A reação álcali-agregado no concreto é um fenômeno que tem como causa uma reação química que ocorre entre os hidróxidos alcalinos provenientes do cimento e alguns minerais reativos presentes no agregado. Esta reação pode causar a deterioração do concreto, pois os seus subprodutos podem tornar-se expansivos na presença de umidade, originando fissuração, diminuição da resistência, aumento da permeabilidade e, eventualmente, a ruptura da estrutura. O uso de adições minerais em concretos suscetíveis à reação álcali-agregado tem sido apontado como uma alternativa eficiente na prevenção da reação expansiva, juntamente com o uso de agregados não reativos e a limitação dos teores de álcalis no cimento ou concreto. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal a investigação do processo de deterioração do concreto devido à reação álcali-sílica, principalmente no que se refere ao tipo ou mineralogia do agregado e à utilização de cinza de casca de arroz, como substituição parcial do cimento Portland. Desta forma, o programa de pesquisa compreendeu, a realização de ensaios de expansão acelerada em barras de argamassa (ASTM C1260/94) moldadas com cimento Portland tipo CP-I S 32, com teores de 12,5; 25 e 50% de dois tipos de cinza de casca de arroz, em substituição parcial ao cimento, e quatro diferentes tipos de agregados (basalto B, basalto BGO, granito e riodacito). A microestrutura dos materiais utilizados e das barras submetidas ao ensaio acelerado foi avaliada através de técnicas analíticas e experimentais, tais como, petrografia, difração de raios x, porosimetria por intrusão de mercúrio, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão (MEV e MET), com microanálise por detecção de energia dispersiva (EDS). Os resultados obtidos no ensaio acelerado comprovaram a potencialidade reativa das rochas analisadas e identificaram uma correlação entre o tipo de rocha e o teor de cinza de casca de arroz. A análise da microestrutura indicou que existe uma reação química da CCA com o meio alcalino utilizado no ensaio que acaba interferindo na formação e na relação C/S dos produtos expansivos resultantes da reação álcali-sílica. / The alkali-aggregate reaction in concretes is a phenomenon caused by a chemical reaction that occurs between alkaline hydroxides from Portland cement and some reactive minerals from aggregates. Such reaction can cause severe concrete deterioration, as its by-products can become expansive in the presence of water, originating fissuration, strength reduction, permeability increase, and eventually, the failure of concrete structures. The use of mineral admixtures in concretes susceptible to the alkali-aggregate reaction has been pointed out as an efficient alternative to prevent concrete expansion, along with the use of non-reactive aggregates and the limitation of the alkali amount in cement or concrete composition. In this context, the main purpose of the present work was the investigation of concrete deterioration due to the alkali-silica reaction, focusing the aspects related to the type or mineralogy of the aggregate and the utilization of rice husk ash as partial substitution of Portland cement. The research program comprised initially accelerated expansion tests carried out in mortar bars (ASTM C 1260/94), which were molded using CP-I S 32 Portland cement, 12.5, 25, and 50% contents of two types of rice husk ash, as partial replacement to the cement, and four different types of rock aggregates (basalt B, Basalt BGO, granite, and rhyodacite). Also, the microstructure of the concrete mixtures investigated, after being submitted to expansion in the accelerated tests, were evaluated through experimental and analytical techniques such as petrography, mercury intrusion porosimetry, x-ray diffraction, scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM), and energy dispersive detection (EDS). The results obtained have proved the reactivity potential of the investigated rock aggregates and identified a correlation between type of aggregate and rice husk ash content. The microstructure analysis indicated that the occurrence of a chemical reaction involving the rice husk ash in the alkaline environment established in the tests, had a significant effect on the amount of expansive by-products as C/S relation resulting from alkali-silica reactions.

The alkali-aggregate reaction (AAR) is a pathological manifestation that occurs in concrete structures and has concerned engineers and users of construction for decades, throughout the world. Basically, it is a chemical reaction resulting from the interaction between alkalis released from cement and some silicates in the reactive aggregates. Aggregates have been studied and there are many disagreements as to the involvement of the granitic aggregates in the AAR. This study was originated from the absence of findings on the influence of compositional and microstructural characteristics of granite aggregates in the occurrence of AAR and the inadequacy of standardized testing methods for the prediction of reaction. This research presents contributions to the methods for prediction of the AAR using microwave treatment to accelerate the formation of reaction products. For this purpose, three granitic aggregates from Sergipe were used as reference for validation of the applicability of the technique. The selected experimental conditions have allowed rapid access to reactive mineral phases and formation of the reaction products. The results have showed that differences in reactive behavior of granitic aggregates are correlated to morphological aspects of quartz, as the presence of quartz subgrains and deformed quartz grains. / A reação álcali-agregado (RAA) é uma manifestação patológica que ocorre em estruturas de concreto e tem preocupado engenheiros e usuários da construção civil há décadas. Basicamente, é uma reação química decorrente da interação entre os álcalis do cimento e alguns silicatos dos agregados considerados reativos. Agregados do mundo inteiro têm sido estudados e muitas divergências existem quanto à participação dos agregados graníticos na RAA. Este estudo partiu da necessidade de conclusões sobre a influência das características composicionais e microestruturais dos agregados graníticos na ocorrência da RAA e da inadequação dos métodos de ensaios normatizados para a previsão da reação. Diante deste cenário, esta pesquisa apresenta contribuições para a previsão da RAA utilizando o tratamento com microondas para acelerar a formação dos produtos de reação. Para isso, três agregados graníticos do Estado de Sergipe foram usados como referência para a validação da aplicabilidade da técnica. As condições experimentais selecionadas permitiram o rápido acesso às fases minerais responsáveis pela reatividade e a formação de produtos da RAA. Os resultados mostraram que as diferenças no comportamento reacional dos agregados graníticos estão correlacionadas a aspectos morfológicos do quartzo, como a presença de subgrãos de quartzo e de grãos de quartzos deformados.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:30:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 01366.pdf: 2764676 bytes, checksum: eb0ee3f52111d5d6caca21c0dc82fd30 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:18:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Wilson Ferreira Candido.pdf: 2264036 bytes, checksum: d614010b4bb54f817843654b05263106 (MD5) Previous issue date: 2009-09-11 / The alkali-aggregate reaction (AAR) is one of the deterioration processes of concrete that most affects the structures of hydroelectric plants, concrete dams and bridges. In recent years, the efficiency of lithium based compounds to mitigate RAA has been proven in both the prevention and repair of the affected structures. With regards to treatment, the main challenge nowadays is how to ensure the adequate impregnation of concrete with the lithium solution. Given this difficulty, the objective of this research is to investigate in laboratory conditions, the efficiency of various types of treatment, using a product based on lithium nitrate. The treatments sought to prevent or minimize the residual expansion of AAR, in particular the alkali-silica reaction (ASR), already under development in the concrete and mortar. The study was divided into two stages, the first one performed in concrete prisms, from an adaptation of the Brazilian standard NBR 15577-6/2008, and the second stage in mortar bars, from an adaptation of NBR 15577-4/2008. The treatments were performed after the specimens reached a predetermined level of defined expansion: 0.04% for the concretes and 0.18% for the mortars. In the case of the concretes, the treatments were electrochemical lithium impregnation and surface saturation with lithium, in addition to their respective reference procedures (impregnation and surface saturation with water). For the mortars, the situations tested were: vacuum impregnation with lithium, total saturation in lithium, surface saturation in lithium, water immersion and wrapping in plastic film. After each exposure/treatment condition, the specimens returned to the accelerated expansion attack process in order to evaluate the effectiveness of each treatment. The results demonstrated the efficiency of the lithium based composite to mitigate the residual expansion, both in the concretes as well as in the mortars, with a different behavior depending on the conditions used. The treatment that had the best efficiency in the concrete, under the applied experimental conditions, was the surface saturation of lithium, achieving a 90% reduction in the residual values of expansions at the end of the attack (73 days), taking as reference the surface saturation condition with water. The lithium electrochemical impregnation performed was able to mitigate the residual expansions, but only up to the age of 42 days after treatment, at which time the reduction was of 50%. In fact, at 73 days the expansions were similar to those of the untreated sample. All treatments with lithium performed in the mortars were able to mitigate the residual expansions at levels approaching reduction of expansion (about 87%), with the total saturation in lithium the most efficient condition. / A reação álcali-agregado (RAA) é uma das formas de deterioração do concreto que afeta principalmente as estruturas de usinas hidrelétricas, barragens de concreto e pontes. Nos últimos anos, a eficiência dos compostos à base de lítio em mitigar a RAA tem sido comprovada, tanto na prevenção quanto no reparo de estruturas afetadas. O principal desafio atualmente, no que tange ao tratamento, é a maneira de como garantir uma adequada impregnação do concreto com a solução de lítio. Tendo em vista essa dificuldade, o objetivo da presente pesquisa foi investigar, em laboratório, a eficiência de diversos tipos de tratamento, utilizando um produto à base de nitrato de lítio. Buscou-se com os tratamentos combater ou minimizar as expansões residuais da RAA, mais especificamente da reação álcali-sílica (RAS), já iniciada no concreto e argamassa. O estudo foi divido em duas etapas, sendo a primeira realizada em prismas de concreto, a partir de uma adaptação da NBR15577-6/2008, e a segunda etapa em barras de argamassa, a partir de uma adaptação da NBR 15577-4/2008. Os tratamentos foram realizados após os corpos-de-prova atingirem um determinado nível de expansão definido, a saber: 0,04% para os concretos e 0,18% para as argamassas. No caso dos concretos, os tratamentos realizados foram: impregnação eletroquímica de lítio e saturação superficial com lítio, além de suas situações de referência (impregnação e saturação superficial com água). No caso das argamassas, as situações testadas foram: impregnação a vácuo com lítio, saturação total em lítio, saturação superficial em lítio, imersão em água e envolvimento em filme plástico. Após cada condição de exposição/tratamento, os corpos-de-prova retornaram para o processo de ataque acelerado de expansão visando-se avaliar a eficiência de cada tratamento. Os resultados demonstraram a eficiência do composto à base de lítio em mitigar as expansões residuais, tanto nos concretos como nas argamassas, com comportamento diferenciado dependendo das condições empregadas. O tratamento que teve a melhor eficiência em concreto, nas condições empregadas, foi a saturação superficial de lítio, atingindo uma redução de 90% nos valores das expansões residuais, ao final do ataque (73 dias), tomando-se como referência a condição saturação superficial com água. Já a impregnação eletroquímica de lítio realizada foi capaz de mitigar as expansões residuais, mas apenas até a idade de 42 dias pós-tratamento, onde a redução foi da ordem de 50% nesta idade; aos 73 dias as expansões apresentaram-se semelhantes às da amostra não tratada. Todos os tratamentos com lítio realizados nas argamassas foram capazes de mitigar as expansões residuais em níveis próximos de redução das expansões (da ordem de 87%), sendo a saturação total em lítio a condição mais eficiente.

Neste trabalho, descrevemos um espectrômetro ótico para medidas de Dicroismo Circular Magnético (DCM), utilizado nas seguintes experiências: 1) Medidas de tempo de relaxação spin-rede (T1) para centros F em NaCl, NaBr, CsBr e CsCl, a temperatura de 1,8&#176K em campos magnéticos até 17000Gs. Verificamos a validade da teoria da referência (8) para explicar as diferenças observadas, no comportamento de \'T IND.1\', para halogenetos com diferentes íons alcalinos, bem como diferentes estruturas. Comprovamos que a interação hiperfina ainda continua a ser o mecanismo mais importante para esses centros. Verificamos também que, para temperaturas entre 6&#176K e l5&#176K, os valores de experimentais para T1, em KBr, concordam razoavelmente com a teoria da referência (21). Esta terapia é uma extensão daquela da referência (8). 2) Espectros de DCM para KCl: Co++ e CaF2: Co++ foram obtidos para campos magnéticos ate 56KGs e temperaturas entre 1,8&#176K e 4,2 &#176K. Os resultados obtidos mostraram ser concordantes com a hipótese dos centros Co++ ocuparem sítios intersticiais na rede de KCl. / In this work we describe a Magnetic Circular Dicroism Spectrometer wich was used in the following experiments: 1) We measured the spin-lattice relaxation time (T1) for F centers in NaCl, NaBr, CsBr and CsCl, at 1,8&#176K in magnetic fields up to 15000Gs. We verified the suitability of the theory of ref.(O8) to explain the differences observed for halides of differents alkali ions as well as for different structures. This proves that the hyperfine interaction is the most important mechanism for this kind of centers. We also verified that, for temperatures between 6&#176K and l5&#176K, T1, the T1 experimental values fits the theory of ref.(21) reasonably well ,for F centers in KBr. This theory is an extension of that of ref.(8). 2) We obtained the MCD spectra for KCl: Co++ and CaF2: Co++ in different magnetic fields up to 56KGs, and in temperature range between 1,8 &#176K and 4,2&#176K. Our results are consistent with the assumption that Co++ centers are intersticial in KCl lattice.

A reação álcali-sílica é uma patologia de origem química que ocorre em estruturas de concreto. A partir desta reação há a formação de um gel de álcali-sílica que em contato com a água provoca expansão e deformação da estrutura. Esta patologia traz muitos transtornos e prejuízos, principalmente em obras que estão em contato direto com a água (barragens, pontes, piers, etc) e a possibilidade de prever o comportamento e deformações em uma estrutura desse porte é de grande valia. Neste trabalho é feita a modelagem da percolação d\'água em meio poroso por meio do método dos elementos finitos, sem movimentação de malha e fazendo uso de função Heaviside contínua para a percolação. A modelagem da reação álcali-sílica é feita por meio de um modelo paramétrico, com alteração para contemplar regimes não uniformes de umidade e sua interferência na taxa de expansão. A modelagem do campo mecânico é feita pelo Método dos Elementos Finitos Posicional. / The alkali-silica reaction (ASR) is a pathology that occurs in concrete structures. Such pathology creates an alkali-silica gel that when in contact to water promotes expansion and strain on a affected structure. Most buildings that are susceptible to this fenomena are the ones in contact with water, such as dams, piers and bridges. The possibility to predict the ASR behavior and total strain developed would be helpful. In this work, finite element method with fixed mesh is employed to model seepage in a porous media. Also, it\'s used a Heaviside function for the percolation coefficient. The modeling of the alkali-silica reaction is done by a parametric model, modified to non-uniform humidity conditions and it\'s interference on the expansion rate. The modeling of the mechanical field is done by the Positional Finite Element method.

A reação álcali-silica (RAS) ocorre entre certas formas de sílica, estruturalmente distorcidas ou amorfas, e soluções de hidróxido alcalino, como KOH e NaOH. O produto da RAS é um gel de silicato e álcalis, susceptível de expansão pela absorção de água. Quando a RAS ocorre nos agregados minerais utilizados no concreto, o processo de reação e expansão do gel compromete a resistência mecânica da estrutura. Neste trabalho, foram estudados os efeitos sobre o gel de dois processos propostos respectivamente para mitigar a expansão e prevenir a ocorrência da RAS: o tratamento do gel com LiNO3 e a aplicação de metiltrimetoxisilano (MTMS, Si(OCH3)3CH3). Também foi analisada a reatividade de minerais utilizados como agregados (basalto, granito e quartzito), simulando a RAS em condições de laboratório. Utilizando técnicas de ressonância Magnética Nuclear (RMN) de 29Si, 7Li, 23Na, 13C e 1H, foi analisada a estrutura do gel, dos minerais e dos produtos resultantes dos tratamentos e de ataques com soluções alcalinas. Os resultados mostram que a estrutura de silicatos no gel é lamelar formada principalmente por silicatos do tipo Q3 e a aplicação de soluções de LiNO3 provoca uma transformação para um silicato de tipo linear. Esta alteração, eliminado os espaços interlamelares capazes de absorver água e causar expansão coletiva da estrutura, explica o efeito observado de redução da expansão pelos tratamentos com Li. Por outro lado, após exposição ao MTMS não foi detectada interação dos silicatos pertencentes ao gel com os grupos SiCH3, indicando autocondensaçao dos silanos. Com relação ao ataque dos minerais reativos, foram detectadas mudanças na distribuição de espécie de silicatos Qn nas três rochas. No basalto e no granito existe um aumento da fração de espécies Q1 e Q4 com relação ao mineral original. No quartzito as diferenças são maiores em magnitude e dependem dos parâmetros do ataque: temperatura e tempo de ataque. O aumento da temperatura dissolve os silicatos amorfos de conectividade baixa e média (Q0, Q1 e Q2) e produz um silicato altamente conexo formado por espécies Q3 e Q4. O aumento do tempo de ataque à temperatura ambiente não produz transformações apreciáveis na parte amorfa, mas sim dissolução de silicatos Q4 pertencentes a grãos de quartzo de maior tamanho. / The alkali-silica reaction (ASR) occurs between structurally distorted or disordered silica and aqueous solutions of alkaline hydroxides, as KOH or NaOH. The product of the ASR is an alkali-silicate gel, which may expand upon water absorption. When the ASR occurs in mineral aggregate used in concrete, the process of reaction and expansion cause the decrease in the mechanical resistance of the structure. In this work, a structural study was carried out to analyze the effect on the gel of two processes proposed respectively to mitigate the expansion and prevent the ASR: the treatment with LiNO3 and the application of methyltrimethoxysilane (MTSM, Si(OCH3)3CH3). Also, the reactivity of three minerals (basalt, granite and quartzite) commonly used as aggregates was analyzed, simulating the ASR in laboratory conditions. Nuclear Magnetic Resonance (NMR) techniques of 29Si, 7Li, 23Na, 13C e 1H in the solid state were applied to analyze the structure of the gel, the minerals and the products resulting from treatments and the attack with alkaline solutions (KOH). The results show that the silicate network in the gel is a lamellar structure, composed mainly by Q3 silicates, which is transformed into a linear structure upon the treatment with LiNO3 solutions. This modification, eliminating the inter-lamellar spaces capable to host water and cause the collective expansion of the structure, explain the reduction in the expansion observed in mortar or concrete structures treated with Li. On the other hand, after exposing gel samples to MTMS aqueous solutions, no interaction of the silicate groups in the gel with SiCH3 groups were detected, indicating auto-condensation of silane in these samples. With respect to the attack of the reactive minerals, some changes were detected in the distribution of Qn silicate species in the three rocks. In attacked basalt and granite there is an increase in the fraction of Q1 and Q4with respect to the original minerals. In attacked quartzite the differences are mores strong and depend on the reaction parameters: temperature and time of attack. The increment in temperature dissolve the amorphous silicates of low and medium connectivity (Q0, Q1 and Q2) resulting in a highly connected silicate with Q3 and Q4. Conversely, no appreciable transformation in the amorphous silicates were observed during longer attack times at room temperature, but the dissolution of bigger silica particles with well defined Q4 species was observed.

The alkali-silica reaction is one of the most damaging chemical reactions taking place in concrete, which can cause fatal damage. ASR originates under following conditions: high moisture (> 80 %), sufficient amount of alkaline ions (Ca2+ , Na+ , K+ ) and use of reactive aggregates (low crystaline or deformed quartz, amorphous SiO2). Reactive aggretates react with high alkaline pore solution and produce hydrofile gels. These gels absorb water and swell. Dilatometric test methods are commonly used to evaluate the reactivity of aggregates. The principle of dilatometric test methods is simple. Mortar or concrete prisms are created in a laboratory, then they are stored in the special environment, which accelerates the inception of ASR. The creation and expansion of alkali-silica gels cause prism's length changes. The major goal of this diploma thesis was to evaluate the alkali-silica reactivity potential of quartz-rich rocks using microscopic (polarizing microscopy, scanning electron microscopy combined with SEM/BSE image analysis) and dilatometric (ASTM C1260, RILEM AAR-4.1) methods. Rocks were assessed as reactive, potentially reactive and non-reactive by the ASTM C1260 method. The reactivity of aggregates was connected with the amount of cryptocrystaline matrix, grain size, shape of grain boundaries,...

Abstract Carbon nanotubes are a promising material for various applications due to their unique collection of properties. However, carbon nanotube material as such is inert and insoluble, which hampers the true realization of its potential. In order to enhance the applicability of carbon nanotubes, their surface must be modified. This work concerned the chemical modification of single-walled carbon nanotubes (SWNT) by the Birch reduction, which is based on the reduction of the SWNT surface with the valence electron of alkali metal solvated in liquid ammonia. The reduction generates a SWNT anion, which reacts with electrophiles resulting in the covalent attachment of functional groups to the tube surface. In this work, aryl halides or alcohols were used as electrophiles to yield arylated or hydrogenated SWNTs, respectively. At first, the goal was to modify SWNTs as a filler material for polystyrene. The use of five halogenated ethenylphenyl derivatives as electrophiles revealed that the structure of electrophile affected the success of functionalization and the solubility of SWNTs in polystyrene-toluene solution. The most successful functionalization and solubilization of SWNTs were achieved with 1-chloro-4-ethenylbenzene. In the second part, liquid ammonia was replaced with a new solvent, 1-methoxy-2-(2-methoxyethoxy)ethane (diglyme) in order to avoid the restrictions, hazards and inconvenience of its handling. The work concentrated on the study of alkali metal reduction of SWNTs in diglyme by the use of arylation with 4-iodobenzoic acid or 4-chlorobenzoic acid and hydrogenation as model reactions. Li, Na or K was used as an alkali metal while naphthalene or 1-tert-butyl-4-(4-tert-butylphenyl)benzene was used in order to enhance the solvation of electrons. As a result, functionalization was simplified and enhanced. Electrophile affected the functionalization in such a way that arylation was significantly more successful than hydrogenation. The effect of alkali metal and electron carrier varied with electrophile. The most successful hydrogenation was achieved with the complex of Li and 1-tert-butyl-4-(4-tert-butylphenyl)benzene while arylation was the most successful with the complex of K and naphthalene. The solubility of SWNTs in water, ethanol, methanol and dimethylformamide was clearly improved by arylation whereas hydrogenation led to moderate improvement. / Tiivistelmä Hiilinanoputket ovat ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi lupaava materiaali moniin sovelluksiin, mutta liukenemattomuus ja epäreaktiivisuus haittaavat niiden tehokasta hyödyntämistä. Käytettävyyttä voidaan parantaa kemiallisella modifioinnilla. Tässä työssä yksiseinäisiä hiilinanoputkia modifioitiin Birch-pelkistyksellä, joka perustuu putken pinnan pelkistykseen nestemäiseen ammoniakkiin solvatoituneella alkalimetallin valenssielektronilla. Pelkistyksessä hiilinanoputkesta muodostuu anioni, joka reagoi elektrofiilin kanssa johtaen funktionaalisten ryhmien kovalenttiseen sitoutumiseen putken pintaan. Tässä työssä hiilinanoputkia aryloitiin käyttämällä aryylihalideja elektrofiilinä tai vedytettiin käyttämällä alkoholia. Aluksi tavoitteena oli hiilinanoputkien modifiointi sellaiseen muotoon, että niitä voitaisiin käyttää polystyreenin täyteaineena. Viittä aryylihalidia käyttämällä havaittiin, että elektrofiilin rakenne vaikutti funktionalisoinnin määrään ja putkien liukoisuuteen polystyreeni-tolueeni-liuokseen. 1-Kloori-4-etenyylibentseenillä saavutettiin onnistunein arylointi ja paras liukoisuus. Työn toisessa osassa luovuttiin ammoniakin käytöstä siihen liittyvien rajoitteiden ja haittojen vuoksi. Keskityttiin hiilinanoputkien alkalimetallipelkistyksen tutkimiseen uudessa liuottimessa, 1-metoksi-2-(2-metoksietoksi)etaanissa (diglyymi). Mallireaktioina käytettiin arylointia 4-jodibentsoehapolla tai 4-klooribentsoehapolla ja vedytystä alkoholilla. Ammoniakin korvaaminen diglyymillä yksinkertaisti ja tehosti funktionalisointia. Reaktiot suoritettiin eri alkalimetalleilla (Li, Na tai K). Naftaleenia tai 1-tert-butyyli-4-(4-tert-butyylifenyyli)bentseeniä käytettiin elektronien solvatoinnin parantamiseksi. Elektrofiilin rakenne vaikutti funktionalisointiin siten, että aryylihalidi johti huomattavasti onnistuneempaan funktionalisointiin kuin alkoholi. Alkalimetallin ja elektroninkantajamolekyylin vaikutus vaihteli elektrofiilin mukaan. Litiumin käyttö 1-tert-butyyli-4-(4-tert-butyylifenyyli)bentseenin kanssa johti onnistuneimpaan vedytykseen. Kaliumin käyttö naftaleenin kanssa johti onnistuneimpaan arylointiin. Hiilinanoputkien liukoisuus vaihteli elektrofiilin mukaan. Arylointi paransi selkeästi hiilinanoputkien liukoisuutta veteen, etanoliin, metanoliin ja dimetyyliformamidiin. Vedytyksen vaikutus liukoisuuteen oli vähäisempi.

L’étude de la durabilité des polymères renforcés de fibres (PRF) dans le béton est un enjeu majeur de leur développement en tant qu’alternative aux armatures d’acier soumises à la corrosion. La simulation à long terme de la solution interstitielle est le plus souvent assurée par l’immersion des barres de composite dans des solution acides ou basiques, dans lesquelles la température agit comme accélérateur. La littérature propose principalement des analyses physiques et mécaniques des PRF dans leur globalité, sans forcément concentrer l’étude sur chaque composant. C’est donc l’objectif de cette étude de vouloir suivre l’impact des solutions corrosives sur un large panel de matériaux, à la fois sur les résines pures, les fibres, et les composites qui en découlent. Pour cela, des matériaux couramment utilisés en génie civil ont été choisis : deux types de fibres synthétiques (verre et basalte) avec différents agents d’ensimage, trois types de résines thermodurcissables (polyuréthane, époxy et vinylester), et donc six types de composites (3 PRFV et 3 PRFB) fabriqués par pultrusion. Les échantillons ont été conditionnés de façon accélérée à 24°C, 40°C et 65°C dans l’eau et en solution alcaline jusqu’à 10 jours pour les fibres, et entre 2 et 3 mois pour les résines et composites. Des tests physiques et mécaniques ont été menés, tels qu’un suivi de l’absorption d’eau, des mesures de la température de transition vitreuse par DSC, des analyses thermiques et infrarouges et des observations microscopiques. Contrairement à la solution acide, la solution alcaline attaque la fibre de basalte par piquration de façon hétérogène, et aucune espèce chimique n’est dissoute. La durabilité des fibres dans l’alkali dépend de l’agent d’ensimage, une même fibre n’ayant pas le même comportement en traction ni en microscopie selon son traitement de surface. L’eau provoque dans la résine un réarrangement moléculaire visible par DSC, qui ressemble à une plastification irréversible mais qui ne peut pas être une hydrolyse selon l’analyse FTIR. Cela s’explique par la création de deux phases de résine, confirmé dans la littérature par l’observation de deux pics de Tg par DMA, et par la théorie des volumes libres par ATM. La relation de Kelley-Bueche simplifiée permet de conclure que l’absorption de solvant, eau ou alkali, est le facteur critique initiant la dégradation de la résine. Une loi fickienne permet d’approximer la diffusion d’eau dans le polymère et le composite, ce dernier diffusant plus fortement que la résine pure, même lorsqu’aucun vide ou descellement à l’interface n’est constaté. Une interphase aux propriétés modifiées est en fait créée autour de la fibre par l’interaction de la résine avec l’ensimage et l’eau. Une analyse par éléments finis, ainsi que des résultats par AFM et micro-TA de la littérature permettent d’estimer que cette zone diffuse cinq fois plus que la résine pure et mesure entre 1 et 6 micromètres selon les matériaux.