Betão reforçado por nanotubos de carbono

Abstract

O reforço do betão com fibras tem sofrido grandes avanços ao longo dos últimos anos. Estes avanços tornaram possível a introdução de nanotubos de carbono, permitindo o controlo da fissuração a uma escala nanométrica. As fibras têm ganho cada vez mais espaço às armaduras convencionais, tendo em vista o reforço do betão, na construção civil, devido às suas excelentes propriedades, mecânicas, físicas e químicas. Entre os vários materiais fibrosos que têm sido testados como reforço do betão, têm emergido os nanotubos de carbono. Estes destacam-se pelo seu elevado módulo de elasticidade, baixa densidade e boa condutividade elétrica, que possibilitam o aumento das propriedades mecânicas da argamassa. O presente trabalho, numa primeira fase, aborda a utilização das fibras como reforço no betão, identificando as principais fibras utilizadas, assim como as suas principais propriedades, vantagens e desvantagens. De seguida, é executado desenvolvimento experimental onde é estudada a técnica de dispersão dos nanotubos de carbono em água. Posteriormente, procedeu-se à elaboração dos provetes de argamassa, onde a adição dos nanotubos de carbono dissolvidos em água é adicionada de forma manual ao cimento. Por fim, realizam-se ensaios à flexão e compressão em argamassas que contêm nanotubos de carbono, assim como ensaios de porosidade. Tanto a elaboração dos provetes como a realização dos ensaios foram executados com base nas Normas Europeias. A adequada dispersão dos nanotubos na matriz cimentícia é a chave para a melhoria das propriedades do betão. Com a inclusão dos nanotubos como reforço do betão obtiveram-se resultados satisfatórios, nomeadamente o grande aumento de rigidez que estes proporcionaram à argamassa, sem afetar a trabalhabilidade, assim como a diminuição da massa volúmica das mesmas. As amostras de argamassa que contêm nanotubos do tipo SWNT (single wall nanotubes) são as que apresentam melhores resultados.

Fiber-reinforced concrete has undergone major advances over the last years. The technical achievements turned possible the introduction of carbon nanotubes, allowing control of cracking at a nanometric scale. Fibers have increasingly gain space to conventional armour, in concrete reinforcements, due to their excellent mechanical, chemical and physical properties. Among several fibers already used as concrete reinforced, carbon nanotubes emerged as a promising solution. These stand out for their high modulus of elasticity, low density and good electrical conductivity, allowing the increase of mechanical properties of mortar. Within this research work, several percentages of carbon nanotubes have been studied when used as reinforcement of cimenticious composites. Moreover, functionalized carbon nanotubes have been also used to check for their influence on the mechanical properties. Several samples of mortar reinforced with carbon nanotubes have been prepared and tested under tensile and compression, according to the existing EN standards. The inclusion of nanotubes as concrete reinforcement led to satisfatory results, in particular, weight reduction and great increase of rigidity.