Effect of elevated temperatures on the bond between concrete and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) installed according to Near Surface Mounted (NSM) technique

Orientador: Armando Lopes Moreno JuniorDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Nas últimas décadas, o uso de Polímero Reforçado com Fibras (PRF) no reforço de estruturas de concreto armado vem ganhando popularidade devido as suas destacadas propriedades, como alta resistência, baixo peso específico e durabilidade. Entretanto, seu uso ainda é limitado pelo comportamento em situação de incêndio, visto a severa degradação que o sistema sofre quando exposto a elevadas temperaturas. Uma das principais consequências da ação térmica é a perda da aderência entre o compósito e o concreto, associada, principalmente, a degradação da resina utilizada na colagem do material. O presente trabalho avaliou experimentalmente o efeito de elevadas temperaturas na aderência residual do concreto reforçado com laminado de Polímero Reforçado com Fibras de Carbono (PRFC) instalado segundo a técnica Near Surface Mounted (NSM). A aderência foi avaliada mediante ensaios de arrancamento em flexão, baseados no método de ensaio proposto pelo documento RILEM RC 05 (1982). Inicialmente foram realizados seis ensaios em temperatura ambiente, de modo a determinar a influência do comprimento de aderência. Posteriormente, dez amostras foram aquecidas em diferentes patamares de temperatura (50 °C até 250 °C). Por fim, foi avaliada a aderência das amostras pós aquecimento, de modo a determinar a redução de suas propriedades função da temperatura. Em relação à temperatura ambiente, a maior tensão de aderência foi obtida com um comprimento de ancoragem de 120 mm - valor assumido nas demais etapas do programa. Quanto ao programa térmico, verificou-se que a temperatura de transição vítrea (Tg) foi alcançada na resina no patamar de 100 °C. Alterações na coloração da resina foram visualizadas nos patamares de 200 °C e 250 °C. Em relação à aderência pós-aquecimento, a tensão variou em função do patamar atingido. Aos 50 °C, antes de atingir a Tg, o sistema apresentou um acréscimo de 7,3 % na tensão de aderência, principalmente devido a cura posterior promovida pelo resfriamento pós-aquecimento. Posteriormente, as tensões desenvolvidas diminuíram significativamente, chegando a 45,1 % do valor inicial aos 150 °C. A presente dissertação ressalta o efeito da ação térmica no reforço com PRFC, visto que, mesmo em baixos patamares, o sistema já perdeu grande parte de suas propriedades aderentesAbstract: In the last decades, the use of Fiber Reinforced Polymer (FRP) in the strengthening of reinforced concrete structures has been gaining popularity due to its outstanding properties, such as high strength, low specific weight and durability. However, its use is still limited by its behavior in fire, seen the severe degradation that the system suffers when exposed to elevated temperatures. One of the main consequences of the thermal action is the loss of bond between composite and concrete associated, mainly due to the degradation of the resin used in the for bonding the material. The present study evaluated the effect of elevated temperatures on the residual bond of concrete strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) laminate installed according to the Near Surface Mounted (NSM) technique. Bond was evaluated by means of beam pullout test, based on the test method proposed by RILEM RC 05 (1982) document. Initially, six tests were conducted at room temperature, in order to determine the influence of the bond length. After, ten samples were heated at different target temperatures (50 °C to 250 °C). Lastly, bond after heating was evaluated, in order to determine the reduction properties in function of temperature. In relation to room temperature, higher bond strength was obtained with an anchorage length of 120mm - value assumed for the other experimental parts. About the thermal program, it was verified that glass transition temperature (Tg) was reached in the resin at the target temperature of 100 °C. Color changes in the resin were observed at the target temperatures of 200 °C and 250 °C. In relation to bond after heating, the bond strength according to the reached temperature. At 50 °C, before reaching the Tg, the system presented an increase of 7,3 % in the bond strength, mostly due to the post-curing promoted by cooling. After, the bond strength reduced significantly, reaching 45,1 % of initial value at 150 °C. This present work highlights the effects of thermal action in CFRP, since, even in lower temperatures, the system lost most of its bond propertiesMestradoEstruturas e GeotécnicaMestre em Engenharia Civil05-P-04770/2018CAPE