Abstract As an alternative to strengthen reinforced concrete elements, techniques based on the use of composite materials formed by combining continuous fibers and bi-component resins have been used. Among the strengthening techniques, the Externally Bonded Reinforcement (EBR), directly applied to the concrete substrate of the element to be strengthened with epoxy resins, is one of the most used. Although FRP is widely used, the long-term behavior of the strengthening systems is unknown. Thus, the present work uses the accelerated conditioning protocol proposed by ACI 440.9R (2015) to evaluate the behavior of standard epoxy resins used in strengthening systems with FRP. Thus, primer and saturation resin specimens were exposed to two different environments recommended by ACI 440.9R (2015), laboratory and accelerated degradation, and tested after 1000 hours. The results showed that the epoxy adhesives maintained in the laboratory do not present reductions in their modulus of elasticity and maximum tensile stress. However, the resins exposed to the accelerated degradation protocol demonstrated reductions of up to 63% in the modulus of elasticity and up to 69% in the ultimate tensile stress.

Resumo Atualmente, como alternativa de reforço de elementos de concreto armado, técnicas baseadas no uso de materiais compósitos, tal como a EBR (Externally Bonded Reinforcement, na língua inglesa), aplicada diretamente no substrato de concreto do elemento a ser reforçado com o uso de resinas epoxídicas, têm sido utilizadas. Embora os FRP (Fiber Reinforced Polymers) sejam muito utilizados, o comportamento a longo prazo dos sistemas de reforço ainda é pouco conhecido. Nesse âmbito, o presente trabalho utiliza o protocolo de acondicionamento acelerado proposto pelo código americano ACI 440.9R (2015) para avaliação do comportamento de resinas epoxídicas comumente utilizadas em sistemas de reforço com FRP. Assim, corpos de prova de resina do tipo primer e de saturação foram produzidos e expostos a dois ambientes distintos recomendados pelo ACI 440.9R (2015), laboratorial e degradação acelerado, e ensaiados após um período de 1.000 horas. Os resultados obtidos demonstraram que os adesivos epoxídicos mantidos em laboratório não apresentam reduções estatisticamente distintas de seu módulo de elasticidade e tensão máxima. Entretanto, as resinas expostas ao protocolo de degradação acelerado demonstraram reduções de até 63% do módulo de elasticidade e de até 69% da tensão máxima.

Resumo Em geral os materiais na indústria da construção civil estão sujeitos à mecanismos de degradação, como alterações químicas, físicas e mecânicas. No âmbito de elementos de concreto armado reforçados com materiais compósitos, verifica-se que a degradação afeta a parte mais sensível do sistema, as resinas à base de epóxi. O presente trabalho é baseado no uso do protocolo de acondicionamento apresentado na norma ACI 440.9R (AMERICAN..., 2015>) para avaliação da durabilidade de sistemas de reforço aplicados em vigas de concreto armado reforçadas à flexão com mantas de fibra de carbono, aplicadas segundo a técnica de colagem externa EBR. Os resultados do protocolo de degradação acelerado foram comparados com os obtidos em ensaios de intemperismo natural. Esses demonstraram que os adesivos epoxídicos apresentam grandes reduções em suas propriedades mecânicas, enquanto os compósitos de CFRP permanecem com suas propriedades inalteradas após exposição ao intemperismo ou degradação acelerada. O sistema de reforço proporciona grandes incrementos de capacidade de carga e rigidez das vigas. Entretanto, verificou-se que os ensaios realizados após um ciclo de degradação acelerado com duração de 1.000 h (42 dias) e após 6 meses de exposição às intempéries demonstraram redução de aproximadamente 10% da capacidade de carga dos elementos reforçados, indicando uma possível degradação do sistema de reforço.

Abstract In general, all materials used in the construction industry are subject to the influence of degradation mechanisms, which are characterized by a sequence of chemical, physical, and mechanical changes. In the case of reinforced concrete elements strengthened with composite materials, it is generally observed that degradation affects the most sensitive part of the strengthening system, the epoxy adhesives. This study is based on the use of the Accelerated Conditioning Protocol (ACP) presented by ACI 440.9R (AMERICAN…, 2015) for the evaluation of the durability of reinforced concrete beams flexurally strengthened with CFRP sheets applied according to the EBR technique. The results of the ACP were compared with those obtained through natural weathering tests. The results showed that epoxy adhesives had their mechanical properties significantly reduced, while the CFRP composites remained unchanged after exposure to weathering or to accelerated degradation. The strengthening system greatly increased the load carrying capacity and stiffness of the beams. However, the tests carried out after an accelerated degradation cycle lasting 1,000 h (42 days) and those carried out after 6 months’ exposure to weathering showed a reduction of approximately 10% in the load carrying capacity of the strengthened elements, indicating a possible degradation of the strengthening system.

Resumo Pouco se sabe a respeito do comportamento e da durabilidade do sistema de reforço aderido ao substrato de concreto e a possível perda de desempenho frente à degradação dos materiais intervenientes face ao processo natural de envelhecimento das estruturas e, também, devido à exposição dos elementos reforçados externamente a ambientes agressivos. Neste âmbito, o presente trabalho baseia-se na análise experimental do comportamento de vigas de concreto armado reforçadas a flexão com mantas de fibra de carbono (CFRP, Carbon Fiber Reinforced Polymer) aplicadas segundo a técnica EBR (Externally Bonded Reinforcement) mantidas em ambiente laboratorial (interno e protegido) e expostas a intempéries (exposição exterior). Para além disso, corpos de provas dos materiais constituintes do sistema de reforço também foram confeccionados e expostos nas mesmas condições ambientais das vigas. Os resultados demonstraram que os adesivos epoxídicos apresentam reduções de até 70% em suas propriedades mecânicas quando expostos às intempéries enquanto o compósito de CFRP permanece com suas propriedades inalteradas após mesma exposição. Para as vigas de concreto armado reforçadas, foi verificado que o sistema de reforço proporciona incrementos de 50 e 28% na capacidade de carga e rigidez dos elementos reforçados, respectivamente. No entanto, os ensaios realizados após 6 meses de exposição às intempéries demonstraram uma redução de 10% no incremento da capacidade de carga dos elementos reforçados.

Abstract Little is known about the behavior and durability of strengthening systems applied on concrete substrata and the possible loss of performance due to the degradation of the intervening materials by the structure’s natural aging process and exposure of the externally strengthened elements to aggressive environments. In this context, the present work presents an experimental analysis of the behavior of reinforced concrete beams strengthened with Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP), applied according to the Externally Bonded Reinforcement (EBR) technique, maintained in a laboratory environment (indoor and protected) or exposed to weathering (outdoor exposure). In addition, specimens of the intervenient materials were also molded and exposed to the same environmental conditions as the beams. The results indicate that weather-exposed epoxy adhesives present reductions up to 70% in their mechanical properties after exposure, while the CFRP composite properties remain similar. It was also found that the strengthening system provided 50% and 28% increments in the load-carrying capacity and stiffness of the elements, respectively. However, the tests conducted after 6 months of weathering exposure showed a 10% reduction in the load-carrying capacity of the strengthened elements.

resumo: É de extrema importância que o controle de qualidade de blocos de concreto aplicados na alvenaria estrutural seja realizado com base em procedimentos normalizados que permitam a estimativa das propriedades desses componentes de forma confiável. Este trabalho objetiva analisar e avaliar a influência da umidade do bloco de concreto no resultado do ensaio de compressão. Blocos vazados de concreto simples foram submetidos à processo de retificação e foram posteriormente mantidos em diferentes ambientes, por variados períodos de tempo e sob diferentes condições de temperatura e umidade, de modo a se observar a influência do tipo de secagem sobre a umidade relativa do bloco no momento do ensaio e, consequentemente, sob seu comportamento à compressão. Como conclusão pode-se afirmar que logo após a retificação das face dos blocos, esses apresentam umidade elevada, acima de 70% e, se ensaiados nessa condição, os resultados de resistência a compressão serão menores que os de blocos em condições ambientais usuais. Não foram verificadas diferenças de resistência para as secagens realizadas nos períodos de 24 ou 48 h em ambiente laboratorial. Após a retificação não é necessário colocar os blocos em estufa a 40 °C antes dos ensaios, bastando deixá-los em temperatura e umidade ambiente usuais de 23 °C e 40 ± 5%, respectivamente, durante 24 h. A tentativa de acelerar a secagem em estufa a 100 °C não é adequada pois leva a um aumento da resistência a compressão. A partir dos resultados foi possível determinar expressões para corrigir a resistência a compressão em função da umidade do bloco no momento do ensaio. As expressões de melhor ajuste são distintas para cada tipo de bloco, porém as formulações são consistentes em indicar considerável diferença na resistência em função da umidade.

abstract: It is extremely important that the quality control of the concrete block used in structural masonry is conducted based on standard procedures that allow reliable estimation of the properties of these components. This work aims to analyze and evaluate the influence of the concrete block moisture on the result of the compression test. Hollow concrete blocks were prepared and subsequently maintained in different environments for various periods of time and under different conditions of temperature and humidity to determine the influence of the type of drying on the relative humidity of the block at the time of testing and consequently on its compressive strength. As a conclusion, it can be stated that, because it is necessary to use water in the process, the grinding rectification of the faces of the blocks led them to have high humidity, above 70%. If tested in this condition, the results of the compressive strength tests will be lower than that of blocks under usual environmental conditions. No differences were found in the average block strength when they were kept dry in the controlled environment of the laboratory during periods of 24 or 48 h. After grinding, it is not necessary to dry the blocks inside an oven at 40ºC before the tests; simply leaving them at a usual room temperature of 23ºC and humidity of 40 ± 5% for 24h is sufficient. The attempt to accelerate drying in an oven at 100ºC is not adequate because this leads to an increase in the compressive strength. From the results, it was possible to determine expressions to correlate the compressive strength as a function of the moisture of the block at the time of the test. The best-fit expressions are distinct for each block type, but the formulations are consistent in indicating a considerable difference in resistance as a function of moisture.