Dissertação de mestrado integrado em Engenharia CivilO desenvolvimento de materiais compósitos com fibras e nanomateriais tem sido cada vez mais
investigado pelas comunidades académica e industrial. Este tipo de materiais apresenta
propriedades mecânicas e elétricas que fazem deles, materiais bastante apetecíveis no reforço
de matrizes cimentícias. Atualmente, a monitorização de estruturas de betão pode ser realizada
em tempo real através de materiais condutores, como as fibras e os nanomateriais.
Desta forma, o objetivo principal da dissertação foi o desenvolvimento de compósitos
cimentícios condutores e a análise do seu comportamento elétrico quando sujeitos a uma carga
de tração uniaxial. Assim, foram preparados dois tipos de compósitos de matriz cimentícia, um
reforçado com fibras curtas de carbono e um outro compósito híbrido reforçado
simultaneamente com nanotubos e fibras curtas de carbono. A correta dispersão da fibra de
carbono e dos nanotubos na matriz cimentícia é chave para a melhorias das propriedades
mecânicas e elétricas.
Os resultados obtidos demostraram que efetivamente os nanotubos e as fibras curtas de carbono
dispersos nas matrizes cimentícias originam compósitos capazes de apresentar uma variação da
resistência elétrica sob carga de tração uniaxial, demonstrado o seu potencial para uso como
sensores de deformação. Dos ensaios realizados, os melhores resultados obtidos do compósito
cimentício enquanto sensor elétrico foram verificados na percentagem de 0.5% de fibras curtas
de carbono, para o ensaio de tração cíclico, e com 0.75% de fibras curtas de carbono e 0.1% de
nanotubos de carbono, para o ensaio monotónico.
De um modo geral, os nanotubos e as fibras curtas de carbono num compósito de matriz
cimentícia tem a capacidade de ser utilizado enquanto sensor elétrico de cargas e deformações.The use of fibers and nanomaterials for composite material reinforcements has been
increasingly investigated by the academic and industrial communit ies. This type of
material present mechanical and electrical properties that make them very desirable as
reinforcing materials in cementitious matrices. Currently, monitoring of concrete
structures can be performed in real time through conductive materials such as fibers and
nanomaterials.
The main goal of this dissertation was to analyze the electrical resistance of cimenticious based
composite materials when subjected once uniaxial tensile load. Thus, there were prepared two
kinds of cementicious composites: one reinforced with short carbon fibers and other reinforced
simultaneously with nanotubes and short carbon fibers. The correct dispersion of carbon
nanotubes and fibers in the cementitious matrix is the key to the improvement on mechanical
and electrical properties.
The results showed that effectively carbon nanotubes and carbon short fibers reinforcing
cementitious matrices lead to a variation of the electrical resistance under uniaxial tensile load.
Among the various tests performed, the best results were observed in the percentage of 0.5%
short carbon fibers, for cyclic tensile testing, and 0.75% of short carbon fibers and 0.1% of
carbon nanotubes, for monotonic tensile test.
In general, nanotubes and short carbon fibers in a cementitious matrices composite presente the
capability to sense loads and deformations
