Ensaio de corte interlaminar

O último método de determinação de propriedades de natureza mecânica considerado foi o ensaio de corte interlaminar, uma vez que se consideram os efeitos de compressão como pouco elucidativos e muito variáveis [3.3], sendo este tipo de caracterização pouco útil.

O objectivo deste ensaio consiste na determinação das propriedades resistentes do material ao corte interlaminar, pelo ensaio de provetes relativamente curtos, com recurso às normas ASTM D 2344 [3.20] e EN ISO 14130 [3.21].

Neste tipo de ensaio, encontra-se controlada a força de corte e o deslocamento a meio vão associado. Ambas as normas utilizadas indicam que esta força pode ser calculada através da seguinte expressão:

(3.5)

onde,

é a tensão de corte interlaminar (MPa); é a carga aplicada (N);

é a largura do provete (mm); é a espessura do provete (mm).

A tensão de corte interlaminar na rotura, , é dada pelo máximo valor da força registada no ensaio.

A preparação dos provetes preconiza dimensões de acordo com a espessura (e) dos mesmos sendo, o comprimento (l) o sêxtuplo da espessura e a largura (b) o dobro desta [3.20]. Neste sentido, foram utilizadas amostras com dimensões nominais de 30 mm × 10 mm (l × b) com 5 mm de espessura. De igual modo ao descrito no ensaio de flexão, a largura e espessura necessitam de ser controladas e medidas individualmente para cada provete.

Analogamente à flexão, o equipamento utilizado consistiu na prensa Form test, da marca Seidner, um deflectómetro de 50 mm APEK e também o recurso ao mesmo conversor de sinal eléctrico referido, o datalogger Spider8 da marca HBM (Figura 3.30), e o software Catman®Easy. Neste caso, varia o esquema de ensaio sendo o resto do processo em tudo semelhante ao ensaio de flexão (esquematizado na Figura 3.34).

O provete foi colocado nos apoios, devidamente centrado, com uma distância entre estes na ordem de grandeza do quádruplo da espessura [3.20], ou seja, 20 mm. De seguida, foi executado o ensaio, carregando o provete até à rotura por corte interlaminar, onde as pequenas dimensões do provete aumentam o efeito da grandeza a analisar. A velocidade do ensaio foi realizada a 0,1 kN/s, [3.21], sendo a frequência de aquisição de dados entre 2 e 5 Hz. Tal permite o controlo e registo da força e do deslocamento em tempo real. A conversão de sinal eléctrico do datalogger procede-se do mesmo modo como descrito no subcapítulo 3.5.4.

3.6 Referências bibliográficas

[3.1] Página da internet da empresa ALTO Perfis Pultrudidos, Lda: www.alto.com.pt, visitada dia 22/11/2010.

[3.2] S. Cabral-Fonseca, J.R. Correia, R. Costa, A. Carreiro, M. Paula Rodrigues, M. Isabel Eusébio, F.A. Branco, “Environmental degradation of GFRP pultruded profiles made of polyester and vinylester resins”, 15th International Conference on Composite Structures, (Editor: A.J.M Ferreira), pp. 1-5, Porto, 2009.

[3.3] A. Carreiro, “Durabilidade de perfis pultrudidos de viniléster reforçado com fibras de vidro (GFRP)”, Dissertação para obtenção de grau de mestre em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa, Maio 2010, 122p.

[3.4] R. Costa, “Durabilidade de perfis pultrudidos de poliéster reforçado com fibras de vidro (GFRP)”, Dissertação para obtenção de grau de mestre em Engenharia Civil, Instituto Superior Técnico, Lisboa, Novembro 2009, 108p.

[3.5] ASTM D1141, “Standard practice for preparation of substitute ocean water”, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 1999.

[3.6] NP EN ISO 6270, “Tintas e vernizes. Determinação da resistência à humidade – Parte 1: Condensação Contínua”, Instituto Português da Qualidade, Caparica, 2007.

[3.7] EN 1504-2, “Products and systems for the protection and repair of concrete structures. Definitions, requirements, quality control and evaluation of conformity. Surface protection systems for concrete”, European Committee for Standardization, Brussels, 2004.

[3.8] ASTM D 5229 “Standard Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite Materials”, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2004

[3.9] ISO 7224-1, “Paints and varnishes – Colorimetry – Part 1: Principles”, International Organization for Standardization, Genève, 1997.

[3.10] ISO 7224-2, “Paints and varnishes – Colorimetry – Part 2: Colour management”, International Organization for Standardization, Genève, 1997.

[3.11] Página da internet: www.hunterlab.com, Figura “New Lab Chart”, visitada a 17/12/2010.

[3.12] ISO 2813, “Paints and varnishes – Determination of specular gloss of non-metalic paint films at 20º, 60º and 85º”, International Organization for Standardization, Genève, 1994.

[3.13] ISO 2813 – Technical Corrigendum 1, “Paints and varnishes – Determination of specular gloss of non-metalic paint films at 20º, 60º and 85º”, International Organization for Standardization, Genève, 1997.

[3.14] ISO 6721-1 “Plastics – Determination of dynamic mechanical properties – Part:1 General Principles”, International Organization for Standardization, Genève, 1994.

[3.15] ISO 6721-5 “Plastics – Determination of dynamic mechanical properties – Part:5 Flexural vibration - Non-ressonance method”, International Organization for Standardization, Genève, 1996.

[3.16] S. Cabral-Fonseca, “Caracterização por análise mecânica dinâmica de um material compósito de matriz polimérica reforçado com fibras de vidro, usado em perfis estruturais – Matriz de viniléster”, Departamento de Materiais, Núcleo de Materiais Orgânicos, LNEC, pp 1- 4, Lisboa, 2009.

[3.17] ISO 14125, “Fibre-reinforced plastic composites – Determination of flexural properties”, International Organization for Standardization, Genève, 1998.

[3.18] ISO 527-1, “Plastiques – Détermination des proprieties en traction – Partie 1: Principes généraux”, International Organization for Standardization, Genève, 1993.

[3.19] ISO 527-4, “Plastics – Determination of tensile properties – Part 4: Test conditions for isotropic and orthotropic fibre-reinforced plastic composites”, International Organization for Standardization, Genève, 1997.

[3.20] ASTM D 2344. “Standard Test Method for Short-Beam Strength of Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates”, American Society for Testing and Materials, West Conshohocken, PA, 2000.

[3.21] EN ISO 14130, “Fibre reinforced plastic composites – Determination of apparent laminar shear strength by short-beam method”, European Committee for Standardization, Brussels, 1997.

4 Resultados e discussão

4.1 Introdução

No presente capítulo são apresentados e discutidos os resultados obtidos nos ensaios realizados durante a campanha experimental descrita no capítulo 3. Quando aplicável, é efectuada uma análise comparativa dos resultados obtidos, considerando resultados obtidos de outros estudos e também os resultados já existentes de investigações anteriores. Desta forma é possível relacionar as características dos materiais que constituem os perfis pultrudidos de GFRP e os efeitos da sua exposição ambiental, nos vários conjuntos definidos no capítulo 3.

O capítulo inicia-se com a apresentação dos resultados do material, de modo a contextualizar os resultados obtidos, com os resultados decorrentes de investigações anteriores.

De seguida, são apresentados os resultados de caracterização das propriedades físicas do material envelhecido, designadamente os resultados obtidos em termos de variação de massa e absorção de humidade, variação da cor e do brilho e sua consequente análise e discussão.

Por fim apresentam-se os resultados de caracterização mecânica que inclui a avaliação das propriedades em flexão, tracção e corte interlaminar, assim como de análise mecânica-dinâmica.