ANÁLISE DA DURABILIDADE DE ARMADURAS POLIMÉRICAS REFORÇADAS COM FIBRAS DE VIDRO SUBMETIDAS AO AMBIENTE ALCALINO E A ELEVADAS TEMPERATURAS
Vergalhão de GFRP. Durabilidade. Microestrutura. Envelhecimento acelerado. Desempenho.
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, fabricadas com matrizes poliméricas poliéster isoftálica, éster vinílica e epóxi, com diâmetros nominais de 6,0 e 13,0mm. 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 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 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%. 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, sendo que a matriz epóxi apresentou melhor desempenho após a exposição, seguido dos vergalhões com matriz éster vinílica e poliéster. 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.