Compartilhamento |
|
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22148
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Avaliação do uso de blendas de cinza volante e metacaulinita nas propriedades físicas, mecânicas e desgaste por erosão de compósitos cimentícios do tipo strain hardening |
Título(s) alternativo(s): | Evaluation of using fly ash and metakaolin blends on the physical, mechanical and erosion wear properties of strain hardening cementitious composites |
Autor: | Rangel, Rhuan Cardoso |
Primeiro orientador: | Magalhães, Margareth da Silva |
Primeiro membro da banca: | Souza, Regina Helena Ferreira de |
Segundo membro da banca: | Goliath, Kíssila Botelho |
Terceiro membro da banca: | Lima, Paulo Roberto Lopes |
Resumo: | O processo de erosão tem grande influência na perda de vida útil e destruição das construções. A utilização de compósitos cimentícios como camada de reparo superficial pode apresentar melhora nas características de resistência ao desgaste. Com o objetivo de analisar o impacto de blendas de cinza volante e metacaulinita, no desempenho de compósitos cimentícios reforçados com fibras de PVA, foram produzidas 6 misturas com diferentes teores de cinza volante e metacaulinita, ou seja 0% + 50% (MC50), 10% + 40% (MC40CV10), 20% + 30% (MC30CV20), 30% + 20% (MC20CV30) e 40% + 10% (MC10CV40) e 50% + 0% (CV50). Nestas misturas o teor de cimento em relação ao material cimentício (em massa) é fixado em 50%. Além disso, foram produzidas outras duas misturas de referência (CV1 e CV2), com somente cinza volante, como material cimentício suplementar, e diferentes teores de água/material cimentício. A proporção em massa de cinza volante/material cimentício nestas duas misturas foi de 55%. Os resultados dos ensaios na matriz indicam que a mistura com 10% de cinza volante e 40% de metacaulinita, MC40CV10, apresentou menor porosidade e aumento da massa específica, resistência à compressão e tenacidade, destacando sua maior capacidade de absorver energia antes de fraturar. Os resultados dos ensaios nos compósitos também demonstraram que a mistura MC40CV10 apresentou maior massa específica, resistência à compressão e módulo de elasticidade. Por outro lado, a mistura CV50, embora mantendo uma resistência à compressão significativa, se distingue por sua mais elevada capacidade de deformação na flexão e tração direta. Vale ressaltar que todos os compósitos produzidos apresentaram um comportamento de strain hardening quando submetidos a esforços de tração direta, com capacidade de deformação entre 1,5% e 2,9% e resistência pós-fissuração entre 3,6 MPa e 5,6 MPa. Na flexão, os compósitos também apresentaram elevada capacidade de deflexão (entre 10,8mm e 26,9mm) e tensão máxima pós-fissuração entre 7,8 e 9 MPa. No desgaste por erosão os compósitos CV50, MC10CV40 e MC50 apresentaram os menores desgastes por erosão, após 72 h de ensaios. Já os desgastes iniciais, após 12h de ensaios, foram menores nas misturas MC50 e MC40CV10, que também apresentaram elevados valores de dureza superficial. Vale ressaltar que a camada de reparo com 2,5 cm de espessura não foi suficiente, uma vez que o desgaste atingiu a superfície do concreto em pontos distintos após 48h de ensaios. Os resultados também indicam que a redução do teor de água nas misturas, com somente cinza volante, foi benéfica para a redução da porosidade, aumento da resistência à compressão e da resistência à erosão. |
Abstract: | The erosion process has a significant influence on the loss of lifespan and destruction of buildings. The use of fiber reinforced cementitious composites, as concrete repair can improve superficial wear strength. With the aim of analyzing the impact of fly ash and metakaolin blends on the performance of PVA fiber-reinforced cementitious composites, six mixtures with blend of fly ash (FA) and metakaolin (MC) were produced. The mixtures had 0% FA + 50% MC (MC50), 10%FA + 40% MC (MC40CV10), 20% FA + 30% MC (MC30CV20), 30% FA + 20% MC (MC20CV30), 40% FA + 10% MC (MC10CV40), and 50% FA + 0% MC (CV50). In all mixtures, the cement content relative to the cementitious material (by mass) was fixed at 50%. Additionally, two others mixtures (CV1 and CV2) were produced, with only fly ash as supplementary cementitious material, and different water-to-cementitious material ratios. In CV1 and CV2 mixtures, the fly ash to cementitious material ratio was 55%. The results of the experimental tests on the composite matrix indicate that the mixture with 50%metakaolin (MC50%) and 10% fly ash and 40% metakaolin (MC40CV10), showed highest compression strength and toughness, highlighting its greater capacity to absorb energy before fracturing. The results of the composites tests also demonstrated that the MC40CV10 mixture exhibited higher density, compression strength, and modulus of elasticity. On the other hand, the CV50 mixture, although maintaining significant compression strength, showed higher strain and deflection capacity under bending and direct tension. It is worth noting that all composites exhibited strain-hardening behavior when subjected to direct tension, with strain capacities between 1.5% and 2.9% and tensile strengths between 3.6 MPa and 5.6 MPa. Under bending loads, the composites also showed high deflection capacities (between 10.8 mm and 26.9 mm) and flexural strengths between 7.8 and 9 MPa. Under erosion wear, the CV50, MC10CV40, and MC50 composites exhibited the lowest erosion wear after 72 hours of testing. However, initial wear, after 12 hours of testing, was lower on the MC50 and MC40CV10 mixtures, which also showed more elevated surface hardness. In addition, 2.5 cm thick repair layer was not sufficient, because the wear reached the concrete surface at distinct points, after 48 hours of testing. The results also indicate that reducing the water content in composite was beneficial to reduce porosity, increasing compressive strength and erosive wear strength. |
Palavras-chave: | Civil engineering Cement Erosion Concrete - Aditives Strength of materials Engenharia civil Cimento Erosão Concreto - Aditivos Resistência de materiais |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | RANGEL, Rhuan Cardoso. Avaliação do uso de blendas de cinza volante e metacaulinita nas propriedades físicas, mecânicas e desgaste por erosão de compósitos cimentícios do tipo strain hardening. 2023. 155 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Faculdade de Engenharia, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22148 |
Data de defesa: | 13-Dez-2023 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Civil |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertação - Rhuan Cardoso Rangel - 2024 - Completo.pdf | 4,63 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar | |
Termo - Rhuan Cardoso Rangel - 2024.pdf | 968,36 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia | |
CRN - Rhuan Cardoso Rangel - 2024.pdf | 242,61 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.