BR112020021494B1

BR112020021494B1 - Pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga

Info

Publication number: BR112020021494B1
Application number: BR112020021494-9A
Authority: BR
Inventors: Ozlem TURKASLAN; Ilhan Izmit; Ugur Alparslan
Original assignee: Kordsa Teknik Tekstil Anonim Sirketi
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2023-10-03
Also published as: WO2019203756A2; EP3781396A2; EP3781396A4; WO2019203756A3; US20210238092A1; BR112020021494A2

Abstract

um pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga é desenvolvido com a presente invenção, e o referido pré-impregnado compreende uma matriz polimérica que compreende pelo menos dois componentes, e pelo menos uma fibra. além disso, um pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga é desenvolvido com a presente invenção, o referido pré-impregnado é usado para estruturas danificadas, estruturas com função estrutural modificada ou armadura em concretos.

Description

Campo Técnico

[001]A presente invenção se refere a um pré-impregnado adequado para uso na armadura de estruturas.

Antecedentes da Invenção

[002]O material de construção, que é formado pela mistura de tipos de areia e cascalho conhecidos como agregados homogeneamente com cimento e água de acordo com a tecnologia de fabricação com ou sem adição de aditivos químicos e minerais, está na forma de um plástico no início e ganha resistência ao solidificar e endurecer no tempo, é chamado de concreto. No setor da construção, o concreto é usado como material de suporte de carga, material de acabamento ou para fins estéticos. Em concretos usados como suporte de carga, as cargas aplicadas contínua ou descontinuamente no concreto criam tensões à flexão e tração. As referidas tensões causam danos no concreto com o tempo, e esses danos fazem com que a estrutura perca sua função e coloque em risco a segurança. O primeiro método de armadura aplicado na técnica para este fim é colocar no concreto aços conhecidos como armadura de modo a compensar as cargas a serem aplicadas no concreto e as tensões geradas por essas cargas, e o estado do concreto integrado ao aço é chamado concreto armado. No entanto, o método de armadura sendo em estrutura de aço causa problemas de manutenção dura e onerosa desses aços após a corrosão, o aço perdendo sua estrutura dúctil com o tempo e com baixa resistência à tração.

[003]De modo a evitar problemas oriundos das armaduras de aço na técnica, é recomendado o uso de materiais compósitos como elementos de armadura nas estruturas. O material compósito é um membro de armadura que é formado pela combinação de dois ou mais de materiais cujas propriedades e componentes químicos são diferentes uns dos outros e não podem ser dissolvidos uns nos outros em escala macro. Os materiais que são insolúveis em escala macro são a resina e a matriz polimérica formadora de fibras, e os materiais compósitos formados por sua combinação separadamente são usados como membros de armadura de concreto em estruturas. Uma das técnicas usadas na aplicação desses materiais compósitos nas estruturas é a aplicação com disposição em camadas manual, que é um método de colocar o tecido formado no molde previamente preparado e sobrepor a resina formando a matriz sobre a fibra por meio de simples ferramentas manuais, tal como pincel. Os materiais compósitos produzidos com esse método são usados na indústria automotiva, de transporte, de defesa e de construção. Um exemplo desses é divulgado no documento de Patente Japonesa N° JP2000000896A, em que um material compósito fabricado de tecidos, tecidos de fibras de vidro ou aramida e resinas termofixadas, é usado como membro de armadura por disposição em camadas manual. Porém, embora o método de disposição em camadas manual possua etapas de processo simples, os problemas das aplicações realizadas com o referido método não estão em uma qualidade padrão devido a erros oriundos da execução do trabalho, exigência de mão de obra extra, não podendo proporcionar homogeneidade em todo o material, os componentes dentro do membro de armadura sendo excessivamente corrosivos, cáusticos em caso de contato com a pele e a respiração e surgimento de contaminação com o referido método.

[004]Uma das tecnologias desenvolvidas devido às desvantagens acima mencionadas do material compósito produzido com método de disposição em camadas na técnica são os pré-impregnados. Os pré-impregnados são compósitos que estão prontos para uso umedecendo as fibras com resinas antes e não são endurecidos. Os referidos materiais compósitos são formados por resina e fibra, que é um aditivo que não pode ser dissolvido um no outro e misturado entre si. Embora a fibra dentro do referido material compósito forneça a dureza e a rigidez ao material, o material de resina plástica permite que a fibra tenha integridade, seja conectada entre si, que a carga seja distribuída entre as fibras, e a fibra seja protegida de fatores químicos e condições atmosféricas. Um exemplo do uso de pré-impregnados como um membro de armadura para construções no estado da técnica é divulgado no documento N° JP7111080B. No documento, não são divulgados quais componentes formam o pré-impregnado, método de aplicação e as propriedades mecânicas que o concreto tem após a aplicação.

[005]O membro de armadura usado nos documentos conhecidos no estado da técnica não pode exibir o desempenho desejado em termos de uso. A saber, os componentes excessivamente corrosivos no compósito que é um membro de armadura têm danos significativos para a pele se entrar em contacto, para o trato respiratório se for respirado e para o ambiente. Uma vez que os materiais fibrosos entre os componentes compósitos são aplicados pela mão durante o envelopamento, o tempo de geleificação da resina é excedido, a qualidade do envelopamento diminui e o tempo de envelopamento aumenta. A variação da viscosidade do epóxi, que é um dos componentes compósitos, de acordo com as condições climáticas afeta o processo de aplicação e tem sido insuficiente para padronizar a quantidade de material que é usado e para obter um envoltório homogêneo.

Sumário da Invenção

[006]Um pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga é desenvolvido com a presente invenção, e o referido pré- impregnado compreende uma matriz polimérica que compreende pelo menos duas resinas, e pelo menos uma fibra.

[007]Além disso, um pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga é desenvolvido com a presente invenção, o referido pré-impregnado é usado para estruturas danificadas, estruturas com função estrutural modificada ou armadura em concretos.

[008]Por meio do pré-impregnado desenvolvido com a invenção e adequado para uso em concreto armado ou um material de suporte de carga, a segurança ocupacional é garantida, a aplicação pode ser feita sem exceder o tempo de geleificação e, portanto, uma alta qualidade de envelopamento pode ser alcançada. Além disso, os tempos de envelopamento sendo curtos permitem que a viscosidade do epóxi, que é um dos componentes compósitos, não mude devido às condições climáticas, evitando assim que o processo de aplicação seja afetado negativamente. A quantidade de material usada é padronizada, e o envelopamento homogêneo é obtido. Enquanto o custo do trabalho é reduzido, a qualidade é aumentada com a referida aplicação.

Sumário da Invenção

[009]O objetivo da presente invenção é desenvolver um pré- impregnado a fim de padronizar a propriedade de armadura que é obtida pelas fibras previamente umedecidas com resina.

[0010]Outro objetivo da presente invenção é desenvolver um pré-impregnado de modo a homogeneizar a qualidade do envelopamento e o estado de adesão ao longo da coluna durante o envelopamento.

[0011]Ainda outro objetivo da presente invenção é desenvolver um pré-impregnado que permite padronizar as quantidades de umedecimento dos fios umedecidos.

[0012]Ainda outro objetivo da presente invenção é desenvolver um pré-impregnado que permite minimizar custos e riscos de segurança ocupacional, proporcionando economia de trabalho e usando materiais em quantidade ideal.

Descrição das Figuras

[0013]A Figura 1 é a vista do gráfico de granulometria formado como resultado do gráfico de teste agregados projetados usados na fabricação de concreto compatível com a norma EN 1766-2000, de modo que o maior tamanho de agregado será de 16-20 mm.

[0014]A Figura 2 é a vista do gráfico de comparação entre o comportamento de quebra de amostras de concreto com pré- impregnado sob efeito de flexão e o comportamento de quebra do concreto de referência.

[0015]A Figura 3 é a vista de concreto normal projetado como C30 e amostra de concreto armado envolvida 2 vezes.

Descrição da Invenção

[0016]O concreto que é feito de mistura de agregado, cimento e água é comumente usado como material de construção. Com o tempo, ocorrem danos no concreto devido às condições ambientais, ao conteúdo do concreto e às desvantagens causadas pelos erros de aplicação. Soluções foram encontradas no estado da técnica para a redução desses danos antes ou armadura dos concretos danificados. Uma dessas soluções é formar o concreto armado com armadura de aço nas estruturas de concreto, e assim o concreto é armado. Portanto, a corrosão dos aços no concreto armado, sendo pesados e com baixa resistência à tração, não é suficiente para obter o comportamento dúctil do concreto. Outra solução para esse problema é desenvolver um material compósito fabricado a partir de fibras e resinas poliméricas, o referido material compósito é aplicado na superfície do concreto pelo método de disposição em camadas manual. Porém, os materiais compósitos aplicados com esse método não sendo homogêneos e não podendo fornecer uma qualidade padrão fazem com que sejam caros e prejudiciais ao meio ambiente. Um pré- impregnado adequado para uso na armadura do concreto ou um material de suporte de carga é desenvolvido com a presente invenção.

[0017]O pré-impregnado que é desenvolvido com a presente invenção compreende uma matriz polimérica compreendendo pelo menos duas resinas (de preferência na razão de 50-70% em relação ao peso total do pré-impregnado) e pelo menos uma fibra (de preferência carbono) (de preferência na razão de 30-50% em relação ao peso total do pré-impregnado).

[0018]Uma vez que a razão de fibra/resina do pré-impregnado desenvolvido com a presente invenção, o suporte de carga máxima é alcançado no uso de material unitário. As camadas de pré-impregnado são preparadas para serem curadas com a aplicação do pré-impregnado desenvolvido com a presente invenção na superfície do concreto ou de um material a ser armado. O pré-impregnado que é desenvolvido é curado com temperatura e pressão.

[0019]Em uma modalidade preferida da invenção, as referidas pelo menos duas resinas são selecionadas do grupo que consiste em epóxi, composto fenólico, poliuretano, viniléster, poliéster ou combinações dos mesmos.

[0020]Em outra modalidade preferida da presente invenção, a referida fibra é fabricada a partir de uma fibra selecionada do grupo que consiste em carbono, aramida, vidro, poliéster, polietileno, náilon, poliolefina ou combinações dos mesmos. A vida útil do pré-impregnado desenvolvido é de 1-1 ano a - 10°C/- 20°C e a vida operacional sob condições ambientais é de 3-6 semanas. Tabela 1

[0021]Uma aplicação da presente invenção é mostrada na Tabela 2, em que a referida fibra é carbono tendo número de filamentos de 12k. Além disso, a resistência do referido carbono é de 5000 MPa e seu módulo de elasticidade é de 250 GPa. Tabela 2

[0022]O pré-impregnado que é desenvolvido com a presente invenção é aplicado na superfície de concreto ou no material de suporte de carga sem interstício.

[0023]O pré-impregnado que é desenvolvido com a presente invenção é usado em construções de armadura com função estrutural modificada ou concretos.

[0024]Em outra modalidade da presente invenção, a composição de um concreto armado com o pré-impregnado é mostrada na Tabela 3, em que o referido concreto compreende cimento Portland (de preferência CEM I 42,5 R), água e ar. A razão de água/cimento do referido cimento Portland em peso é, de preferência, 0,40-0,65. Além disso, o volume do cimento Portland está na faixa de 49,04-79,62 dm3, e seu peso está entre 154-250 kg. O peso específico do cimento é 3,14 g/dm3. As quantidades usadas para a produção de 1 m3 de concreto, em que o pré-impregnado desenvolvido pela presente invenção é aplicado, são fornecidas na Tabela 4. Tabela 3 Tabela 4

[0025]Em outra modalidade da presente invenção, as propriedades agregadas no conteúdo de um concreto armado com o referido pré-impregnado foram examinadas, e os resultados obtidos com os experimentos são mostrados na Tabela 5. Além disso, o gráfico de granulometria formado como resultado do gráfico de teste de projetar agregados usados na fabricação de concreto compatível com a norma EN 1766-2000, de modo que o maior tamanho de agregado será de 16-20 mm, é mostrado na Figura 1. Tabela 5

[0026]Em outra modalidade da presente invenção, os resultados obtidos como um resultado da aplicação do teste ASTM C 1609 (Medindo a resistência à tração flexional) na viga de um concreto armado com pré-impregnado são expressados na Tabela 6. Amostras numeradas como 1 e 2 foram readaptados com o mesmo método e os mesmos materiais, e são fundidos com a mesma configuração de mistura, e os resultados são projetados para estarem em uma determinada faixa de valores. Nos testes realizados, os tamanhos de amostra da viga de concreto foram determinados em 15*15*50 cm e o vão efetivo é de 45 cm. Após esse experimento, o comportamento do concreto após o primeiro ponto de quebra (área sob a curva flexão-deslocamento) sob os efeitos de tração devido à flexão e a taxa de ductilidade foram calculados a partir da geometria da amostra. A taxa de ductilidade do concreto armado com pré-impregnado é calculada como mínimo 74, e a taxa de ductilidade do concreto de referência é de 20-25. A taxa de ductilidade do concreto aplicado com pré-impregnado como material de armadura com a presente invenção é 3 vezes a do concreto de referência. O gráfico de comparação do comportamento de quebra dos referidos concretos readaptados com pré-impregnado sob efeito de flexão e o comportamento de quebra do concreto de referência é mostrado na Figura 2. De acordo com isso, enquanto a capacidade de suporte do concreto de referência diminui, a capacidade de suporte do concreto armado com pré-impregnado é 3 vezes maior que o concreto de referência.

[0027]Os testes de resistência à compressão média foram realizados entre o referido concreto normal e o concreto armado com o pré-impregnado, e os resultados são apresentados na Figura 4. A resistência à compressão média entre as amostras gêmeas do concreto projetado como C30 aumentou de 29,9 MPa para 60,58 MPa. Tabela 6

[0028]Por meio do pré-impregnado desenvolvido com a invenção e adequado para uso em concreto armado ou um material de suporte de carga, a segurança ocupacional é garantida, a aplicação pode ser feita sem exceder o tempo de geleificação e, portanto, uma alta qualidade de envelopamento pode ser alcançada. Além disso, os tempos de envelopamento sendo curtos permitem que a viscosidade do epóxi, que é um dos componentes compósitos, não varie devido às condições climáticas, evitando assim que o processo de aplicação seja afetado negativamente. A quantidade de material usada é padronizada e o envelopamento homogêneo é obtido. Enquanto o custo do trabalho é reduzido, a qualidade é aumentada com a referida aplicação.

Claims

1. Pré-impregnado adequado para uso a fim de realizar armadura em um concreto ou um material de suporte de carga, compreendendo uma matriz polimérica compreendendo pelo menos duas resinas e pelo menos uma fibra, caracterizado pelo fato de que a referida matriz polimérica está na razão de 50-70% em peso em relação ao peso total do pré-impregnado e a referida fibra tem uma razão de 30-50% em peso em relação ao peso total do pré-impregnado.

2. Pré-impregnado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o referido pré-impregnado é curado com temperatura e pressão.

3. Pré-impregnado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as referidas pelo menos duas resinas são selecionadas do grupo que consiste em epóxi, composto fenólico, poliuretano, viniléster, poliéster ou combinações dos mesmos.

4. Pré-impregnado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida fibra é fabricada de carbono, aramida, vidro, poliéster, polietileno, náilon, poliolefina ou combinações dos mesmos.

5. Pré-impregnado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida fibra é de carbono.

6. Pré-impregnado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é aplicado na superfície de concreto ou no material de suporte de carga sem interstício.