Estudo das propriedades piezoresistivas de compósitos preparados com pré-dispersão de nanotubos de carbono em partículas de cimento

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dc.contributor.advisorLudvig, Péter
dc.contributor.advisor-coGonçalves, Sandro Trindade Mordente
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/9879076086228404
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/7848995220297181
dc.contributor.authorCoelho, Isabela Domingues
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2329272251475586
dc.contributor.referee1Calixto, José Márcio Fonseca
dc.contributor.referee2Ludvig, Péter
dc.contributor.referee3Azevedo, Rogério Cabral de
dc.contributor.referee4Gonçalves, Sandro Trindade Mordente
dc.date.accessioned2023-06-15T15:23:28Z
dc.date.available2023-06-15T15:23:28Z
dc.date.issued2021-10-29
dc.description.abstractA necessidade de demolição ou reparo de estruturas é uma situação recorrente na construção civil. Diante disso, vê-se a importância de um método acessível e eficiente de monitoramento estrutural para evitar prejuízos econômicos, ambientais e humanos. No presente trabalho são adicionados aos compósitos cimentícios materiais piezoresistivos, os nanotubos de carbono (NTCs), que possuem a capacidade de, sob uma deformação mecânica variar a sua resistência elétrica, possibilitando um monitoramento estrutural instantâneo, o que leva à detecção de possíveis falhas prematuramente. Desse modo, foram confeccionadas pastas de cimento e argamassas com adição de NTCs pré-dispersos em meio de isopropanol. Foi testado o método de secagem dos compósitos, o tipo de eletrodo, a frequência elétrica e carga mecânica aplicadas e o nível de saturação de água das amostras (100%, 50% ou 25% de umidade) ideais a fim de alcançar as melhores condições para o ensaio de piezoresposta. Foram realizados ensaios mecânicos (resistência à compressão e módulo de elasticidade), ensaios físicos (ensaio de densidade de massa), ensaios elétricos (medições de resistência elétrica) e de piezoresposta para análise dos parâmetros e caracterização do compósito. As conclusões do estudo apontaram como melhor método de secagem para as análises piezoresistivas a secagem ao ar livre e como eletrodo ideal, dentre os analisados, o de malha de aço inox por ter levado a menores valores de resistência elétrica. As propriedades mecânicas e físicas não sofreram significativas variações com a adição de NTCs nos compósitos. Os compósitos com teor de 50% de água apresentaram os melhores comportamentos piezoresistivos, sendo a argamassa o compósito com maior sensibilidade e melhor reversibilidade à piezoresposta. Foi observada também a possibilidade de detectar a abertura contínua de trincas por meio da análise da variação das medições elétricas (tensão e resistência elétricas).
dc.description.abstractotherThe need for demolishing or repairing structures is a recurrent situation in civil construction. Therefore, the need and the importance of an accessible and efficient method of structural monitoring to avoid economic, environmental, and human losses. In the present work, piezoresistive materials (carbon nanotubes - NTCs) were added to the cementitious composites. NTCs can vary their electrical resistance under mechanical deformation, enabling instantaneous structural monitoring, which benefits early detection of possible structural failures. Thus, cement pastes and mortars were made with CNTs pre-dispersed in isopropanol.To achieve the best conditions for the piezoresponse essay, the drying method of the composites, the type of electrode, the electrical frequency, the mechanical load applied, and the water saturation level of the samples (100%, 50%, or 25% moisture) went through tests. Mechanical tests were performed (compressive strength and modulus of elasticity), physical tests (bulk density test), electrical tests (electrical resistance measurements), and piezoresponse tests were performed to analyze the parameters and characterize the composite. The study's conclusions indicated that the best drying method for piezoresistive analysis was drying in the open air and, among those analyzed, the stainless steel mesh as the ideal electrode, as it led to lower electrical resistance values. The mechanical and physical properties did not change significantly with the addition of NTCs in the composites. The composites with 50% water content showed the best piezoresistive behavior, with mortar being the composite with the highest sensitivity and best reversibility to piezoresponse. The possibility of detecting the continuous opening of cracks by analyzing the variation of electrical measurements (voltage and electrical resistance) was also observed.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/280
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectCarbono
dc.subjectNanocompósitos - Material
dc.subjectNanotubos
dc.subjectNanotecnologia
dc.titleEstudo das propriedades piezoresistivas de compósitos preparados com pré-dispersão de nanotubos de carbono em partículas de cimento
dc.typeDissertação
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