Development of cement matrix composites with continuous reinforcements of carbon fibers and glass fibers

Resíduos da área de engenharia civil decorrentes da recuperação de estruturas danificadas por agentes agressivos contribuem continuadamente para impactar o meio ambiente de maneira cada vez mais preocupante. O desenvolvimento de novas tecnologias que sejam aceitáveis do ponto de vista ambiental e financeiro provou ser um grande desafio na solução desse problema quando se compara o custo original e eficaz em médio e longo prazo ao custo da demolição, destinação desse material e reconstrução da obra. Para viabilizar a utilização de compósitos de fibras sintéticas como reforço resistente a ambientes agressivos em elementos de concreto, os aparatos de ensaio e os corpos de prova foram modificados e adaptados aos sistemas operacionais descritos pelas normas técnicas vigentes, a partir da concepção do uso de filamentos de fibra contínua. Dado o caráter inovador do trabalho, não se identificou uma norma que tratasse especificamente dos ensaios de flexão nem pullout com fibras contínuas em blocos de concreto. Portanto, para se conseguir um aproveitamento desse tipo de reforço que respondesse satisfatoriamente quando comparado às armaduras metálicas, foi aplicada uma rugosidade à superfície da haste para garantir sua aderência ao bloco de concreto. Pelo método de preparo de compósitos de matriz cimentícia proposto no presente estudo, foram determinados os valores da força de arrancamento dos reforços com fibras de carbono e vidro-AR, os quais, no caso das fibras de carbono, apresentaram aumentos significativos entre 76% e 158% e 47% e 120% respectivamente para concretos de resistência à compressão de 30 MPa (fcm 30) e 40 MPa (fcm 40) comparados com valores obtidos para barras de aço.In Civil Engineering, the waste from the recovery of structures that were damaged by aggressive agents continuously contribute to impact the environment in an increasingly concerning way. The development of new technologies that would be environmentally and financially acceptable has become a major challenge to solve that problem when one compares the medium and long term original and effective cost to the cost of demolition, destination of that material and rebuilding. To enable the use of synthetic fiber composites as a resistant reinforcement to aggressive environments in concrete elements, the test apparatus and the specimens were changed and suited to the operational systems described by current technical standards from the conception of the use of continuous fiber filaments. Given the innovative character of the present work, no standard specifically related to bending and pullout tests with continuous fibers in concrete blocks has been identified. Therefore, in order to obtain good use of that kind of reinforcement that would respond satisfactorily when compared to metallic bars, some rugosity was applied to the rod surface in order to ensure its adherence to the concrete block. The preparation method of cement matrix composites proposed in the present work has determined pullout strength values and reinforcement with carbon and AR glass fiber values, which, regarding carbon fibers, showed significant increase between 76% and 158% and 47% and 120% respectively for compression resistant concrete of 30 MPa (fcm 30) and 40 MPa (fcm 40) compared to the obtained values for steel bars