Avaliação experimental de revestimentos de proteção ao fogo para reforços estruturais com fibras de carbono

Abstract

Com o objetivo de aumentar a resistência das estruturas de concreto, a técnica de reforço com PFRC (Polímeros Reforçados com Fibra de Carbono) vem sendo cada vez mais utilizada como alternativa de recuperação estrutural. Entretanto, um dos fatores que reduzem a capacidade resistente do sistema é a ação do fogo, uma vez que a resina epóxi utilizada para a aderência do tecido de fibra de carbono ao substrato do concreto é altamente vulnerável ao efeito de elevadas temperaturas. O epóxi apresenta uma significativa redução de resistência e módulo de elasticidade quanto aquecido à temperatura de transição vítrea, com valores entre 60 °C e 80 °C aproximadamente, facilmente ultrapassados em situação de incêndio. A presente pesquisa investiga experimentalmente a utilização de três métodos de proteção passiva, manta de lã de rocha, manta de fibra cerâmica e gesso acartonado aplicados sobre o reforço com o intuito de minimizar os danos gerados pela ação de elevadas temperaturas na resina epóxi. Os resultados da análise indicam que o adesivo epóxi apresenta um processo de volatização quando exposto à temperatura definida de 500 °C, comprometendo a eficácia da técnica de reforço; no entanto, a aplicação dos revestimentos mostrou-se importante como forma de retardar a degradação do elemento compósito, verificando-se que a perda na capacidade de carga do reforço foi menor para os modelos que apresentavam proteção passiva, podendo garantir a segurança estrutural.

In order to increase the strength of concrete structures, the reinforcement technique with CFRP (Carbon Fiber Reinforced Polymers) has been increasingly used as an alternative for structural recovery. However, one of the factors that differentiate the resistant capacity of the system is the fire action, since the epoxy resin used for the adhesion of the carbon fiber fabric to the concrete substrate is highly vulnerable to the high temperature effect. The epoxy has a reduction in resistance and modulus of elasticity when heated to the glass transition temperature, with values between 60 °C and 80 °C approximately, easily overcome in a fire situation. The present research investigates the use of three methods of passive protection on the reinforcement: rock wool blanket, ceramic fiber blanket and plasterboard, in order to minimize the damage generated by the action of high temperatures in the epoxy resin. The results of the analysis indicate that the epoxy adhesive presents a process of volatization when exposed to the defined temperature of 500 °C, compromising the effectiveness of the reinforcement technique; however, an application of the coatings proved to be important as a way of delaying the degradation of the composite element, verifying that the loss in the load capacity of the reinforcement was less for the models that presented passive protection, being able to guarantee the structural security.