Sustentabilidade de estruturas de betão em ambiente marítimo com recurso a FRP

Abstract

Atualmente, a utilização de varões compósitos de fibra de vidro, GFRP, em estruturas de betão é considerada alternativa promissora face às armaduras convencionais de aço, especialmente em estruturas de betão sujeitas a ambientes agressivos. Explorar a oportunidade de utilizar a água do mar como água de mistura na conceção de estruturas de betão a construir em ambiente marítimo é também interessante. A distribuição de água doce no mundo não é uniforme, o que faz com que diversas regiões sofram de escassez hídrica. A produção de betão consome elevadas quantidades de água, caso seja possível substituir a água de mistura do betão isso será um importante contributo para mitigar o problema da escassez da água potável. Sendo assim, considera-se importante desenvolver estudos nesta área de interesse. É nesta linha que a presente dissertação se insere, procurado avaliar o comportamento de aderência entre os varões de GFRP e a matriz de betão e avaliar as propriedades mecânicas do betão a longo prazo quando se utiliza água do mar como água de mistura. O programa experimental que integra a presente dissertação inclui ensaios de arranque direto com o intuito de avaliar o comportamento de aderência entre o varão de GFRP e a matriz de betão de elevada resistência mecânica, quando é utilizada água potável e água do mar como água de mistura do betão. As variáveis em estudo foram: (i) diâmetro nominal do varão de GFRP; (ii) comprimento de amarração; (iii) idade do betão; e (iv) tipo de água utilizada na mistura do betão. A avaliação experimental da aderência realizou-se por intermédio de ensaio de arranque direto, Direct Pullout Test na literatura inglesa. Primeiramente, para se obter uma matriz de betão produzida em laboratório de elevada resistência mecânica, começou-se por realizar um estudo para o desenvolvimento e otimização da composição do betão a utilizar nos ensaios de arranque direto. A composição de betão a utilizar na avaliação experimental de aderência deve cumprir as seguintes premissas: (i) no estado fresco, apresentar elevada fluidez e estabilidade; (ii) no estado endurecido, apresentar resistência elevada. Adicionalmente, foi também realizada a caraterização mecânica dos varões de GFRP utilizados no presente programa experimental, por intermédio de ensaios de tração direta.

Nowadays, the use of fiberglass composite rods, GFRP, in concrete structures is considered as a promising alternative to conventional steel reinforcement, especially in concrete structures subjected to harsh environments. Exploring the opportunity to use sea water as mixing water in the design of concrete structures to be built in marine environment is also interesting. The distribution of fresh water in the word is not uniform, which causes several regions to suffer from water scarcity. The production of concrete consumes high amounts of water, if it is possible to replace the concrete mixing water an important contribution for alleviating the problem of the scarcity of drinking water will be given. Therefore, it is important to carry out studies in this domain area. It is in this line that the present master thesis is comprised, sought to evaluate the adhesion behavior between the GFRP rods and the concrete matrix and to evaluate the mechanical properties of the concrete in the long term when using sea water as mixing water. The experimental program that integrates the present master thesis includes direct pullout tests in order to evaluate the adhesion behavior between the GFRP rod and the high mechanical strength concrete matrix when drinking water and sea water are used as mixing water of the concrete. The variables under study are: (i) nominal diameter of the GFRP rod; (ii) embedment length; (iii) concrete age; and (iv) type of water used in the concrete mix. The experimental evaluation of the adhesion was carried out by direct pullout test in the English literature. Firstly, to obtain a concrete matrix produced in a laboratory with high mechanical strength, a study was carried out to develop and optimize the composition of the concrete to be used in the direct pullout tests. The concrete composition to be used in the experimental adhesion evaluation must comply with the following assumptions: (i) in the fresh state, it should show high fluidity and stability; (ii) in the hardened state, it should exhibit high strength. In addition, the mechanical characterization of the GFRP rods used in the present experimental program was also performed by means of direct tension tests.