Conclusões

A análise da absorção de água dos provetes da fase 1, imersos nos diferentes ambientes de exposição durante mais de 17.500 horas, permitiu consolidar a influência da temperatura na difusão da humidade pelo material GFRP em estudo. A temperatura continua a evidenciar-se como um agente acelerador, favorecendo a absorção de humidade a temperaturas superiores. Para além disso, a evolução da variação de massa dos provetes imersos a 60 ºC, para valores inferiores à massa inicial numa fase prolongada da exposição, permitiu deduzir que a redução de massa se deve essencialmente à dissociação da matriz, sem excluir contudo a possível influência de fenómenos de pós-cura. Apesar de a temperatura de 60 ºC ser ainda inferior à Tg da matriz, o comportamento é

compatível com o constatado por diversos autores, que verificaram o início da transição para um comportamento visco-elástico em provetes expostos a esta temperatura, aumentando a porosidade e consequentemente a difusão da humidade até à interface matriz-fibras. A presença de água acaba por originar processos de hidrólise na matriz e na interface matriz-fibras. De facto, a degradação é

5. RESULTADOSE DISCUSSÃO

bastante mais célere nos ambientes de envelhecimento acelerado a 60 ºC quando comparada com a exposição em ambiente natural, contudo este nível de temperatura poderá induzir também mecanismos de degradação que se encontram inibidos a temperaturas menos elevadas, podendo levar a uma estimativa demasiado severa do tempo de vida útil do material GFRP em condições de serviço reais. Robert et al. [5.2] consideraram também esta situação, levando-os a analisar a necessidade de se limitarem as condições dos ensaios de envelhecimento acelerado, o que já é também sugerido por algumas normas, como por exemplo a ACI 440.3R-04 [5.14] e a CSA S806-02 [5.15] que recomendam 60 ºC como temperatura limite para ambientes de envelhecimento acelerado com base em soluções aquosas. Todavia, é importante aprofundar a análise da temperatura sobre os mecanismos de degradação que ocorrem nos diferentes ambientes. Os provetes em envelhecimento natural poderão também fornecer dados relevantes que permitam relacionar a degradação verificada nos ambientes de exposição com o tempo que a mesma demoraria a ocorrer em condições de serviço.

No caso das imersões em água desmineralizada ou solução salina, as conclusões foram coerentes com o constatado por Costa [5.1], durante as primeiras 7.800 horas, sendo a absorção superior nos provetes imersos em água desmineralizada.

Relativamente aos provetes de fase 2, os provetes de secagem apresentaram taxas de absorção superiores aos provetes protegidos e estes em comparação com os provetes totalmente protegidos. Esta situação era expectável, uma vez que a protecção fornecida pelo ligante epóxido deveria dificultar a difusão da humidade. A diferença de valores de variação de massa entre os provetes de secagem e os provetes de fase 1 é que não era expectável, obtendo-se aumentos de massa nestes últimos inferiores aos observados nos provetes protegidos. No caso dos provetes em condensação em contínuo a 40 ºC, observou-se uma absorção de água superior no provete totalmente protegido. Não sendo conclusivos os motivos para tal, um dos factores poderá estar relacionado com a perda das características iniciais do ligante epóxido e a consequente diminuição da resistência à difusão da água no compósito GFRP, uma vez que o fabricante só garante a resistência térmica em contacto com água até 40 ºC [5.8].

Os ensaios de DMA dos provetes da fase 1 demonstraram que as variações da temperatura de transição vítrea (Tg) foram superiores para os ambientes de imersão em água desmineralizada. Os

maiores registos de variação inicial observaram-se nos ambientes que apresentaram as taxas de absorção de água mais acentuadas. Genericamente, após 9 meses de exposição, os provetes da fase 1 apresentaram uma melhoria da Tg, assumindo uma maior expressividade nos ambientes a

60 ºC, cujas amostras evidenciaram valores médios superiores ao obtido para os provetes não envelhecidos. Esta recuperação foi associada a possíveis fenómenos de pós-cura.

Os provetes protegidos demonstraram a capacidade reversível das propriedades do material em estudo, dados os valores médios da Tg serem bastante superiores aos obtidos para os provetes da

fase 1. No caso dos ambientes de exposição a 40 ºC, as Tg foram inclusive superiores ao valor dos

provetes não envelhecidos, podendo tal ser uma consequência de efeitos de pós-cura fomentados durante o processo de secagem. No caso dos provetes protegidos, à excepção da imersão a 20 ºC onde a Tg foi mais elevada, os valores foram bastante similares aos dos provetes da fase 1.

Os provetes em envelhecimento natural apresentaram uma redução da Tg de 9% em relação aos

provetes não envelhecidos. Esta diminuição foi análoga à observada para os provetes da fase 1 imersos durante 3 meses em solução salina a todas as temperaturas e em água desmineralizada a 40 ºC e a 60 ºC. Em relação aos provetes da fase 2, a evolução foi similar aos provetes protegidos imersos durante 6 meses em água desmineralizada a 20 ºC.

Os ensaios mecânicos permitiram avaliar o impacte dos efeitos higrotérmicos na degradação do material compósito GFRP. Nomeadamente nos provetes imersos a 60 ºC, foi visível a diminuição de resistência no ensaio ao corte interlaminar, ensaio que genericamente permite avaliar o desempenho da interface matriz-fibras e da própria matriz. A mesma redução da tensão de rotura foi observada nos ensaios à tracção. No entanto, em ambos os ensaios, a redução da tensão de rotura foi bastante mais acentuada até aos 9 meses de exposição, período após o qual as variações foram muito mais reduzidas. A análise integrada dos resultados dos ensaios mecânicos e da evolução da absorção de água sugere que a degradação ocorre nomeadamente na matriz e na interface matriz-fibras. A perda de resistência à tracção pode dever-se sobretudo à diminuição da capacidade de transferência de tensões entre as fibras pela matriz, não só pela diminuição de resistência ao corte interlaminar, como pela estabilização da tensão de rotura à tracção após 9 meses de exposição, situação que sugere a estabilidade do comportamento das fibras. No caso do ensaio à flexão, a redução da tensão de rotura foi menos acentuada ao longo do tempo, progredindo de forma aproximadamente constante à excepção dos provetes imersos em água desmineralizada a 60 ºC.

Dos resultados obtidos para os provetes protegidos, depreende-se, a priori, que a exposição das faces dos provetes que foram cortadas durante a preparação da campanha experimental, e que poderiam facilitar a difusão da água pela interface matriz-fibras e pela matriz, não apresentam uma influência relevante na degradação do material GFRP ao longo do tempo. Apenas no caso do ensaio à tracção se observou uma diferença significativa, constatando-se melhores desempenhos nos provetes protegidos. Os ensaios das próximas colheitas de provetes fornecerão dados importantes que permitirão suportar as conclusões ou reavaliá-las.

A degradação dos provetes de GFRP durante a exposição aos diversos ambientes, não se deve apenas a efeitos irreversíveis. A análise de provetes de secagem permitiu constatar que, após o período de exposição aos diversos ambientes, o material GFRP tem a capacidade de recuperar parcialmente as suas características, nomeadamente nos provetes em imersão. Um exemplo disto é o resultado da tensão de rotura à flexão relativo aos provetes imersos em água desmineralizada que apresentaram um valor 13,2% superior ao obtido para os provetes da fase 1. Este comportamento é

5. RESULTADOSE DISCUSSÃO

muito relevante quando se pretende prever a durabilidade do material para uma situação de serviço. A capacidade do material de recuperar parcialmente as suas características, após um período de exposição a determinados agentes de degradação, pode indicar que modelos de previsão da durabilidade do material GFRP em serviço com base nos dados obtidos em ambientes de envelhecimento acelerado poderão ser demasiado conservadores. Os efeitos de degradação reversíveis foram menos acentuados no caso da condensação em contínuo a 40 ºC.

Os provetes em envelhecimento natural demonstraram uma diminuição reduzida das suas características. Apenas nos ensaios à tracção de provetes imersos em solução salina durante 3 meses se obtiveram tensões na rotura superiores. Tais resultados permitem concluir que, possivelmente, os dados obtidos durante os ensaios dos provetes expostos a ambientes acelerados equivalem a anos de exposição em condições de envelhecimento naturais. A campanha de exposição dos provetes durante 10 anos permitirá realizar uma análise comparativa e correlacionar os resultados com os obtidos para os provetes em envelhecimento acelerado, propiciando a aferição de um modelo de previsão da durabilidade do material GFRP em serviço na região de Lisboa.

5.7 Bibliografia

[5.1] Costa, R. L., “Durabilidade de perfis pultrudidos de poliéster reforçado com fibras de vidro (GFRP)”, Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Universidade Técnica de Lisboa, Novembro 2009.

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[5.11] Nkurunziza G., Debaiky, A., Cousin, P., Benmokrane, B., “Durability of GFRP bars: A critical review of the literature”, Progress in Structural Engineering and Materials, Vol. 7, No. 4, 194-209, 2005.

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[5.15] CSA-S806-02, “Design and construction of building components with fibre reinforced polymers”, Canadian Standards Association, Rexdale, Ontario, 2002.