Alcançando excelentes desempenhos mecânicos/de ligação por nanocompósito epóxi como concreto

Aug 20, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 9157 (2023) Citar este artigo

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A ancoragem de vergalhões de aço em estruturas de concreto é um método comum na indústria de construção civil. Esta pesquisa se concentra em melhorar as propriedades mecânicas/de ligação do adesivo nanocompósito epóxi preparado usando tratamento de superfície de nano cargas de SiO2 por glicidoxipropiltrimetoxissilano (GPTMS). Para este propósito, as partículas de nano sílica foram silanizadas através de um método fácil de sol-gel em concentrações de silano de 1, 5, 10 e 20X (ou seja, X é a concentração estequiométrica de silano). As nanopartículas foram caracterizadas cuidadosamente pelas técnicas de FTIR, TGA, XRD e XPS. Verificou-se que a maior proporção de enxertia de GPTMS foi obtida na concentração de silano de 10X. As nanopartículas puras e silanizadas foram adicionadas a uma resina epóxi bicomponente e comparadas quanto às propriedades de tração e compressão. Verificou-se que a modificação superficial da nanosílica causou melhoria na resistência, módulo, resistência à compressão e módulo de compressão em 56, 81, 200 e 66% em comparação com o adesivo epóxi puro e também em 70, 20, 17 e 21% em comparação com o adesivo epóxi puro. adesivo contendo nano sílica pura. Também causou melhoria de 40 e 25% na resistência ao arrancamento, aumento de 33 e 18% no deslocamento de arrancamento e 130 e 50% na energia de adesão em comparação com os adesivos contendo sílica pura e bruta, respectivamente.

O concreto é um dos materiais de construção mais valiosos encontrados onde quer que haja infraestrutura1,2,3,4. Os vergalhões, em forma de reforço, são utilizados para interligar a fundação e os pilares5,6,7. Além disso, outra das suas aplicações mais importantes na fundação é a implementação de coelhos para evitar juntas de construção em betão8. Para reforçar o concreto nas estruturas, as armaduras são conectadas com arame, para que o sistema de ancoragem fique firmemente fixado no concreto9,10.

A ligação entre cimento e vergalhão de aço desempenha um papel importante no comportamento físico-químico do sistema de ancoragem10,11. Em geral, as fissuras no concreto são geradas por tensões de tração, que podem ser resultantes de sobrecarga, mudanças de temperatura e retração, e resultaram em más ligações, deslizamento da armadura e falha da ancoragem12,13. Muitos esforços têm sido realizados para melhorar a adesão do vergalhão de aço no concreto de cimento, incluindo a aplicação de materiais poliméricos na superfície do vergalhão (por exemplo, revestimentos14, resinas epóxi15, etc.) e a modificação do desenho da mistura do concreto (por exemplo, com nanopartículas16, fibras17, etc.). ).

Geralmente os adesivos para concreto são divididos em dois tipos: à base de epóxi e à base de látex/polímero18. Este tipo de materiais são utilizados para reparar concreto, selar o concreto, aumentar as propriedades físico-químicas do concreto e conectar o concreto antigo ao novo19. Algumas das vantagens dos adesivos estruturais são o fortalecimento da estrutura e o aumento da ligação entre os materiais, utilização em ambientes úmidos, ligação de membros com seção transversal, resistência à corrosão e implementação rápida e fácil20,21. O plantio de vergalhões ou parafusos é um dos métodos mais comumente usados ​​na indústria da construção. Isto inclui uma ampla gama de ligações estruturais e não estruturais, bem como o fortalecimento das estruturas22,23. A partir daí, melhorar as propriedades adesivas é a técnica mais eficiente para prevenir danos estruturais através do fortalecimento da ligação metal-concreto24.

Atualmente, os adesivos à base de epóxi são dos adesivos mais populares para sistemas de ancoragem de vergalhões de aço, devido às suas altas forças de adesão, compactação rápida e excessiva, impermeabilidade à umidade, água do mar, esgoto e materiais petrolíferos, resistência significativa a vibrações e tensões estruturais e alta propriedades mecânicas19,25.

A partir de 1980, pesquisadores como Bloxham26, Van Gemert et al.27 e Swamy et al.28 realizaram estudos sobre o reforço de concreto com vergalhões de aço utilizando adesivos epóxi.