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Tipo: Dissertação
Título: Comparação da adição de nanotubos de carbono funcionalizados e não funcionalizados nas propriedades de concretos submetidos a temperaturas elevadas
Autor(es): Motta, Edlaine Feital Barbosa
Primeiro Orientador: Oliveira, Thaís Mayra de
Co-orientador: Mendes, Júlia Castro
Membro da banca: Maciel, Indhira Oliveira
Membro da banca: Costa, Lais Cristina Barbosa
Resumo: Os nanotubos de carbono (NTCs) possuem excelentes propriedades mecânicas. Quando aplicados a concretos, eles funcionam como reforço, aprimorando a microestrutura da matriz e evitando a propagação de fissuras. Entretanto, ainda existem lacunas de pesquisa envolvendo o comportamento de NTCs sob temperaturas elevadas, um tema importante a fim de garantir a segurança humana e a preservação da edificação em caso de incêndio. Dentro desse contexto, o objetivo desta pesquisa é avaliar o comportamento termomecânico de um concreto com adição de NTCs funcionalizados e não funcionalizados. Para este fim, foram ensaiados três tipos de concreto: convencional (REF), com NTCs funcionalizados (NTC FUN) e com NTCs não funcionalizados (NTC NF); ambos no teor de 0,15% em relação à massa de cimento. Foram realizados ensaios de microscopia eletrônica de varredura (MEV), massa específica, absorção, índice de vazios, determinação de velocidade de propagação de onda ultrassônica (VPU), resistência à compressão e à tração. Os concretos foram ensaiados em temperatura ambiente e após aquecimento de 300°C, 600°C e 900°C em forno mufla. Os resultados da MEV mostraram a má dispersão dos NTCs e falta de homogeneidade no nanomaterial no concreto. Não foram identificadas diferenças significativas entre a dispersão dos dois tipos de NTCs. Não há diferença nos resultados de massa específica, índice de vazios e VPU para os traços NTC FUN e NTC NF em todas as temperaturas estudadas. Não há diferença entre a perda de massa em 300°C e 600°C dos traços com adição de NTCs. Na temperatura de 900°C, a perda de massa do traço NTC NF foi superior ao traço NTC FUN. Não há diferença entre a absorção de água dos traços com adição de NTCs nas temperaturas ambiente, 300°C e 600°C. Em 900°C, a absorção do traço NTC NF foi superior ao traço NTC FUN. Na temperatura ambiente, os resultados de resistência à compressão dos traços com adição de NTCs foi semelhante. Quanto às resistências residuais à compressão, o traço NTC FUN apresentou melhor desempenho na temperatura de 300°C, possivelmente devido à forte ligação entre os grupos funcionais dos NTCs funcionalizados com a matriz cimentícia. Na temperatura ambiente e após a exposição a temperaturas elevadas não houve diferença na resistência à tração dos traços NTC FUN e NTC NF. Pode-se concluir que a adição de NTCs funcionalizados melhora o comportamento mecânico do concreto no início da exposição a temperaturas elevadas em situações de incêndio, mas mais trabalhos são recomendados para entender os fenômenos por trás da dispersão desse material.
Abstract: Carbon nanotubes (CNTs) have excellent mechanical properties. When applied to concrete, they function as reinforcement, improving the microstructure of the matrix and preventing the propagation of cracks. However, there are still research gaps involving the behavior of CNTs at high temperatures, an important topic in order to guarantee human safety and the preservation of buildings in the event of fire. Within this context, the objective of this research is to evaluate the thermomechanical behavior of a concrete with the addition of functionalized and nonfunctionalized CNTs. For this purpose, three types of concrete were tested: conventional (REF), with functionalized CNTs (NTC FUN) and with non-functionalized CNTs (NTC NF); both at a content of 0.15% in relation to the cement mass. Scanning electron microscopy (SEM), specific mass, absorption, void index, determination of ultrasonic wave propagation speed (VPU), compressive and tensile strength were carried out. The concretes were tested at room temperature and after heating to 300°C, 600°C and 900°C in a muffle furnace. The SEM results showed the poor dispersion of CNTs and lack of homogeneity in the nanomaterial in the concrete. No significant differences were identified between the dispersion of the two types of CNTs. There is no difference in the specific mass, void ratio and VPU results for the NTC FUN and NTC NF traces at all temperatures studied. There is no difference between the mass loss at 300°C and 600°C of the traces with the addition of CNTs. At a temperature of 900°C, the mass loss of the NTC NF mix was greater than that of the NTC FUN mix. There is no difference between the water absorption of traces with the addition of CNTs at room temperatures, 300°C and 600°C. At 900°C, the absorption of the NTC NF trace was higher than the NTC FUN trace. At room temperature, the compressive strength results of the traces with the addition of CNTs were similar. Regarding residual compressive strength, the NTC FUN mix showed better performance at a temperature of 300°C, possibly due to the strong bond between the functional groups of the CNTs functionalized with the cementitious matrix. At room temperature and after exposure to high temperatures there was no difference in the tensile strength of the NTC FUN and NTC NF traces. It can be concluded that the addition of functionalized CNTs improves the mechanical behavior of concrete at the beginning of exposure to high temperatures in fire situations, but further work is recommended to understand the phenomena behind the dispersion of this material.
Palavras-chave: Nanotubos de carbono
Funcionalização
Concreto
Temperaturas elevadas
Incêndio
Carbon nanotubes
Functionalization
Concrete
High temperatures
Fire
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PEC)
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/16653
Data do documento: 18-Dez-2023
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Civil (Dissertações)



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