Alcançando excelentes desempenhos mecânicos/de colagem por nanocompósito epóxi como concreto

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 9157 (2023) Cite este artigo

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Detalhes das métricas

Ancorar vergalhões de aço em estruturas de concreto é um método comum na construção civil. Esta pesquisa se concentra em melhorar as propriedades mecânicas/de ligação do adesivo nanocompósito epóxi preparado usando tratamento de superfície de nano cargas de SiO2 por glicidoxipropiltrimetoxissilano (GPTMS). Para este propósito, as partículas de nano sílica foram silanizadas através de um método fácil de sol-gel em concentrações de silano de 1, 5, 10 e 20X (ou seja, X é a concentração estequiométrica de silano). As nanopartículas foram caracterizadas cuidadosamente pelas técnicas de FTIR, TGA, XRD e XPS. Verificou-se que a maior taxa de enxerto GPTMS foi obtida na concentração de silano de 10X. As nanopartículas puras e silanizadas foram adicionadas a uma resina epóxi bicomponente e foram comparadas quanto às propriedades de tração e compressão. Verificou-se que a modificação da superfície da nano sílica causou melhoria na resistência, módulo, resistência à compressão e módulo de compressão em 56, 81, 200 e 66% em comparação com o adesivo epóxi puro e também 70, 20, 17 e 21% em comparação com o nano sílica pura contendo adesivo. Também causou uma melhoria de 40 e 25% na resistência ao arrancamento, aumento de 33 e 18% no deslocamento do arrancamento e 130 e 50% na energia de adesão em comparação com os adesivos puros e contendo sílica bruta, respectivamente.

O concreto é um dos materiais de construção mais valiosos que se encontra onde quer que haja uma infraestrutura1,2,3,4. Os vergalhões, na forma de armadura, são utilizados para interligar a fundação e os pilares5,6,7. Além disso, outra de suas aplicações mais importantes na fundação é a implementação de coelhos para evitar juntas de construção em concreto8. Para reforçar o concreto nas estruturas, as armaduras são conectadas com arame, de forma que o sistema de ancoragem fique firme no concreto9,10.

A ligação entre o cimento e a armadura de aço desempenha um papel importante no comportamento físico-químico do sistema de ancoragem10,11. Em geral, as fissuras no concreto são geradas por tensões de tração, que podem ser resultantes de sobrecarga, mudanças de temperatura e retração, resultando em conexões ruins, deslizamento do vergalhão e falha da ancoragem12,13. Muitos esforços têm sido realizados para melhorar a adesão do vergalhão de aço no concreto de cimento, incluindo a aplicação de materiais poliméricos na superfície do vergalhão (por exemplo, revestimentos14, resinas epóxi15, etc.) ).

Geralmente os adesivos de concreto são divididos em dois tipos: à base de epóxi e à base de látex/polímero18. Este tipo de material é utilizado para reparar o concreto, selar o concreto, aumentar as propriedades físico-químicas do concreto e conectar o concreto velho ao novo19. Algumas das vantagens dos adesivos estruturais são o reforço da estrutura e aumento da ligação entre os materiais, utilização em ambientes úmidos, elementos de ligação com seção transversal, resistência à corrosão e rápida e fácil aplicação20,21. Plantar vergalhões ou parafusos é um dos métodos mais usados ​​na indústria da construção. Isso inclui uma ampla gama de conexões estruturais e não estruturais, bem como o reforço das estruturas22,23. A partir desse ponto de partida, melhorar as propriedades adesivas é a técnica mais eficiente para prevenir danos estruturais usando o reforço da ligação metal-concreto24.

Atualmente, os adesivos à base de epóxi são os adesivos mais populares para sistemas de ancoragem de vergalhões de aço, devido à sua alta resistência à adesão, compactação rápida e excessiva, impermeabilidade contra umidade, água do mar, esgoto e materiais petrolíferos, significativa resistência a vibrações e tensões estruturais e alta propriedades mecânicas19,25.

A partir de 1980, pesquisadores como Bloxham26, Van Gemert et al.27 e Swamy et al.28 realizaram estudos sobre a armadura de concreto com vergalhões de aço utilizando adesivos epóxi.