Adesivos

A seleção de um sistema de FRP inclui, para além do compósito de FRP, a definição correta do agente responsável pela sua colagem aos elementos a reforçar, designado por adesivo ou cola Juvandes (2002).

O adesivo permite a interface entre a fibra e a superfície do elemento, tendo um papel fundamental na transmissão de tensões do betão para a fibra. O adesivo ou resina, normalmente é utilizado em sistemas de reforço estrutural colado exteriormente, podendo ser utilizado em outras técnicas.

A título de informação adicional, existe também o sistema de reforço estrutural com barras de carbono inseridas na zona de recobrimento de armaduras. Esta técnica tem a designação universal de NSM (Near Surface Mounted), em que a fixação no interior do recobrimento pode ser feita com adesivo para melhorar a sua eficiência. A técnica abordada neste trabalho é a de reforço por colagem exterior (EBR - Externally Bonded Reinforcement), por ser do âmbito de aplicação da Sika Brasil.

No sistema EBR, é de toda a importância garantir a qualidade do adesivo utilizado para a fixação da fibra de carbono, seja ele através de lâminas de carbono ou de tecido de fibra de carbono. Deve inclusive, debruçar-se com a mesma importância sobre as características da fibra de carbono e as características do adesivo, pois dele depende a boa transferência de carga por aderência, não se podendo negligenciar a sua importância. A capacidade resistente que o adesivo tem de fixar a fibra de carbono no elemento de betão é a que garante a funcionalidade do sistema, garantindo ou não que a fibra não inicia o seu descolamento a tensões não previstas.

31 Em projeto devem ser previstas as condições de aderência do adesivo no sentido da sua otimização e prevenção de destacamento da matriz polimérica. Habitualmente, faz-se um teste de arrancamento do adesivo (pull-out), sendo que a situação ótima é o destacamento da matriz polimérica com a superfície de betão, habitualmente designada por falha no betão. A tensão de aderência do agente de colagem é determinada de acordo com a EN 12188:1999 (CEN 1999 b), devendo ser superior a 15N/mm² a 20ºC (Bulletin 14 fib:01, 2001).

A resistência do adesivo ao corte deve ser superior a 12 N/mm² a 20ºC, podendo ser determinada de acordo com a EN 12188:1999 (CEN 1999 b) (Bulletin 14 fib:01, 2001).

Em termos de escolha do adesivo, conforme já mencionado, podem encontrar-se no mercado adesivos epóxi, poliéster, vinil ou fenólicos, sendo estes últimos não muito comuns. Geralmente, é utilizado o adesivo epóxido por ter melhores propriedades mecânicas, excelente durabilidade, boa capacidade de cura à temperatura ambiente. Apesar do seu custo ser significativamente maior que os outros adesivos, possui maior resistência à tração, boa estabilidade dimensional, boas propriedades a altas temperaturas e uma forte resistência aos produtos químicos, com exceção dos ácidos.

As principais vantagens de um adesivo epóxi são:

 Boas propriedades de impregnação para várias bases;

 Cura com elevada coesão;

 Baixa retração em comparação com poliésteres, acrílicos e vinis;

 Baixa fluência;

 Pode ser feito com características tixotrópicas para aplicação em superfícies verticais;

 Capacidade para acomodar superfícies de colagem irregulares.

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Figura 13 - Embalagem resina epóxi para lâminas (Sikadur 30 - componente A + B) [Fonte: http://www.batimatghana.com/?q=productdisplay/sikadur-30 - consulta atualizada em 04-09-2014]

Figura 14 - Embalagem de resina epóxi para tecidos (Sikadur 330 - componente A + B)

[Fonte: http://www.doradiceramic.ro/construction/consolidari-structurale/sikadur-330 - consulta atualizada em 04-09-2014]

No sistema laminado, a resina para produção do laminado é diferente do adesivo utilizado para fixar as lâminas na superfície (figura 13). Nos sistemas curados in situ, a resina de impregnação é o próprio agente de colagem na superfície (figura 14), podendo a fibra ser impregnada antes ou após da sua colocação na superfície de betão.

As principais características de um adesivo epóxido não endurecido consistem na viscosidade, no tempo de utilização, no tempo de cura, na toxicidade e no endurecimento em contacto com a humidade ou água (Ribeiro,1996).

Num adesivo, é fundamental ter em consideração o tempo de utilização e o tempo de contacto, que devem constar na ficha técnica de produto.

33 O tempo de utilização (Pot Life), é o intervalo de tempo, após a mistura entre a resina base e endurecedor, durante o qual o adesivo permanece no estado líquido e pode ser aplicado sem dificuldade. Após ultrapassar o tempo de utilização, o adesivo perde as suas características de aderência, pelo que não se deve ultrapassar o Pot Life estipulado para o produto (Juvandes, 2002).

O tempo de contacto (Open Time), é o intervalo de tempo, após a aplicação na superfície, em que o adesivo inicia o seu processo de endurecimento até que fica impedido de se efetuar a colagem da fibra. A aplicação do adesivo na superfície e a aplicação da fibra deve ser compreendida no intervalo de tempo de contacto para garantir as características de aderência desejáveis (Juvandes, 2002).

O sucesso do adesivo depende da correta preparação e aplicação da mistura, tendo como referência as especificações do fornecedor. Por ser um componente de grande importância no sistema colado de reforço através de fibra de carbono, as respetivas fichas técnicas de produto devem ser o mais completas possível para minimizar erros de aplicação ou erros de escolha do material em função de informações pouco claras. Por este motivo, as informações técnicas que devem constar numa ficha técnica são as seguintes:

 Módulo de elasticidade (na compressão);

 Módulo de elasticidade (na tração);

 Pot Life;

 Consumo;

 Tempo de espera entre camadas.

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No mercado, quando se refere a adesivo, entende-se pelo conjunto de dois componentes, que são a resina base e o endurecedor. O endurecedor é aplicado sobre a resina base e é misturado com uma misturadora de baixa rotação (cerca de 300 rpm) durante o tempo especificado pelo fabricante. É a partir da mistura entre os dois componentes que se inicia a contagem do Pot Life do adesivo.

Seja o adesivo aplicado num sistema pré-fabricado ou num sistema in situ, a polimerização do epóxido (fase de endurecimento) é traduzida pela reação química entre o oxigénio da resina e o hidrogénio das aminas no endurecedor. O endurecimento dá-se perfeitamente se forem cumpridas as condições ideias de tempo de aplicação, temperatura ambiente e humidade (Juvandes, 2002).

Uma vez que o adesivo passa do seu estado líquido para o estado sólido (ou endurecido), o adesivo deve atender a determinadas características essenciais, como a resistência mecânica (tração, flexão e compressão), aderência às superfícies do betão e da fibra, retração térmica durante a cura, módulo de elasticidade, extensão na rotura, coeficiente de dilatação térmica, resistência química, resistência à temperatura e comportamento a longo prazo.

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4 Aplicação de compósitos de fibra de carbono