Estudo do desempenho físico-mecânico, elétrico e piezorresistivo de compósito cimentício autossensível produzido com resíduo de lona de freio e fibra de carbono

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, João Batista Lamari Palma e, 1981-
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/20031
Resumo: Orientador: Luísa Andréia Gachet
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spelling Estudo do desempenho físico-mecânico, elétrico e piezorresistivo de compósito cimentício autossensível produzido com resíduo de lona de freio e fibra de carbonoStudy of the physical-mechanical, electrical and piezoresistive performance of a self-sensing cement composite produced with brake lining waste and carbon fiberCompósito cimentícioCondutividade elétricaPiezorresistividadeResíduo de lona de freioFibras de carbonoCementitious compositeElectric conductivityPiezoresistivityBrake lining wasteCarbon fibersOrientador: Luísa Andréia GachetTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Faculdade de TecnologiaResumo: Grandes construções como túneis, barragens, pontes e arranha-céus, necessitam de avaliações frequentes para que suas condições de integridade e funcionalidade sejam preservadas. Para isto, existem sistemas de Monitoramento de Integridade Estrutural (MIE), os quais empregam o uso de sensores instalados na estrutura. Uma alternativa ou complemento ainda em estudo, tem sido o desenvolvimento de Compósitos Cimentícios Autossensíveis (CCAs), os quais são capazes de se automonitorarem sem o emprego de sensores. Muitos destes CCAs são baseados no efeito piezorresistivo, os quais necessitam que materiais eletricamente condutores sejam empregados na produção do concreto ou da argamassa. Ocorre que esses materiais em muitos casos comprometem as propriedades mecânicas do compósito, ou possuem alto custo. Nesse sentido, esta pesquisa teve por objetivo desenvolver um CCA na forma de argamassa estrutural mediante incorporação de resíduo de lona de freio e de fibra de carbono. Foram analisadas as propriedades físico-mecânicas, elétricas e piezorresistivas do CCA. Com isto foi possível constatar que o CCA com resíduo de lona de freio apresentou aumento em sua condutividade elétrica, bem como melhor resposta piezorresistiva, na comparação com o traço de referência, sem que houvesse perda significativa da resistência mecânica em substituições de até 40% da areia pelo resíduo. Em determinadas proporções o resíduo ajudou a atenuar a perda de resistência à compressão do CCA provocada pela fibra de carbono. O uso das técnicas de microscopia eletrônica de varredura e de espectroscopia de raios X por dispersão em energia, colaboram dentre outras questões na identificação das fibras presentes no resíduo, as quais foram responsáveis pelo ganho de resistência à tração na flexão do CCA. Com isto é possível concluir que o uso do resíduo de lona de freio tem potencial para produção experimental de CCA, visando inclusive reduzir o consumo de agregados naturais e o descarte das lonas de freio usadas. Isso pode representar uma redução de custos na produção do CCA e uma solução ambientalmente amigável, colaborando assim com os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da Organização das Nações Unidas (ONU). Outras pesquisas são necessárias para verificar de forma integral a viabilidade e a segurança para uso dos resíduos de lona de freio em compósitos cimentíciosAbstract: Several constructions such as tunnels, dams, bridges, and skyscrapers need frequent assessments so that their integrity and functionality conditions are preserved. In this case, there are Structural Health Monitoring (SHM) systems, which use sensors installed in the structure. An alternative, or complement still being studied, has been the development of Self-Sensing Cementitious Composites (SSCCs), which are able of self-monitoring without the use of sensors. Many of these SSCCs are based on piezoresistive effect, which require electrically conductive materials to be used in the production of concrete or mortar. It happens when these materials in many cases compromise the mechanical properties of the composite or have a high cost. In this sense, this research aimed to develop a SSCC in the form of structural mortar by incorporating brake lining waste and carbon fibers. The physical-mechanical, electrical, and piezoresistive properties of the SSCC were analyzed. Consequently, it was possible to verify that the SSCC with brake lining waste showed an increase in its electrical conductivity, as well as a better piezoresistive response, in comparison with the reference mix proportion, where there was no significant loss of mechanical strength in replacements of up to 40% of sand by waste. However, in certain proportions, the waste helped to mitigate the loss of compressive strength of the SSCC caused by the carbon fiber. The use of scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy techniques helped, among other things, to identify the fibers present in the waste, which were responsible for the increase in flexural strength of the SSCC. Therefore, it is possible to conclude that using of brake lining waste has the potential for experimental production of SSCC, even aiming to reduce the consumption of natural aggregates and the disposal of used brake linings. This can represent a cost reduction in the production of SSCC and an environmentally friendly solution, thus collaborating with the Objectives of Sustainable Development (SDGs) of the United Nations (UN). Further research is necessary to fully verify the viability and safety of using brake lining waste in cementitious compositesAbertoDoutoradoCiência dos MateriaisDoutor em TecnologiaCAPES001FAPESP2023/05479-4[s.n.]Gachet, Luísa Andréia, 1970-Lintz, Rosa Cristina CeccheUrsini, Edson LuizRamirez Bohorquez, Jose LuisForti, Nadia Cazarim da SilvaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de TecnologiaPrograma de Pós-Graduação em TecnologiaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva, João Batista Lamari Palma e, 1981-20242024-03-21T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (255 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/20031SILVA, João Batista Lamari Palma e. Estudo do desempenho físico-mecânico, elétrico e piezorresistivo de compósito cimentício autossensível produzido com resíduo de lona de freio e fibra de carbono. 2024. 1 recurso online (255 p.) 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