Modelo de previsão de vida útil de revestimentos de proteção da superfície do concreto em meios de elevada agressividade.
| Ano de defesa: | 1997 |
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| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
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Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
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| Programa de Pós-Graduação: |
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| País: |
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-12032026-143652/ |
Resumo: | Os revestimentos poliméricos orgânicos são os materiais mais empregados para a proteção do concreto diante da exposição a meios de elevada agressividade. A despeito do crescente interesse pela sua utilização, a seleção dos revestimentos de proteção ainda é feita sob bases subjetivas, quase sempre pela consideração de critérios exclusivamente qualitativos. É, portanto, necessário o desenvolvimento de procedimentos de seleção fundamentados na consideração de critérios quantitativos de desempenho que viabilizem a previsão de vida útil desses materiais quando aplicados sobre o concreto. Neste trabalho, apresentam-se uma metodologia para a obtenção de modelos de previsão de vida útil de revestimentos de proteção e sua implementação no estudo experimental de dois revestimentos multi-camada, compostos por camada inferior de base epóxi e camada de acabamento de base poliuretano, submetidos à água e a soluções de cloretos e sulfatos com pHs iguais a 1 e 4. Faz-se a avaliação dos resultados quanto à obtenção de modelos de degradação e desenvolve-se um modelo de previsão de vida útil com base nas propriedades de transporte de massa através do revestimento. Os experimentos foram realizados tanto no filmelivre como no revestimento aplicado sobre o concreto. O efeito simultâneo da exposição aos agentes agressivos e esforços mecânicos foram investigados pelo ensaio dos revestimentos aplicados no concreto, avaliando-se a perda de aderência e o transporte de íons. Aação de degradação dos agentes agressivos nas propriedades físicas e mecânicas dos revestimentos, foi avaliada por meio das curvas tensão-deformação, análise dinâmico-mecânica (DMA), calorimetria exploratória diferencial(DSC) e análise termomecânica (TMA). As alterações de natureza química foram avaliadas por espectroscopia na região do infravermelho, através do método fotoacústico. As propriedades de transporte dos revestimentos foram estudadas por meio do ) ensaio de absorção e pelo método de migração, no qual o movimento de íons é medido sob a influência de um campo elétrico. As propriedades de transporte foram expressas em termos dos coeficientes de difusão, e foram obtidas através das leis de Fick e da equação de Nernst-Plank. Com base nos resultados obtidos, fez-se a avaliação das formas de degradação dos revestimentos de proteção. Empregando-se a Segunda Lei de Fick num sistema multi-camadas, desenvolveu-se, em primeira aproximação, um método matemático do transporte de massa através do revestimento. No Capítulo 1, apresenta-se uma revisão sobre o emprego de revestimentos de proteção para concreto. No Capítulo 2, apresenta-se a revisão das propriedades dos materiais poliméricos, ressaltando-se as que são relevantes para o desempenho dos revestimentos de proteção. A metodologia proposta para o desenvolvimento de modelos de previsão de vida útil de revestimentos de proteção do concreto, é apresentada no Capítulo 3. No Capítulo 4, apresentam-se os procedimentos eos resultados dos ensaios da investigação experimental. No Capítulo 5, apresenta-se a análise dos resultados, enfatizando-se as formas de degradação e a determinação das propriedades dos revestimentos de proteção. No Capítulo 6, desenvolve-se o modelo matemático de transporte de massa e apresentam-se os exemplos de utilização para a previsão de vida útil. |
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Modelo de previsão de vida útil de revestimentos de proteção da superfície do concreto em meios de elevada agressividade.Service life prediction of coatings for protection of concrete in highly aggressive environments.Concreto armado (Durabilidade)Estruturas (Proteção)Reinforced concrete (Durability)Structures (Protection)Os revestimentos poliméricos orgânicos são os materiais mais empregados para a proteção do concreto diante da exposição a meios de elevada agressividade. A despeito do crescente interesse pela sua utilização, a seleção dos revestimentos de proteção ainda é feita sob bases subjetivas, quase sempre pela consideração de critérios exclusivamente qualitativos. É, portanto, necessário o desenvolvimento de procedimentos de seleção fundamentados na consideração de critérios quantitativos de desempenho que viabilizem a previsão de vida útil desses materiais quando aplicados sobre o concreto. Neste trabalho, apresentam-se uma metodologia para a obtenção de modelos de previsão de vida útil de revestimentos de proteção e sua implementação no estudo experimental de dois revestimentos multi-camada, compostos por camada inferior de base epóxi e camada de acabamento de base poliuretano, submetidos à água e a soluções de cloretos e sulfatos com pHs iguais a 1 e 4. Faz-se a avaliação dos resultados quanto à obtenção de modelos de degradação e desenvolve-se um modelo de previsão de vida útil com base nas propriedades de transporte de massa através do revestimento. Os experimentos foram realizados tanto no filmelivre como no revestimento aplicado sobre o concreto. O efeito simultâneo da exposição aos agentes agressivos e esforços mecânicos foram investigados pelo ensaio dos revestimentos aplicados no concreto, avaliando-se a perda de aderência e o transporte de íons. Aação de degradação dos agentes agressivos nas propriedades físicas e mecânicas dos revestimentos, foi avaliada por meio das curvas tensão-deformação, análise dinâmico-mecânica (DMA), calorimetria exploratória diferencial(DSC) e análise termomecânica (TMA). As alterações de natureza química foram avaliadas por espectroscopia na região do infravermelho, através do método fotoacústico. As propriedades de transporte dos revestimentos foram estudadas por meio do ) ensaio de absorção e pelo método de migração, no qual o movimento de íons é medido sob a influência de um campo elétrico. As propriedades de transporte foram expressas em termos dos coeficientes de difusão, e foram obtidas através das leis de Fick e da equação de Nernst-Plank. Com base nos resultados obtidos, fez-se a avaliação das formas de degradação dos revestimentos de proteção. Empregando-se a Segunda Lei de Fick num sistema multi-camadas, desenvolveu-se, em primeira aproximação, um método matemático do transporte de massa através do revestimento. No Capítulo 1, apresenta-se uma revisão sobre o emprego de revestimentos de proteção para concreto. No Capítulo 2, apresenta-se a revisão das propriedades dos materiais poliméricos, ressaltando-se as que são relevantes para o desempenho dos revestimentos de proteção. A metodologia proposta para o desenvolvimento de modelos de previsão de vida útil de revestimentos de proteção do concreto, é apresentada no Capítulo 3. No Capítulo 4, apresentam-se os procedimentos eos resultados dos ensaios da investigação experimental. No Capítulo 5, apresenta-se a análise dos resultados, enfatizando-se as formas de degradação e a determinação das propriedades dos revestimentos de proteção. No Capítulo 6, desenvolve-se o modelo matemático de transporte de massa e apresentam-se os exemplos de utilização para a previsão de vida útil.Polymeric coatings are the most used materials for protection of concrete against early deterioration caused by its expossure to highly aggressive environment. Although there is a considerable demand for coatings application on concrete, selection procedures based on quantitative information, which would allow for its service life prodiction, still ad hoc. It is evident the necessity for more scientific testing procedures and for selection methods based on quantitative information rather than the nowadays commonly used empirical and subjective approaches. In this thesis, a methodology for establishing a damaged predictive model for coating on concrete is presented and implemented in a case study where a multi-layered system, composed by a epoxy based main layer and a polyurethane based topcoating were subjected to water and agressive solutions of sulfates and chlorides having pHs of 4 and 1. The experimental were done in free-films and in the coatings applied on concrete slabs. The influence of mechanical loading and chemical exposure on the composites were evaluated by determination of loss of adhesion and by quantification of the penetration profiles of the aggressive íons. The influence of the chemical aggressiveness on the free-films physical and mechanical properties were determined by tensile stress-strain testing; dynamic mechanical analysis (DMA); differential scanning calorimetry (DSC) and thermomechanical analysis (TMA). The coatings chemical changes were determined by Fourie Transformed Infrared Spectroscopy (FTIR), via Photoacustic methods. The coatings transport properties and its dependence on the various chemicals were determined by absorption test and diffusion of íons by the use of a proposed testing procedure which measures the ionic transport through migration processes. Based on the obtained testing results, the coatings determination modes were suggested and afirst approximation mathematical model for mass transport through the coating was developed based on the Ficks 2nd Law of diffusion ando n the multi-layer approach. In the Chapter 1 is presented a revisiono f coatings application and necessity for concrete protection. In the Chapter 2 the most important properties of polymeric materials are revised, as well as its importance to the coatings performance. The Chapter 3 brings the proposed methodology for the development of a service life prediction modelo f coatings for concrete. In the Chapter 4 the experimental procedure is presented, as well as the obtained experimental results. In the Chapter 5, the analysis of the results is presented, with considerations of the degradation modes and the determination of the coatings fundamental properties. In the Chapter 6, the mass transport model is presented with some examples of application.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPHelene, Paulo Roberto do LagoRepette, Wellington Longuini1997-10-09info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3146/tde-12032026-143652/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2026-03-12T17:45:02Zoai:teses.usp.br:tde-12032026-143652Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212026-03-12T17:45:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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