concreto armado em edifícios de pequeno porte com fundações profundas, com o objetivo de analisar a influência da ISE nas cargas e recalques de pilares, estabilidade global e custos dos materiais. As análises basearam-se em simulações numérico-computacional de uma edificação comercial com o emprego do software comercial CAD/TQS. O edifício foi simulado com 4, 6 e 8 pavimentos com 3 perfis diferentes de solos, gerando 8 estudos de casos. Quando considerada a ISE, as cargas e recalques não apresentaram variações significativas e os parâmetros de instabilidade global ficaram dentro das recomendações normativas. Dentre as variáveis analisadas, o custo dos materiais da estrutura foi o item menos afetado com a consideração da ISE.

Palavras-chave: estacas escavadas, concreto armado, efeito de grupo, estabilidade global.

Abstract

The geometric characterization and evaluation of structural integrity are challenges for the preservation of historical buildings. The challenges are associated to the lack of constructive records, material diversity, access and contact restrictions, and sample extraction. Non-destructive tests are indicated in these cases. The objective of this paper is to evaluate the Ground Penetrating Radar (GPR) technique with 1.2 GHz antenna in the study of the determination of material thickness and discontinuities in the masonry shells of the Theatro Municipal do Rio de Janeiro, a heritage built in early 20th century, with high historical and cultural value. With paintings by renowned artists on their intrados, the domes and vault of brick masonry were at risk of collapse in the 1970s due to differential settlements in the supports and moisture, compromising their paintings. A strengthening intervention was carried out in 1976. Considering the masonry of bricks the main component, the electromagnetic wave propagation velocity was determined as 0,15 m/ns in one of the support walls, allowing to estimate the thicknesses of the elements ranging between 20 and 31 cm. Materials incorporated into the structure were identified: reinforcement, metal inserts and bricks. However, the frequency of the antenna did not allow the detection of damages. The application of the GPR to the characterization of materials and investigation of the integrity of the domes of the Theatro Municipal highlights the potential of this technology to study heritage and other constructions.

Keywords: Ground Penetrating Radar (GPR), dome, vault, historical buildings, Theatro Municipal do Rio de Janeiro.

A caracterização geométrica e avaliação da integridade estrutural são desafios para a preservação de edifícios históricos. Os desafios estão associados à escassez de registros construtivos, diversidade de materiais, restrições de acesso, contato e extração de amostras. Nesses casos são indicados ensaios não destrutivos. Este trabalho tem como objetivo avaliar a técnica do Ground Penetrating Radar (GPR), com antena de 1,2 GHz, na determinação de espessuras e descontinuidades nas cascas em alvenaria do Theatro Municipal do Rio de Janeiro, patrimônio construído no início do século XX, de elevado valor histórico e cultural. Com pinturas de artistas renomados em seu intradorso, as cúpulas e abóbada em alvenaria de tijolos estiveram risco de colapso na década de 1970 devido a recalques diferenciais e umidade, comprometendo as pinturas. O reforço da estrutura com concreto projetado foi realizado em 1976. Considerando a alvenaria de tijolos o principal componente, a velocidade de propagação de onda eletromagnética foi determinada em 0,15 m/ns em uma das paredes de apoio, permitindo estimar a variação entre 20 e 31 cm nas espessuras dos elementos estudados. Foram mapeados outros materiais incorporados à estrutura como armadura, chumbadores e tijolos, porém a frequência da antena não permitiu a detecção de danos. A aplicação do GPR para a investigação de integridade e caracterização de materiais das cúpulas do Theatro Municipal mostra o potencial dessa técnica para estudos de patrimônio histórico e de outras construções.

Palavras-chave: Ground Penetrating Radar (GPR), cúpula, abóbada, construções históricas, Theatro Municipal do Rio de Janeiro.

Abstract

Among the advances in the use of geopolymer cements is their use as repair materials in concrete structures. The objective of this work was to use a geopolymer cement to repair cracks in concrete specimens, observing its mechanical performance and fracture modes. Cubic test specimens were produced and two types of cracks were evaluated as variables. Cracks were induced by steel sheets during concreting. The geopolymer cement paste and an epoxy adhesive, as reference, were used for the repairs. The results showed a 13% decrease in compressive strength for unrepaired concrete, and 3.7% in concrete repaired with geopolymer. The binder presented mechanical performance similar to that of the epoxy resin regarding crack recovery. In conclusion, repairs made with geopolymer cement are a viable and efficient means of crack recovery.

Keywords: geopolymer cement, repair, cracks, epoxy, concrete

Entre os avanços para o uso de cimentos geopoliméricos encontra-se seu uso como material de reparo em estruturas de concreto. O objetivo desse trabalho foi utilizar uma pasta de cimento geopolimérico no reparo de fissuras em corpos de prova de concreto, observando seu desempenho mecânico e os modos de fraturas. Foram produzidos corpos de prova cúbicos, e, como variáveis, foram avaliados os tipos de fissuras. As fissuras foram induzidas por meio de chapas de aço durante a concretagem. Foram utilizados pasta de cimento geopolimérico e um adesivo epóxi – como referência de desempenho, para os reparos. Os resultados mostraram queda da resistência de 13% para o concreto sem reparo, e de 3,7% no reparado com geopolímero. O aglomerante geopolimérico apresentou desempenho mecânico semelhante ao da resina epóxi, para recuperação da fissura. Conclui-se que o reparo com cimento geopolimérico pode ser considerado eficiente para recuperação de fissuras.

Palavras-chave: cimento geopolimérico, reparos, fissuras, epóxi, concreto.

Abstract

In this paper, an experimental investigation is presented on semi-rigid interior beam-to-column connections constituted by precast concrete beams supported on precast concrete column corbels and bending continuity reinforcement bars for bending negative moments. The main purpose of this paper was to analyze the influence of vertical interface grout filling between the corbel and the beam and the position of the bending continuity reinforcement bars (crossing only the column or crossing only the slab) on the behavior of this type of connection. Tests on eight specimens were performed. It was noticed that the vertical interface grout filling contributed to increase both rotational flexural stiffness and flexural strength capacity of the connections when compared to the connections without grout filling. It was also noticed that in the specimens in which the continuity bars crossed only the column, the rotational flexural stiffness was higher. For these last ones, coefficients k and b for predicting the secant stiffness by simplified expression present in Brazilian Code NBR 9062 were evaluate from experimental results. These evaluated coefficients may be regarded as indicative values for structural designers and helpful for future researches.

Keywords: precast concrete structures, precast beam-column connections, semirigid connections, structual analysis..

Neste trabalho apresenta-se um estudo experimental de ligação viga-pilar semirrígida de pilar intermediário constituída de vigas de concreto pré- -moldadas apoiadas em consolos de concreto pré-moldado, com presença de armaduras de continuidade resistentes ao momento fletor negativo. O presente trabalho teve como objetivo principal verificar a influência do preenchimento de graute na interface vertical entre o consolo e a viga e a posição da armadura de continuidade (passante somente no pilar e passante somente nas lajes). Foram ensaiados no total oito protótipos. Verificou-se que o preenchimento de graute na interface vertical consolo-viga contribuiu para aumentar tanto a rigidez e quanto a resistência da ligação à flexão quando à comparada a ligação sem o preenchimento desse graute. Verificou-se também que nos protótipos em que as armaduras de continuidade passaram somente no pilar a rigidez à flexão da ligação foi maior. Para estas tipologias de ligação, foram obtidos, a partir dos resultados experimentais, os coeficientes k e b presentes na expressão simplificada da NBR 9062 para o cálculo da rigidez secante. Os valores calculados para esses coeficientes podem servir de valores indicativos e orientativos para projetistas estruturais e para futuras pesquisas.

Palavras-chave: estruturas de concreto pré-moldado, ligações viga-pilar pré-moldadas, ligações semirrígidas, análise estrutural.

Abstract

The slim floor system has been used mainly due to the structural and constructive advantages of it, such as the capacity to overcome large spans with the low height of the composite floor system. There is a lack of finite element modelling researches of composite connections between the slim floor system and columns, especially with the concrete infilled steel tube columns. This paper presents the numerical approach based on the solid modelling, for the simulation of the nonlinear structural behavior of composite connection between partially encased composite beam and concrete infilled steel tube column; in this model, the composite beam represents the slim floor. The ABAQUS finite element code was used to investigate the behavior of composite connection that consists of a shear steel plate and negative reinforcement of the composite slab. In this paper, the authors discusses the procedures to the numerical model construction including finite elements and boundary conditions. Besides, the influence of stress-strain relationships for concrete and steel and the parameters that defines each model are presented and discussed, as well as the different steel to concrete interface conditions. Based on the results obtained, the effectiveness of the numerical model developed was verified against experimental results showing a good agreement response for the Moment vs. Rotation response, as well as the moment resistance of the composite connection.

Keywords: slim floor, composite connections, numerical analisys, shear steel plate, beam-to-column connection.

A utilização do sistema de piso misto de pequena altura, de aço e concreto tem-se dado, principalmente, devido às boas características estruturais e construtivas como a capacidade de vencer vãos consideráveis com baixa altura do sistema laje-viga. Apesar disso, há carência de estudos voltados ao comportamento das ligações entre o sistema de piso de pequena altura e os pilares, sobretudo quando o pilar é misto preenchido. Diante disto, o presente estudo traz uma metodologia para o desenvolvimento de modelo numérico que represente o comportamento de uma ligação mista entre viga mista parcialmente revestida e pilar misto preenchido; a viga mista representa o piso misto de pequena altura. Para tanto foi utilizado o pacote computacional ABAQUS. A ligação mista viga-pilar consiste de chapa passante e armadura negativa da laje mista com fôrma de aço incorporada. São apresentados os procedimentos para a construção do modelo numérico, desde escolha dos elementos finitos e condições de vinculação, incluindo amplo estudo sobre o efeito dos modelos constitutivos dos materiais e dos parâmetros que definem cada modelo constitutivo dos componentes da ligação mista bem como das diversas interfaces aço-concreto. O modelo numérico mostrou-se bastante robusto e representou de forma satisfatória a resposta Momento vs. Rotação bem como a rigidez inicial e o momento resistente da ligação mista.

Palavras-chave: piso misto de pequena altura, ligações mistas, modelagem numérica, ligação com chapa passante, ligação viga-pilar.

Abstract

Nowadays it is known that it is important to study the safety of structures to avoid tragic accidents or economic losses. The most widely used method in the world to evaluate the safety of structures is structural reliability. The reliability index of prestressed precast beams of bridges designed using Brazilian standards (NBR6118 and NBR7188) is not known. This work evaluates the annual reliability indexes of a prestressed precast beam bridge at the serviceability limit state (SLS) projected using the Brazilian standard and compares it with results from the literature. The studied bridge has 33.5 meters of span, is simply supported, constituted by five precast concrete beams with U section. The reliability analysis was carried out using two methods for the four limit state equations: First Order Mean Value (FOMV) and First Order Reliability Method (FORM). Sensitivity analyzes were performed to consider both the relative contribution of these variables and the effect of their distributions on the annual reliability indexes for SLS. It was verified that the effect of load trains and the allowable stress significantly reduce the reliability index obtained for Brazilian standard. The service limit state equations are particularly sensitive to load trains, allowable stress and prestress losses, as well as their respective distributions.

Keywords: reliability, safety, precast beam, bridge, prestressed beam.

Nos dias de hoje sabe-se que é importante estudar a segurança das estruturas, para evitar acidentes trágicos, bem como endereçar o compromisso entre segurança e economia. O método mais utilizado no mundo para avaliar a segurança de estruturas é a confiabilidade estrutural. O índice de confiabilidade não é conhecido para vigas pré-moldadas protendidas de pontes projetadas utilizando as normas brasileiras (NBR6118 e NBR7188). Este trabalho avalia os índices de confiabilidade anual de uma viga pré-moldada protendida de ponte no estado limite de serviço (ELS), projetada utilizando a norma brasileira, e compara com resultados da literatura. A ponte estudada possui 33,5 metros de vão, é bi apoiada, constituída por cinco vigas de concreto protendido com seção U. A análise de confiabilidade foi realizada utilizando dois métodos para as quatro equações do estado limite: “First Order Mean Value” (FOMV) e método de confiabilidade de primeira ordem (FORM). Análises de sensibilidades foram executadas para considerar tanto a contribuição relativa das variáveis envolvidas como o efeito de suas distribuições nos índices de confiabilidade anual para ELS. Verificou-se que o momento fletor do trem-tipo e as tensões admissíveis reduzem significativamente os índices de confiabilidade obtidos para a norma brasileira. As equações de estado limite de serviço são particularmente sensíveis ao momento fletor do trem-tipo, tensões admissíveis e perdas de protensão, bem como suas respectivas distribuições.

Palavras-chave: confiabilidade, segurança, concreto protendido, pontes, vigas protendidas.

Abstract

Prestressed hollow core slabs are one of the structural systems whose use has increased the most in recent years in Brazil due to its efficiency and versatility. They can be used in many types of structural systems, such as masonry, precast concrete, cast-in-place concrete and steel structures. However, there are few analytical models to evaluate the fire behavior of hollow core slabs. In a simplified way, the fire resistance is evaluated indirectly through the minimum distance of the surface in contact with fire to the reinforcement axis. In this paper, some numerical models in finite element software were developed to analyze the variation of temperature with fire exposure time of shallow hollow core slabs, focusing on the presence of voids in the transversal section of the slab. The 500 °C isotherm method applied to 20 cm high slabs confirmed the Standard Fire Resistance obtained from the tabular method. However, when applied to shallow prestressed hollow core slabs that are 16 cm high, the 500 °C isotherm method indicated that the Standard Fire Resistance of these slabs is lower than values obtained from tabular methods.

Keywords: shallow hollow-core slabs, fire resistance, precast concrete, computational modeling

As lajes alveolares protendidas são um dos sistemas estruturais que mais ganhou força nos últimos anos no Brasil devido a sua eficiência e versatilidade. Podem ser empregadas em vários tipos de sistemas construtivos como: alvenaria estrutural, concreto pré-moldado, concreto moldado in loco e estrutura metálica. Contudo, ainda há poucos modelos de cálculo racionais para avaliar o comportamento ao fogo das lajes alveolares, sendo que, de forma simplificada, sua resistência ao fogo é avaliada de forma indireta pela garantia de uma distância mínima do eixo da armadura até a face do elemento estrutural submetida ao fogo. Neste artigo são apresentados alguns modelos numéricos desenvolvidos em um programa de elementos finitos para analisar a distribuição da temperatura em lajes alveolares de altura reduzida quando em situação de incêndio, com foco na influência da presença dos alvéolos. O método das isotermas de 500 °C aplicado a lajes com 20 cm de altura confirmaram alguns dos Tempos Requeridos de Resistência ao Fogo (TRRF) indicados nos métodos tabulares. Contudo, quando aplicados a lajes alveolares com altura de 16 cm, o método das isotermas de 500 °C indicou que o TRRF dessas lajes é inferior ao indicado nos métodos tabulares.

Palavras-chave: laje alveolar, incêndio, pré-moldado, modelagem computacional.

Abstract

With the increasing use of recycled materials from civil construction, mainly as substitute for some aggregates in concrete mixtures, it is necessary to obtain technical information on the performance of these new mixtures. National and international research on the use of ceramic waste in concrete production highlight good results of this new material’s mechanical performance in environmental situations. However, little is known about its behavior at high temperatures. In this context, we sought to verify the performance of concrete mixtures produced with aggregates from ceramic block waste at high temperatures, with evaluation of their residual mechanical strength, axial compressive strength and elastic modulus, and also their tendency to spalling in fire situations. The RILEM-129 MHT method [1] was used for the assessment of residual mechanical strength, and the tendency to spalling was evaluated according to the procedure suggested by Souza and Moreno [2]. In both these evaluations, there is no national standard, and, in the case of spalling, not even an international standard. Three concrete mixtures were used, one prepared with natural coarse basalt aggregate (reference) and the other two by replacing part of this natural aggregate with aggregate from ceramic block waste (40% and 100% of substitution in volume). In the end, it is concluded that the substitution of natural coarse aggregate for lightweight aggregate from ceramic block waste can be an excellent alternative to increase the resistance of concrete to fire. Thus, the results of mechanical strength and spalling in a fire situation, unprecedented in our country, can greatly support the decision-making about the use of this alternative material in the national construction industry.

Keywords: concrete, waste, dosage, fire.

Com o uso crescente de materiais reciclados provenientes da construção civil, principalmente como substituição de parte dos agregados em misturas de concreto, torna-se necessário suprir o meio técnico com informações sobre o desempenho destas novas misturas. Resultados de pesquisas, nacionais e internacionais, disponíveis quanto ao emprego de resíduos cerâmicos na produção de concreto, ressaltam bons resultados de desempenho mecânico deste novo material em situação ambiente. Entretanto, no que diz respeito ao desempenho sob elevadas temperaturas, pouco se conhece do comportamento deste material. Neste contexto, buscou-se verificar o desempenho às elevadas temperaturas de misturas de concreto produzidas com agregados provenientes de resíduos de blocos cerâmicos; com avaliação da resistência mecânica residual quando exposto às elevadas temperaturas - resistência à compressão axial e módulo de deformação e, também, o comportamento destas misturas quanto à tendência ao lascamento em situação de incêndio. Na avaliação da resistência mecânica residual foi empregado o método RILEM-129 MHT [1] e, a tendência ao lascamento foi avaliada segundo procedimento sugerido por Souza e Moreno [2]. Em ambas, as citadas avaliações, não existe padrão nacional normatizado e, no caso do lascamento, nem mesmo internacional. Foram empregadas três misturas de concreto, uma preparada com agregado graúdo natural de basalto (referência) e outras duas com substituição de parte deste agregado natural por agregado proveniente de resíduos de blocos cerâmicos (substituição de 40% e de 100% em volume). Ao final, conclui-se que a substituição de agregado graúdo natural por agregado leve, proveniente de resíduo de blocos cerâmicos, pode ser uma excelente alternativa de incremento de desempenho do concreto ao fogo. Desta forma, os resultados de resistência mecânica e de lascamento, em situação de incêndio, inéditos em nosso país, podem auxiliar sobremaneira o meio técnico científico nacional na tomada de decisões quanto ao emprego deste material, alternativo, na indústria da construção civil nacional.

Palavras-chave: concreto, resíduos, dosagem, incêndio.

Abstract

The excellent mechanical properties of carbon nanotubes (CNTs) make them a highly attractive material for use as reinforcement in cement composites. However, it is established that this nanomaterial presents a severe dispersion problem in cement matrices owing to its high specific surface area. An alternative method for dispersing the CNTs is the use of sonication in the presence of a superplasticizer admixture. However, high energy sonication can severely damage CNTs, which can affect their behavior in cement pastes. Thus, it is necessary to optimize the CNTs sonication parameters to optimize the performance of CNT–cement pastes. After sonication with different energies of CNTs water suspensions, the CNTs dispersion was evaluated through UV-Vis spectroscopy and the eventual CNTs damage observed by TEM. Workability, compressive and flexural strengths of the CNTs–cement pastes were also measured. The results revealed that the sonication parameters can be optimized to enhance the effect of CNTs on cement paste behavior.

Keywords: carbon nanotube, sonication, UV-Vis spectroscopy, mechanical strength.

As excepcionais propriedades mecânicas dos nanotubos de carbono (NTC) os tornam um material extremamente atraente para utilização como reforço de compósitos cimentícios. No entanto, sabe-se que esse nanomaterial apresenta grande problema de dispersão em matrizes cimentícias devido a sua elevada superfície específica. Uma das alternativas para dispersar os NTC é a utilização de sonicação em conjunto com aditivo superplastificante. Apesar disso, alta energia de sonicação pode danificar de maneira severa os NTC, o que pode afetar seu comportamento em pastas de cimento. Dessa forma, é necessário otimizar os parâmetros de sonicação a fim de melhorar o desempenho das pastas cimentícias com NTC. Após a sonicação de soluções aquosas de NTC sob diferentes energias, as dispersões foram submetidas a espectroscopia UV-Vis e os eventuais danos sofridos foram obervados por MET. Plasticidade e resistência a compressão e tração de pastas de cimento com NTC também foram medidas. Os resultados revelaram que os parâmetros de sonicação podem ser otimizados a fim de melhorar os efeitos da incorporação de NTC no comportamento de pastas de cimento.

Palavras-chave: nanotubos de carbono, sonicação, espectroscopia UV-Vis, resistência mecânica.