Durabilidade de varões compósitos entrançados (BCR) submetidos a ambientes agressivos

Abstract

As crescentes necessidades de otimização na área da engenharia civil, tanto no que se refere à velocidade e logística das construções quanto nos aspectos da qualidade e durabilidade dos edifícios, combinadas ao elevado impacto dos materiais estruturais tradicionais nas dimensões econômica, social e ambiental da sustentabilidade, tornam necessário o estudo de elementos construtivos alternativos. Entre as soluções, estão os polímeros reforçados com fibras (FRP), materiais que, devido às suas características superiores em relação aos convencionais, apresentam várias aplicações potenciais, especificamente os varões compósitos entrançados (BCR) reforçadas com fibras de vidro e/ou carbono que possuem, quando comparadas ao aço, elevado desempenho mecânico, leveza e reduzidos consumos energéticos de produção. Apesar dos avanços, ainda há insuficiente conhecimento a respeito da longevidade destes varões no interior do concreto empregado em elementos estruturais. Deste modo, este trabalho objetiva a avaliação da influência da camada externa na durabilidade de varões compósitos entrançados para tal fim. Para tanto, foram produzidas quatro amostras com reforço constante de fibras de vidro e carbono, com diferentes matrizes epoxídicas termoendurecíveis (tipo 1 e tipo 2) e dois tipos de fibras (poliéster e acrílico), as quais foram submetidas a condições e ambientes agressivos, designadamente, soluções alcalina em temperatura elevada e de cloretos e exposição a raios UV e humidade. Foram ainda desenvolvidas verificações acerca das propriedades físicas, químicas e mecânicas dos provetes, através de análise microscópica, verificação da variação de massa e de diferença de cor, da realização de espectroscopia infravermelho e ensaio de tração. Ao fim dos ensaios, constatou-se que a configuração de matriz formada por fibra acrílica impregnada com resina tipo 2 é a que apresenta melhores resultados e que os BCR mostraram, de modo geral, bom comportamento ao fim dos 80 dias de ciclo, apresentando adequadas propriedades após a exposição aos ambientes deletérios.

Increasing optimization needs in the civil engineering area, both in terms of speed and logistics buildings as in aspects of quality and durability of buildings, combined with the high impact of traditional structural materials in the economic, social and environmental dimensions of sustainability, the study of alternative construction elements become necessary. Among the solutions are polymers reinforced with fibers (FRP) materials which, due to their superior characteristics compared to conventional, present a em umber of potential applications, specifically braided composite rods (BCR) reinforced with glass fibers and / or carbon have compared to steel, high mechanical performance, light weight and reduced energy production consumption. Despite advances, there is still insufficient knowledge about the longevity of these men inside the concrete used in structural elements. Thus, this study aims the evaluation of the influence of the outer layer in the durability of the FRP composites for this purpose. To this end, four samples were produced using continuous reinforcement glass fibers and carbon and matrices composed of two types of fibers (polyester and acrylic) and two types of epoxy thermosetting resins (type 1 and type 2), which were subject to conditions and harsh environments, in particular, alkaline solutions at elevated temperature and chlorides and exposure to UV rays and humidity. They were also carried out checks on the physical, chemical and mechanical properties of samples by means of microscopic analysis, scanning mass variation and color difference, performing infrared spectroscopy and tensile test. At the end of the tests, it was observed that the matrix configuration formed by acrylic fiber impregnated with type 2 resin is that best results and that BCR showed generally good performance at the end of the 80 day cycle, with appropriate properties after exposure to deleterious environments.