8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
1/15
Iº Encontro Luso-Brasileiro de Degradação em Estruturas de Concreto Armado
Salvador, Bahia, Brasil, 06 a 09 de agosto de 2014 1
O efeito da temperatura na manutenção da integridade doreforço com fibra de carbono em corpos de prova prismáticos
de concreto.
HENDGES, M.a,*; MEDEIROS M.H.F b
a Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Brasil;b Universidade Federal do Paraná, Departamento de Construção Civil, Curitiba, Brasil.
Resumo
O emprego de fibra de carbono como meio de reforçar estruturas de concreto degradadas, ou que
necessitem maior capacidade portante, tem sido cada vez mais frequente e um ponto de dúvida sobre
este assunto é sua resistência à temperatura, principalmente por sua aplicação ser associada a resinas
epóxi. Neste contexto, no estudo foi investigado o comportamento de vigas de concreto, reforçadas
com fibra de carbono, quanto à manutenção da integridade do reforço após exposição a temperaturas
elevadas distintas, além de analisar um processo de cura térmica do sistema de reforço para determinar
ou não sua eficácia. Os resultados revelam uma significante diminuição da capacidade mecânica da peça
após exposição a 90°C, porém, evidenciam um aumento da resistência pelo processo de cura térmica.
Palavras-chave : Reforço Estrutural, Fibra de Carbono, Temperatura, Cura térmica, Materiais de Construção Civil.
The temperature effect on the integrity maintenance of
carbon fiber reinforcement on prismatic concrete specimens. Abstract
The usage of Carbon Fiber as reinforcement of deteriorated concrete structures, or that need to
support a larger load, is becoming more frequent, and a doubt point about the subject is its resistance
to temperature, mainly because of its association with epoxy resins on the appliance. In this context, the
study explores the behavior of beam specimens of concrete, reinforced with carbon fiber, regarding the
maintenance of the integrity of the reinforcement after exposition to higher and different temperatures,
besides analyzing a process of thermal curing of the reinforcement system to determine or not its
efficiency. Results reveal a significant diminish on the mechanical strength of the specimen after
exposition to 90°C, however, show an increase on the strength by thermal curing process.
Keywords : Structural Reinforcement, Carbon Fiber, Temperature, Thermal Cure, Civil Construction Materials.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
2/15
2
1 Introdução
Com o advento da técnica do concreto armado ocorrido no século passado, esse tipo de
construção tornou-se extremamente difundida e largamente utilizada em todos os âmbitos da
construção civil. Pode-se encontra-lo em casas de alvenaria, em rodovias, pontes, nos edifíciosmais altos do mundo, em torres de resfriamento, em usinas hidrelétricas e nucleares, em obras
de saneamento e até em plataformas de extração petrolífera móveis. Estima-se que anualmente
são consumidas 11 bilhões de tonaladas de concreto, perfazendo segundo a Federación
Iberoamericana de Hormigón Premesclado (FIHP), um consumo médio de 1,9 tonelada de
concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água (PEDROSO [1]).
Mas com todo esse crescimento, a necessidade de manutenção e reparos cresce em proporção
semelhante. A ocorrência de falhas que vêm sendo vivenciadas tem sido fruto da existência de
situações de risco decorrentes de deficiências de projeto e execução, de falta de conservação ou
de intervenções inadequadas, problemas que denotam um sério déficit de conhecimento sobre
o comportamento estutural e os mecanismos de deterioração de edifícios e outras obras. Esse
problema tende a se agravar nos próximos anos, pois muitas estruturas estão atingindo idades
avançadas, o que vai aumentar a demanda por intervenções de reparo e proteção (TUTIKIAN
et al. [2]). Além disso, com o desenvolvimento da tecnologia do concreto e suas respectivas
técnicas construtivas, em conjunto com a implementação de ferramentas computacionais
sofisticadas, capazes de reproduzir com grande precisão o comportamento do concreto e do
aço, atualmente, é possível explorar plenamente as propriedades destes materiais. Embora
otimizadas do ponto de vista estrutural e econômico, as novas estruturas de concreto são mais
sensíveis a qualquer defeito dos materiais, da execução ou do cálculo, podendo gerar situações
de risco. As estruturas de concreto armado hoje são, portanto, mais sucetíveis a apresentar um
quadro patológico do que as mais antigas, que eram dimensionadas com uma margem de
segurança superior, dispondo de uma capacidade resistente para suplantar os efeitos de agentes
agressivos, mecânicos e químicos (BEBER [3]). Por isso, além das estruturas antigas
deterioradas ao longo do tempo, construções recentes também podem requerer métodos derecuparação e reforço, tornando os processos de degradação das estruturas de concreto
armado grande objeto de estudo para o desenvolvimento de técnicas de mitigação e
recuperação dos sistemas.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
3/15
3
Um dos métodos de recuperação que vem alcançando destaque recentemente é o emprego de
compósitos com fibra de carbono a fim de restaurar a capacidade portante inicial da estrutura
devido à deterioração, ou elevá-la devido ao aumento da carga útil aplicada. Várias
características da fibra garantem seu aspecto vantajoso quanto a outras opções de reforço
estrutural, sendo uma alternativa eficiente e de grande utilidade em diversos casos. Sua grande
resistência à tração, elevado módulo de elasticidade longitudinal, dimensões e peso reduzidos,
alta resistência à maioria dos produtos químicos, estabilidade dimensional e facilidade de
aplicação a tornam competitiva nos mais diversos ramos da construção civil.
A aplicação associa a fibra de carbono, em forma de manta, a uma matriz polimérica,
geralmente uma resina epóxi, a qual é um polímero termofixo. Os dois componentes tendem a
ligar-se formando um compósito monolítico aderido a superfície da estrutura. As propriedades
mecânicas do compósito provêm inteiramente das características da fibra e de sua interfacecom a matriz polimérica, a qual é diretamente afetada pelas condições do ambiente exposto.
Por isso, faz-se necessária a matriz possuir características como alta estabilidade dimensional
em temperaturas elevadas, baixa absorção de água, alta resistência química e mecânica, entre
outras (HOLLOWAY [4]). Segundo a IUPAC (International Union of Pure and Applied
Chemistry), um polímero termofixo pode ser sólido ou viscoso, modificado irreversivelmente
em uma rede polimérica infusível e insolúvel (HORIE et al. [5]). Neste conceito, a variação de
temperatura acima de certo limite acaba por decompô-lo, diminuindo drasticamente suas
propriedades mecânicas.
Em geral, as fibras formadoras dos compósitos não se degradam, quando submetidas às
temperaturas inferiores a 80ºC. Entretanto, como as resinas e adesivos, utilizados na formação
e aplicação dos compósitos do tipo polímero reforçado com fibras, não resistem a elevadas
temperaturas, a aplicação de temperaturas em torno de 80ºC pode causar danos que
prejudiquem a ação do compósito (PERELLES et al. [6]). Em decorrência dessa associação de
materiais acometida pela fragilidade da resina epóxi a temperaturas acima de determinado
ponto, a investigação do comportamento relativo às variações de temperaturas se faz
necessário, evitando o emprego de uma técnica que pode não ser totalmente eficaz para o
ambiente de exposição. Por exemplo, uma estrutura de concreto exposta à insolação intensa
pode atingir temperaturas da ordem de 80°C (THOMAZ [7]), assim também, chaminés e
outros ambientes industriais podem alcançar temperaturas elevadas.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
4/15
4
Outro ponto de análise do estudo é o aumento da resistência do reforço através de um
processo de cura térmica, o qual, segundo a literatura abordada neste estudo, tem a capacidade
de acelerar a velocidade de reação da resina, aumentando assim a taxa de reação e a quantidade
de ligações cruzadas, as quais conferem maior resistência mecânica ao compósito.
Obter total conhecimento do comportamento estrutural de peças reforçadas se faz essencial,
principalmente pelo ponto de vista do ambiente de exposição relacionado às principais
fragilidades do método de recuperação. Além disso, alternativas que aperfeiçoem a técnica
também são de grande valia, a fim de obter a máxima durabilidade das edificações e garantir a
segurança dos usuários.
1.1 Cura de resinas epóxi
A cura de uma resina epoxídica termofixa é um processo de complexidade elevada, definido
pela mudança nas propriedades químicas e físicas de uma determinada combinação entre resinae endurecedor. Mudanças às quais ocorrem irreversivelmente através de reações químicas
exotérmicas, sendo usualmente influenciadas pela ação da temperatura, pressão e vácuo em
condições variadas (PARDINI et al. [8]).
Os principais fenômenos que ocorrem durante a cura de sistemas termofixos são a gelificação
e a vitrificação. O primeiro corresponde ao momento onde o polímero passa de um liquido
viscoso para um gel elástico, e a partir deste momento, o processo continua mais lentamente
devido ao aumento da densidade de ligações cruzadas que restringem a mobilidade do sistema.
Esse acréscimo nas ligações cruzadas provoca um aumento na temperatura de transição vítrea
(Tg) e nas propriedades mecânicas do material (PARDINI et al. [8]).
Como a principal responsável pela reação de cura das resinas termofixas é a temperatura, pode
se considerar que esta ocorre segundo a equação de Arrhenius:
k = A.e(-E/RT)
Onde:
k = constante de velocidade de reação na temperatura T (s-1 );
E = energia de ativação (J/mol);
R = constante dos gases (8,314 J/K.mol);
T = temperatura absoluta (K);
A = fator pré-exponencial ou de frequência (s-1 ).
Portanto, a velocidade da reação aumenta exponencialmente com o aumento da temperatura,
melhorando o processo de cura e possibilitando uma maior resistência mecânica do sistema.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
5/15
5
Já a vitrificação, é a formação do sólido vítreo pelo processo no qual a reação química é
resfriada durante o ciclo de cura (PARDINI et al. [8]).
A temperatura de transição vítrea é o valor médio da faixa de temperatura que, durante o
aquecimento de um material polimérico de uma temperatura muito baixa para valores mais
altos, permite que as cadeias poliméricas da fase amorfa adquiram mobilidade, ou seja,
adquiram possibilidade de mudança de conformação. Abaixo de Tg o polímero não tem
energia interna suficiente para permitir o deslocamento de uma cadeia com relação à outra por
mudanças conformacionais. Ele está no estado vítreo caracterizado por se apresentar duro,
rígido e quebradiço como um vidro, por isto g, do inglês “glass”. Tg trata-se de uma transição
termodinâmica de segunda ordem, isto é, que afeta as variáveis termodinâmicas secundárias.
Algumas propriedades mudam com Tg e, portanto, podem ser utilizadas para a sua
determinação: módulo de elasticidade, coeficiente de expansão, índice de refração, calorespecífico, etc (CANEVAROLO JR [9]).
A transição vítrea de polímeros termofixos é caracterizada pela temperatura acima da qual o
material deixa de comportar-se como um sólido, e passa a funcionar como um líquido (estado
de borracha). Em temperaturas superiores ao Tg, o polímero começa a perder sua resistência
até chegar à sua decomposição (HOLLOWAY [4]).
2 Materiais e Métodos
2.1
Características dos corpos de prova
Os corpos de prova prismáticos de concreto foram moldados em fôrmas metálicas e tiveram
dimensões de 305 mm x 56,3 mm x 25,4 mm. A mistura do concreto foi feita em uma
argamassadeira convencional, de eixo vertical, em dois períodos de 2 minutos, separados pelo
tempo necessário para revirar o material do fundo da cuba misturando com o todo. A
concretagem foi feita em duas camadas, cada uma compactada por 30 golpes padronizados
através de um soquete padrão de metal. A superfície foi regularizada manualmente e aplicado
um plástico filme até a desmoldagem, a qual ocorreu 24 horas depois da moldagem. Os corpos
de prova foram mantidos submersos em uma solução de água e cal por 28 dias para a cura do
concreto, e suas características estão descritas na Tabela 1:
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
6/15
6
Tabela 1 - Características do concreto
Traço em massa: 1 : 2,2 : 3
Relação Água/Cimento: 0,6
Cimento CPII F-32
Brita 4,75/12,5 (brita zero) Areia fina (zona utilizável), natural, seca em estufa
Foram utilizados quatro corpos de prova para determinar os valores referenciais sem a
exposição às temperaturas variáveis, tanto no aspecto da degradação quanto no da cura.
2.2
Fibra de carbono
É uma fibra sintética composta por filamentos de 5 a 10 micrometros de diâmetro, sendo que
cada filamento une milhares de fibras de carbono. Com propriedades similares às do aço sendo
muito leve. A fabricação é feita a partir de um processo de pirólise, ou seja, a decomposição
pelo calor, de algum material rico em carbono retendo sua forma fibrosa através detratamentos térmicos.
Foi utilizada uma fibra de carbono em forma de manta do modelo SikaWrap – 300 C/60, da
marca Sika. Aplicada associada a uma resina epóxi em toda a área da parte inferior do corpo de
prova, dispondo as fibras em seu sentido longitudinal. A Tabela 2 apresenta as especificações
técnicas do fabricante.
Tabela 2 – Características da fibra de carbono
Gramatura 300 g/m² ± 15 g/m²Espessura do Tecido 0,166 mm
Densidade da Fibra 1,79 g/cm³
Resistência à Tração 3900 N/mm²
Módulo de Elasticidade 230000 N/mm²
Alongamento na Ruptura 1,50%
2.3
Resina epóxi
Plástico que amolece uma vez com o aquecimento sofre o processo de cura no qual se tem
uma transformação química irreversível, com a formação de ligações cruzadas, tornando-se
rígido. Posteriores aquecimentos não mais alteram seu estado físico, ou seja, não amolece mais,
tornando-se infusível e insolúvel (CANEVAROLO JR [9]).
As resinas epóxi são substâncias líquidas ou sólidas, obtidas geralmente por policondensação
podendo conter mais de um grupo epóxi por molécula. Mas, para poder atender as mais
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
7/15
7
diversas aplicações, é necessário reacioná-la a um agente catalisador, também chamado,
endurecedor, o qual garante ao compósito as propriedades desejadas para sua utilização.
A resina utilizada também foi da marca Sika, modelo Sikadur 330. Adesivo epóxi bi-
componente com dosagem 1:4, atendendo os requisitos normativos SOCOTEC (França) e do
Road and Bridges Research Institute (Polônia). Na Tabela 3 estão dispostas as especificações
técnicas disponibilizadas pelo fabricante.
Deve-se salientar que a ficha técnica do produto não informa a temperatura de transição vítrea
do produto, mas cita que a temperatura máxima de trabalho, em exposição contínua da resina
de colagem da fibra de carbono, é de 45ºC.
O método de aplicação da manta de fibra de carbono consistiu na aplicação do adesivo epóxi
em camadas intercaladas com a fibra e posterior conformação da camada com um rolo a fim
de tornar o compósito monolítico. Tabela 3 – Características da resina epóxi
Densidade 1,30 kg/l
Viscosidade (10°C) 10000 mPa.s
Viscosidade (23°C) 6000 mPa.s
Viscosidade (35°C) 5000 mPa.s
Coeficiente de Expansão Térmica 4,5x10-5x10 °C-1
Temperatura de Serviço -40°C a +45°C
Resistência de Tração 30 MPa (7 dias a +23°C)
Resistência de Aderência Falha no concreto (> 4 MPa)Módulo de Elasticidade na Flexão 3800 MPa (7 dias a +23°C)
Módulo de Elasticidade na Tração 4500 MPa (7 dias a +23°C)
Alongamento na Ruptura 0,9% (7 dias a +23°C)
Resistência Química Não adequado para exposição a produtos químicos
Resistência Térmica Exposição contínua: +45°C
2.4
Cura da resina epóxi
No estudo, o processo de cura da resina epóxi foi monitorado de duas maneiras para
determinar a variação de temperatura que ela sofre no decorrer do tempo e a partir disso
desenvolver o processo de cura mais adequado. A primeira forma foi analisando a variação da
resina já aplicada aos corpos de prova, porém, este método não mostrou nenhuma alteração na
temperatura, a qual se manteve constante e igual à ambiente por 157 minutos, devido a
pequena espessura da camada de epóxi. Já no segundo método, o monitoramento foi iniciado à
temperatura ambiente de 20°C em uma amostra de resina com 65 g em um recipiente
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
8/15
8
cilindrico com diâmetro de 4,5 cm, sendo utilizado um termômetro a laser de superfície da
marca AKSO, com um intervalo entre as medições generalizado em 5 minutos, mas reduzido
para 2 minutos no intervalo de endurecimento. Observou-se o pico de temperatura de 115,6°C
após 108 minutos do início da mistura dos dois componentes da resina epóxi, sendo o período
de endurecimento compreendido entre 60 e 70 minutos. A Figura 1 exibe a variação de
temperatura do segundo método de monitoramento.
Figura 1. Monitoramento da variação de temperatura de cura da resina epóxi em recipiente.
A partir disso, dois métodos de cura foram desenvolvidos. No primeiro, os corpos de prova
foram expostos por 3 horas em estufa logo após a aplicação da fibra de carbono às
temperaturas de 40°C, 50°C e 60°C, para posterior comparação aos referenciais. Para cada
temperatura especificada foram utilizados três corpos de prova. Neste sistema buscou-se uma
forma mais simplificada de cura, e ainda, com temperaturas não tão distantes da realidade, com
possível aplicação prática.
Já o segundo método possui complexidade maior. Em dois corpos de prova, o objetivo foi
simular, o mais próximo possível, a variação de temperaturas da cura da resina epóxi emrecipiente. Para isso, foram utilizadas três estufas reguladas a 40°C, 80°C e 105°C (máxima
temperatura do equipamento) com tempos e temperaturas de entrada e saída descritas na
Tabela 4. Na Figura 2 pode ser observado o comparativo entre os processos de cura e o
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
9/15
9
método de simulação adotado, sendo as temperaturas medidas na retirada e troca de uma
estufa para outra.
Tabela 4 – Variação de temperatura da simulação do processo de cura térmica
Tempo (minutos) Estufa Temperatura Inicial (°C) Temperatura Final (°C)
0 a 2 - 21 25,52 a 15 - 25,5 2215 a 45 40°C 22 3345 a 60 80°C 33 55,560 a 75 105°C 55,5 9075 a 85 - 90 6085 a 95 - 60 3895 a 107 - 38 30
Figura 2. Comparativo da variação de temperatura dos diferentes métodos de cura térmica.
2.5
Exposição a temperaturas elevadas quanto à degradação do reforço
Os corpos de prova com aplicação de uma camada de fibra de carbono foram submetidos à
exposição em estufa por 3 horas a temperaturas de 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C e 90°C, após
sete dias (tempo de cura especificado pelo fabricante) da aplicação da fibra, simulando
situações ambientes normais e superiores, como no caso de ambientes industriais ou expostos
a insolação intensa. Foram expostos quatro corpos de prova a cada temperatura especificada.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
10/15
10
O caso de 90°C simula a temperatura de transição vítrea (Tg) de resinas epoxídicas
normalmente utilizadas em materiais compósitos (RELVAS [10]).
2.6 Método de rompimento: Ensaio de Stuttgart
Para a situação de rompimento foi utilizada a configuração denominada Ensaio de Stuttgart,
muito comum no âmbito do concreto armado. É caracterizado pela aplicação de duas cargas
concentradas iguais até o rompimento, sendo equidistantes dos apoios e gerando uma situação
onde se pode observar na mesma viga casos de flexão pura (ausência de cisalhamento) e flexão
simples (presença de cisalhamento), respectivamente apresentados nos trechos BC, e AB-CD,
como indicado na Figura 3.
Figura 3. Representação dos diagramas de momento fletor e esforço cortante do Ensaio de Stuttgart(ROCHA et al. [11]).
Esta configuração foi obtida em uma prensa hidráulica com velocidade de aplicação de carga
de 7,5 kN/min especificada pelos pesquisadores de modo que o ensaio não demandassegrande quantidade de tempo, nem que pudesse ser demasiado rápido impedindo o adequado
acomodamento da peça após aplicação da carga. Foi suportada por dois apoios móveis
distantes 244 mm entre si e 30,5 mm das extremidades, com cargas concentradas distantes 122
mm entre si e a 61 mm do apoio mais próximo. A carga foi aplicada em uma rótula e
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
11/15
11
posteriormente distribuída igualmente em dois roletes metálicos, conforme pode ser observado
na Figura 4.
Figura 4. Configuração de rompimento utilizada.
3 Resultados e discussões
Os resultados foram obtidos a partir do rompimento de 39 corpos de prova (Tabela 5) com
idades entre 40 e 50 dias.
Tabela 5 – Discretização dos corpos de prova
Tipo Quantidade
Referencial com uma camada de reforço 4
Exposto a 40°C quanto à degradação 4
Exposto a 50°C quanto à degradação 4Exposto a 60°C quanto à degradação 4
Exposto a 70°C quanto à degradação 4
Exposto a 80°C quanto à degradação 4
Exposto a 90°C quanto à degradação 4
Exposto a 40°C quanto à cura simplificada 3
Exposto a 50°C quanto à cura simplificada 3
Exposto a 60°C quanto à cura simplificada 3
Exposto ao método de cura simulado 2
Os resultados dos ensaios relativos à análise da degradação do reforço exposto às temperaturaselevadas revelam a confirmação da queda significativa da resistência da peça em sua
temperatura de transição vítrea (Tg), 90°C, totalizando apenas 68% quando comparada aos
corpos de prova de referência com aplicação de uma camada de fibra sem exposição às
condições de temperatura majoradas. Por outro lado, os dados ressaltam um crescimento
acentuado da resistência em temperaturas inferiores a 90°C, o que indica que o material tem
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
12/15
12
suas características aperfeiçoadas com a exposição a essas condições. As Figuras 5 e 6 exibem
os dados obtidos, sendo importante realçar a resistência média de pico, ocorrida com
exposição a 80°C, de 14807 N, elevando assim em 18% a capacidade portante da peça.
Figura 5. Variação de carga aplicada quanto à temperatura de exposição sob o viés da degradação.
Figura 6. Variação percentual quanto ao referencial com aplicação de uma camada de reforço com fibrade carbono sem exposição à cura térmica.
Para o método de cura simplificado logo após a aplicação do reforço, os resultados se
mostraram similares, porém menores que os dos corpos de prova expostos às temperaturas
elevadas uma semana após a aplicação da fibra. Os dados registrados podem ser observados naFigura 7, sendo a não linearidade do crescimento da resistência um indício de que este método
é menos constante e possivelmente afetado pela variabilidade no concreto devido ao seu
processo de moldagem e fabricação, e pelas pequenas variações possíveis durante a aplicação
da fibra de carbono.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
13/15
13
Figura 7. Comparativo da variação de carga e percentual do método de cura simplificado para asdiferentes temperaturas de exposição.
O método de cura simulado, onde se buscou a variação da temperatura de maneira similar a
cura natural da resina epóxi, mostrou-se eficaz, resultando na maior média das resistências
observadas nos diversos casos, 15137 N, o que representa uma elevação de 20% na capacidademecânica da peça quando comparada ao referencial a temperatura ambiente. Na Figura 8 está
representado o comparativo dos diversos métodos de cura adotados onde o simulado se
sobressai.
Figura 8. Comparativo das resistências obtidas a partir dos métodos de cura adotados.
4
Conclusões
O emprego de reforços com fibra de carbono é, sem sombra de dúvidas, um método
de grande utilidade e que se mostra vantajoso em diversos aspectos, principalmente, por suas
características que permitem grande aplicação de carga à estrutura mantendo as dimensões
reduzidas. Em situações onde a degradação do concreto e armaduras compromete a segurança
da edificação, a aplicação desse sistema, possibilita sua recuperação quanto à capacidade
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
14/15
14
portante sem necessidade de intervenções estruturais de grande volume, sendo uma maneira
rápida e eficaz para restaurar as propriedades iniciais de resistência.
Devem-se tomar as devidas precauções quanto à questão do ambiente à qual o sistema
de reforço estará exposto. A partir dos resultados obtidos, é possível concluir que em
temperaturas iguais ou superiores a 90°C a resistência da peça cai drasticamente,
comprometendo assim, o dimensionamento prévio do reforço. Em cenários onde as
temperaturas são elevadas e agravadas por possíveis intervalos cíclicos de exposição como
chaminés, ambientes industriais, fornos, caldeiras, estruturas expostas a insolação intensa, entre
outros, esse método de recuperação não é recomendado, pois sua eficiência estará sujeita as
condições do meio e por elas comprometida.
A partir da concepção da curva de comportamento dos corpos de prova expostos às
diversas temperaturas, além de observar a perda significante de resistência para o caso de 90°C,foi possível constatar um acréscimo significativo de resistência com a exposição às
temperaturas intermediárias e conseguindo elevar a capacidade em 18%, com isso, um
processo de cura tardia pode ser considerado, visto que este pós-aquecimento contribuiu de
forma relevante para o aperfeiçoamento das propriedades do sistema de reforço.
Com base na característica de aumento de resistência observada após exposição a
determinadas temperaturas elevadas, o método de cura simplificado, realizado logo após a
aplicação do reforço, não atingiu os mesmos patamares de resistência quando comparado aos
da cura tardia, a qual foi observada nos ensaios onde se buscava analisar a degradação do
sistema de reforço por meio da temperatura. Comparando o método ao processo natural de
cura da resina epóxi, pode-se concluir que existe a necessidade de manter o compósito por
certo tempo em estado de repouso, para então aplicar a temperatura desejada para a cura,
obtendo-se assim propriedades resistivas mais elevadas.
Outra vantagem constatada no estudo da cura térmica é o endurecimento do
compósito de forma acelerada, onde o estado vitrificado é obtido instantaneamente após a
exposição a temperaturas elevadas ao contrário do período mínimo de sete dias para chegar atal estado a temperatura ambiente.
Quanto aos métodos de cura, o que simulou o processo natural da resina epóxi
revelou-se superior e pode-se concluir, a partir dos dados observados, que no processo de cura
ideal, deve existir um período de pelo menos uma hora antes da aplicação da temperatura de
pico, a qual tem resultados significativamente bons quando compreendida entre 80°C e 90°C.
8/17/2019 O Efeito Da Temperatura Na Manutenção Da Integridade Do Reforço Com Fibra De Carbono
15/15
15
Agradecimentos
Os autores agradecem ao Ministério da Educação (MEC) pelo apoio financeiro e à empresa
Sika pelo fornecimento do material empregado nos estudos. Quanto à estrutura física utilizada,
fica o agradecimento à Universidade Federal do Paraná (UFPR), ao Centro de Estudos deEngenharia Civil Professor Inaldo Ayres Vieira (CESEC), ao Laboratório de Materiais e
Estruturas (LAME/DCC), ao Instituto LACTEC pela realização dos rompimentos nas
dependências do LAME/LACTEC e a todos os profissionais que contribuíram para a
realização deste trabalho.
5
Referências
[1] PEDROSO, F. L.. Concreto: as origens e a evolução do material construtivo mais usado pelohomem. São Paulo, Concreto & Construções, IBRACON, Ano XXXVII nº53 Jan-Fev-Mar 2009,p. 14-19.
[2]
TUTIKIAN, B. F.; MILLEN, E.; FILHO, L. C.; SILVA, M. A. C.; HELENE, P.; CARMONA, T.; BITTENCOURT, T.. Programa de redução de riscos e aumento da vida útil de estruturas. SãoPaulo, Concreto & Construções, IBRACON, Ano XL nº 68, Out-Nov-Dez 2012, p. 52-56.
[3] BEBER, A. J.. Comportamento estrutural de vigas de concreto armado reforçadas comcompósitos de fibra de carbono. Porto Alegre, 2003, Tese (doutorado) – Universidade Federal doRio Grande do Sul, 289p.
[4]
HOLLOWAY, L.C.. A review of the present and future utilisation of FRP composites in the civilinfrastructure with reference to their importance in-service properties. Construction and BuildingMaterials, v. 24, p. 2419-2445, 2010.
[5]
HORIE, K., et al.. Definitions of terms relating to reactions of polymers and to functionalpolymeric materials. Pure and Applied Chemistry, v. 76, p. 898. IUPAC, 2004
[6]
PERELLES, D. H.; MEDEIROS, M. H. F.; GARCEZ, M. R.. Aplicação da análise hierárquicacomo ferramenta de tomada de decisão para escolha do compósito de reforço com polímerosreforçados com fibras. Revista ALCONPAT, v.3, nº3, p. 165-180, Set-Out-Nov-Dez 2013.
[7] THOMAZ, E.. Trincas em Edifícios. Ed. IPT/EPUSP/PINI, 1949.
[8]
CANEVAROLO JR, S. V.. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros.São Paulo, Artliber Editora, 2002.
[9]
PARDINI, L. C.; REZENDE, M. C.; COSTA, M. L.. Métodos de estudo da cinética de cura deresinas epóxi. Polímeros: Ciência e Tecnologia, v.9, n.2, p. 3-3, 1999.
[10]
RELVAS, F. J.. Reforço de vigas de concreto armado, a flexão, com fibra de carbono. 2003.Disponível em : Acessoem: 16 jul. 2013.
[11]
ROCHA, A. C., et al.. Ensaios de Stuttgart – Reprodução em Laboratório, 46º CongressoBrasileiro do Concreto. Florianópolis, IBRACON, 2004.
Top Related