Análise da durabilidade de armaduras poliméricas reforçadas com fibras de vidro submetidas ao ambiente alcalino e a elevadas temperaturas - Moura, Ruan Carlos de Araújo (2021)
O vergalhão de polímero reforçado com fibras de vidro (GFRP) 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 a ambiente alcalino ou elevadas temperaturas. Nesse contexto, buscando uma melhor compreensão dos mecanismos de degradação em ambientes de elevada agressividade, este trabalho 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 carbonatado. 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). A degradação das fibras de vidro, das matrizes poliméricas e das interfaces fibramatriz 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%. Observou-se 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 apresentou melhor desempenho.