Pesquisa revela resistência de vergalhões de polímero reforçado com fibra de vidro

“Mas, quanto a sua resistência em situações adversas e a durabilidade?” Essa é a preocupação do professor da Uesc, cuja pesquisa resultou na tese de doutorado defendida no dia 02 de dezembro de 2021, para obtenção do título de Doutor em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Bahia, tendo como orientadores o prof. Dr. Daniel Véras Ribeiro (Ufba) e o Prof. Dr. Paulo Roberto Lopes Lima (Uefs), e uma banca avaliadora composta pelos professores Doutores Daniel Veras Ribeiro, Cleber Marcos Ribeiro Dias, Paulo Roberto Lopes Lima (UFRJ), Gláucia Maria Dalfré (Ufscar), Sandro Campos Amico (UFRGS) e Bernardo Fonseca Tutikian (Unisinos).

Na tese, cujo título é “Análise da Durabilidade de Armaduras Poliméricas Reforçadas com Fibras de Vidro submetidas ao Ambiente Alcalino e a Elevadas Temperaturas”,  Ruan Moura destaca que o vergalhão de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP – do inglês, Glass Fiber Reinforced Polymer ou, em português, Polímero Reforçado com Fibra de Vidro – PRFV) tem sido considerado uma alternativa para minimizar a degradação das estruturas de concreto armado e reduzir o impacto econômico resultante das atividades de manutenção e reabilitação destas estruturas. No entanto, esses vergalhões podem ter sua vida útil reduzida por alterações físicas, químicas e mecânicas, que podem ocorrer quando expostos ao ambiente alcalino ou elevadas temperaturas.

Nesse contexto, buscando uma melhor compreensão dos mecanismos de degradação em ambientes de elevada agressividade, a pesquisa avaliou a durabilidade dos vergalhões de GFRP, fabricados com matrizes poliméricas poliéster isoftálica, éster vinílica e epóxi, com diâmetros nominais de 6,0 e 13,0 mm. Assim, foram realizados ensaios de envelhecimento acelerado nos vergalhões de GFRP expostos a solução alcalina (pH 8,5, 12,6 e 13,5), nas temperaturas de 23?C, 40?C e 60?C e com diferentes períodos de exposição (500 h, 1000 h e 3000 h). Além dos vergalhões isolados, foram avaliadas amostras embutidas em concretos, com ou sem adição de sílica ativa, e em concreto envelhecido por carbonatação. Ensaios de tração direta e cisalhamento interlaminar foram realizados em vergalhões, isolados ou embutidos no concreto, submetidos a elevadas temperaturas (23?C, 150?C, 300?C e 350?C).

De acordo com o prof. Dr. Ruan Moura, “a degradação das fibras de vidro, das matrizes poliméricas e das interfaces fibra-matriz e vergalhão-concreto foi avaliada antes e após o envelhecimento acelerado, utilizando as técnicas de análise termogravimétrica (TGA), calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise térmica diferencial (DTA), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os resultados mostraram que a degradação dos vergalhões de GFRP embutidos no concreto e envelhecidos foi inferior àqueles envelhecidos diretamente em solução alcalina. Os efeitos degradativos foram atenuados pela adição de sílica ativa, com perda na resistência ao cisalhamento interlaminar de 11,3%”.

Segundo o professor, “foi observado que a carbonatação do concreto resultou em um ambiente menos nocivo aos vergalhões de GFRP, com redução de 10,7% na resistência ao cisalhamento interlaminar após 3.000 horas de exposição. Quando expostos a elevadas temperaturas, o comportamento à tração dos vergalhões de GFRP tem influência significativa da matriz polimérica. Além disso, o uso de sílica ativa melhorou o desempenho do cobrimento de concreto e, consequentemente, a proteção aos vergalhões de GFRP, dificultando a difusão de oxigênio e do calor. A aderência vergalhão/concreto foi comprometida pela degradação térmica das nervuras do vergalhão de GFRP. Após analisar uma combinação de fatores de degradação, os vergalhões de GFRP com matriz epóxi, dentre os vergalhões estudados, foi o que apresentou melhor desempenho em ambientes com exposição a elevadas temperaturas; e, em ambiente alcalino, os vergalhões de GFRP com matriz éster vinílica apresentaram melhor desempenho”, explica.

Vergalhões são materiais utilizados na construção civil para confecção de armaduras de concreto para reformas e construções. Sua função é reforçar internamente a estruturas de concreto, tais como vigas, colunas, pilares, lajes, fundações, etc.. Por isso, os vergalhões devem sustentar cargas e sobrecargas, dentro do seu limite. Justamente por essa aplicabilidade, o vergalhão é um produto que deve ser extremamente resistente e durável.

Como alternativa às tradicionais peças feitas de aço, o vergalhão de polímero reforçado com fibra de vidro traz inúmeros benefícios com a mesma funcionalidade, tais como elevadas relações rigidez/peso e resistência específica, além de não sofrer corrosão eletroquímica e possuir transparência eletromagnética, com facilidade na fabricação. Este material vem ganhando cada vez mais espaço nesse setor há mais de trinta anos, presente em mais de 450 obras no Canadá e nos Estados Unidos.

Fonte: UESC