Compatibility and adhesion between fiberreinforced alkali-activated repair mortar and concrete substrate

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dc.contributor.advisorBorges, Paulo Henrique Ribeiro
dc.contributor.advisor-coZanotti, Cristina
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/2894639825694344
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5399317473703342
dc.contributor.authorNunes, Vitor Alencar
dc.contributor.referee1Paulo Henrique Ribeiro Borges
dc.contributor.referee2Cristina Zanotti
dc.contributor.referee3Peter Ludvig
dc.contributor.referee4Ruby Mejía de Gutiérrez
dc.date.accessioned2023-06-12T15:58:28Z
dc.date.available2023-06-12T15:58:28Z
dc.date.issued2018-01-15
dc.description.abstractConcrete repairing is a complex task that requires a special knowledge of technical building regulations and standards, deterioration mechanism and diagnosis, repair principles and methods, repair materials, execution of repair works, inspections, monitoring and maintenance. So far, most used patch repair mortars fall into two categories, (i) the mortars based on inorganic binders (Portland cement, PC) and (ii) those based on organic binders (polymers). Recent investigations reveal a third category of mortars with high potential to be used in the field of concrete repair, i.e. the alkali-activated based mortars. Alkali-activated materials (AAM) have been widely promoted as a greener binder for sustainable constructions. These binders can be generated from a wide range of aluminosilicate materials under alkaline conditions to produce a hardened component. This study, therefore, aims to evaluate the compatibility and the adhesion between a fiber-reinforced alkali-activated mortar and a concrete substrate. Different formulations of AAM were initially studied, based on the alkaline activation of metakaolin (MK) and blast furnace slag (BFS); their mechanical properties and modulus of elasticity were assessed. Five formulations were selected after this preliminary evaluation in order to produce the repair mortar and to apply onto concrete substrates. A volume fraction of 0.25% of PP fiber was used to mitigate the early-age shrinkage and to increase the adhesion bond of the repair mortar with the concrete substrate. The bond strength was evaluated by pulloff testing. The crack and delamination behaviour were assessed by four-point bending tests. Physical properties were also investigated: water absorption, apparent porosity and apparent density. Results showed a good compatibility and adhesion between alkali-activated repair mortars and the PC substrate. Satisfactory bond strengths were found meeting the required by the structure repair standard BS EN 1504. The delamination issue was observed only in 100 % MK-based mortars and the crack propagation behaviour was typical from brittle materials. The formulation 80MK-20BFS designed with SiO2/Al2O3 molar ratio 3.0 and fiber-reinforced was selected as the most promising one to structural repair proposes.
dc.description.abstractotherO reparo de estruturas de concreto é uma tarefa complexa que requer um conhecimento especial de regulamentos e normas técnica de construção, mecanismo de deterioração, princípios e métodos de reparo, materiais de reparo, execução de trabalhos de reparo, inspeções, monitoramento e manutenção. Até o momento, as argamassas de reparo mais utilizadas se dividem em duas categorias, (i) as argamassas baseadas em ligantes inorgânicos (cimento Portland) e (ii) as baseadas em ligantes orgânicos (polímeros). Pesquisas recentes revelam uma terceira categoria de argamassas com alto potencial para serem utilizadas como reparo de concreto; as argamassas álcali-ativadas. Os materiais álcali-ativados (MAA) vêm sendo amplamente promovidos como um ligante mais verde para construções sustentáveis. Estes ligantes podem ser obtidos a partir da ativação alcalina de uma ampla variedade de aluminossilicatos para a produção de componentes endurecidos. Este estudo, portanto, visa avaliar a compatibilidade e a aderência entre argamassas álcali-ativadas reforçadas com fibra e um substrato de concreto. Diferentes formulações de MAA foram inicialmente estudadas, com base na ativação alcalina de metacaulim (MK) e de escória do alto-forno (BFS); suas propriedades mecânicas e seu módulo de elasticidade foram avaliados. Cinco formulações foram selecionadas para a produção de argamassas de reparo e aplicação sobre substratos de concreto. Uma fração 0,25% de fibra de PP foi utilizada para mitigar a retração em pequenas idades e aumentar aderência da argamassa. A aderência foi medida pelo ensaio de pull-off. Os comportamentos de fissuração e delaminação foram avaliados pelo mecanismo crack trapping . As propriedades físicas também foram estudadas: absorção de água, porosidade aparente e densidade aparente. Os resultados apresentaram uma boa compatibilidade e aderência entre as argamassas de reparo e o substrato. Resistências à aderência satisfatórias foram encontradas, atendendo os requisitos da norma de reparo BS EN 1504. O problema de delaminação foi observado apenas na argamassa com 100% de MK e o comportamento de fissuração foi típico de materiais frágeis. A formulação 80MK-20BFS com razão molar SiO2/Al2O3 de 3.0 e reforçada com fibra foi selecionada como a mais promissora para o uso em reparo de estruturas de concreto.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/249
dc.language.isoen_US
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.subjectReações agregadas alcalinas
dc.subjectArgamassas - Manutenção e reparos
dc.subjectAderências
dc.subjectCompostos fibrosos
dc.titleCompatibility and adhesion between fiberreinforced alkali-activated repair mortar and concrete substrate
dc.title.alternativeCompatibilidade e aderência entre argamassa de reparo álcali-ativada reforçada com fibra e substrato de concreto
dc.typeThesis
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