Publicação
Extending the potentialities of the near surface mounted strengthening technique for fire scenarios using cement-based adhesives
| Resumo: | Com a crescente consciência global sobre os impactos ambientais da indústria da construção, e especialmente a considerável contribuição deste setor para as emissões de CO₂ e o aquecimento global, torna-se de extrema importância prolongar a vida útil das estruturas existentes. Os compósitos reforçados com fibras de carbono (CFRP) são amplamente reconhecidos como materiais altamente eficazes para o reforço e reabilitação de estruturas de betão armado. A técnica de reforço próximo da superfície (NSM: Near Surface Mounted) tem sido utilizada ao longo das últimas duas décadas como um método eficiente para este propósito. Esta técnica beneficia das excelentes propriedades dos adesivos poliméricos, como as resinas epóxi, para assegurar uma transferência eficiente de tensões entre o CFRP e o substrato de betão. Contudo, a vulnerabilidade das matrizes poliméricas a altas temperaturas tem incentivado os investigadores a desenvolver adesivos à base de cimento (CBA: Cement-Based Adhesives) para sistemas NSM CFRP, especialmente para aplicações em que a segurança contra incêndios é uma preocupação. Embora tenham sido feitos avanços no desempenho de aderência de sistemas NSM CFRP utilizando CBA, recorrendo a laminados de CFRP revestidos com areia, abordagens sustentáveis alternativas devem ser investigadas. Esta tese teve como objetivo ampliar o conhecimento atual sobre a aplicação de CBA para sistemas de reforço NSM com CFRP. O primeiro objetivo foi o desenvolvimento de CBA e avaliação experimental do seu desempenho físico e mecânico. O segundo objetivo foi dedicado ao desenvolvimento de um sistema de revestimento com areia capaz de aumentar a rugosidade dos laminados de CFRP e sua ligação ao CBA. O desempenho de aderência do sistema proposto foi avaliado por meio de ensaios de arranque direto em condições ambientais e termomecânicas. O sistema alternativo com desempenho de aderência comprovado foi então aplicado no reforço à flexão de estruturas de BA sujeitas a temperaturas elevada, e sua eficiência foi aferida experimentalmente. Por fim, foram investigados aspetos ambientais do uso de materiais cimentícios como adesivos em sistemas NSM CFRP. Esta investigação demonstrou que a utilização de laminados de CFRP revestidos com areia e ligados ao substrato com CBA segundo a técnica NSM é eficiente no reforço à flexão de elementos de betão armado, particularmente em situações onde a segurança contra incêndios é um fator crucial. As vantagens ambientais deste sistema foram demonstradas. |
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| Autores principais: | Mohammadi-Firouz, Reza |
| Assunto: | Compósito reforçado com fibra de carbono (CFRP) Adesivo cimentício (CBA) Desempenho sob temperaturas elevadas Betão armado (RC) Reforço próximo da superfície (NSM) Carbon fiber reinforced polymer (CFRP) Cement-based adhesive (CBA) Fire performance Reinforced concrete (RC) strengthening Near surface mounted (NSM) Engenharia e Tecnologia::Engenharia Civil |
| Ano: | 2025 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | Com a crescente consciência global sobre os impactos ambientais da indústria da construção, e especialmente a considerável contribuição deste setor para as emissões de CO₂ e o aquecimento global, torna-se de extrema importância prolongar a vida útil das estruturas existentes. Os compósitos reforçados com fibras de carbono (CFRP) são amplamente reconhecidos como materiais altamente eficazes para o reforço e reabilitação de estruturas de betão armado. A técnica de reforço próximo da superfície (NSM: Near Surface Mounted) tem sido utilizada ao longo das últimas duas décadas como um método eficiente para este propósito. Esta técnica beneficia das excelentes propriedades dos adesivos poliméricos, como as resinas epóxi, para assegurar uma transferência eficiente de tensões entre o CFRP e o substrato de betão. Contudo, a vulnerabilidade das matrizes poliméricas a altas temperaturas tem incentivado os investigadores a desenvolver adesivos à base de cimento (CBA: Cement-Based Adhesives) para sistemas NSM CFRP, especialmente para aplicações em que a segurança contra incêndios é uma preocupação. Embora tenham sido feitos avanços no desempenho de aderência de sistemas NSM CFRP utilizando CBA, recorrendo a laminados de CFRP revestidos com areia, abordagens sustentáveis alternativas devem ser investigadas. Esta tese teve como objetivo ampliar o conhecimento atual sobre a aplicação de CBA para sistemas de reforço NSM com CFRP. O primeiro objetivo foi o desenvolvimento de CBA e avaliação experimental do seu desempenho físico e mecânico. O segundo objetivo foi dedicado ao desenvolvimento de um sistema de revestimento com areia capaz de aumentar a rugosidade dos laminados de CFRP e sua ligação ao CBA. O desempenho de aderência do sistema proposto foi avaliado por meio de ensaios de arranque direto em condições ambientais e termomecânicas. O sistema alternativo com desempenho de aderência comprovado foi então aplicado no reforço à flexão de estruturas de BA sujeitas a temperaturas elevada, e sua eficiência foi aferida experimentalmente. Por fim, foram investigados aspetos ambientais do uso de materiais cimentícios como adesivos em sistemas NSM CFRP. Esta investigação demonstrou que a utilização de laminados de CFRP revestidos com areia e ligados ao substrato com CBA segundo a técnica NSM é eficiente no reforço à flexão de elementos de betão armado, particularmente em situações onde a segurança contra incêndios é um fator crucial. As vantagens ambientais deste sistema foram demonstradas. |
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