Desarrollo de material estructural inteligente con fibras de carbón y matriz cementicia / Carlos Emilio Vinajera Reyna

Tesis (Doctorado en Materiales Poliméricos) .-- Centro de Investigación Científica de Yucatán, 2009.

La presente tesis explora el comportamiento estructural y piezorresistivo de un material compuesto cementicio reforzado con fibras de carbón, sometido a fuerzas de cortante y flujo eléctrico en tres direcciones ortogonales. La prueba de cortante se realizó con base a la norma del ASTM (D5379) para material compuesto, aplicada en mezclas de cemento con y sin fibras. Se utilizaron fibras de carbón cortas de tipo PAN distribuidas aleatoriamente en la mezcla. También se estudió el efecto de la utilización de una emulsión polimérica. El comportamiento piezorresistivo fue determinado mediante la aplicación de una carga mecánica y la medición de la resistencia eléctrica de manera simultánea, tanto para el comportamiento elástico, como para el plástico. Comparado con la mezcla sin fibras, el promedio de la resistencia al cortante del material compuesto con fibras fue 4 veces mayor, presentó un comportamiento más dúctil y una mayor tenacidad, en contraste el material sin fibras fue frágil. El comportamiento piezorresistivo bajo cargas de cortante en la zona elástica (40 por ciento esfuerzo último) presentó una relación directa entre el esfuerzo y el cambio fraccional de la resistencia eléctrica; en la descarga la resistencia eléctrica disminuyó (sin recuperar su valor inicial). En la zona plástica, después del esfuerzo máximo, la resistencia eléctrica tuvo grandes aumentos por la aparición de grietas. Tres coeficientes piezorresistivos fueron determinados en la zona elástica en direcciones ortogonales, el valor máximo fue a través del eje Xi, los otros dos coeficientes de ejes donde hay variaciones del cortante y signo tuvieron resultados similares. Todos los Factores de galga obtenidos en este estudio, fueron menores que los de tensión y compresión reportados en la literatura.