Protocolo de Acondicionamento acelerado – ACI 440.9R (2015)

instalado, se configura como um material sustentável e durável para as estruturas de concreto. Assim, é importante que se conheça as propriedades mecânicas e a durabilidade do material, para que suas potencialidades possam ser aproveitadas da melhor maneira.

De acordo com o ACI 440.9R (2015), os FRPs começaram a ser mais utilizados como armaduras em estruturas de concreto nos anos 1980. Assim, os dados a respeito de sua performance a longo prazo são limitados, tornando essencial que as possíveis vulnerabilidades relacionadas à sua durabilidade sejam identificadas e tratadas com antecedência, garantindo-se um desempenho satisfatório a longo prazo. Uma das maneiras de identificar as vulnerabilidades no comportamento dos FRPs a longo prazo

é a aplicação de protocolos de acondicionamento acelerado. Assim, esta recomendação apresenta procedimentos para que a durabilidade do FRP seja avaliada utilizando-se de protocolos de acondicionamento acelerado (Accelerated Conditioning Protocols - ACPs) combinados com os ensaios padronizados para a caracterização das propriedades mecânicas. Segundo a recomendação, o objetivo dos ACPs é habilitar os fabricantes para a caracterização da durabilidade do FRP e encorajar pesquisadores e laboratórios de ensaios a adotar protocolos que permitam a obtenção e a criação de um banco de dados significativo a respeito dos testes de durabilidade dos FRPs. Tal banco de dados, gerado pela obtenção de resultados consistentes, pode contribuir para o refinamento do fator ambiental de redução proposto pelo ACI 440.1R (2015).

No contexto do ACI 440.9R (2015), a durabilidade é tratada como a medida da retenção das propriedades físicas e mecânicas do FRP quando exposto aos ambientes propostos pela recomendação. Assim, este guia recomenda procedimentos de fabricação e preparação das amostras, protocolos de acondicionamento acelerado, ensaios mecânicos e procedimentos para determinação das propriedades mecânicas residuais das amostras.

O ACI 440.9R (2015) aponta que os resultados obtidos por meio da aplicação dos protocolos de acondicionamento e dos ensaios mecânicos propostos não devem ser utilizados para prever a vida útil, mas, em conjunto com avaliações em campo, podem fornecer maior confiança para utilização do FRP. Além disso, análises físico- químicas que permitam analisar as mudanças nas propriedades físicas e químicas do material também são úteis para avaliar a degradação do material e seus constituintes após a aplicação dos ACPs descritos na recomendação.

Na recomendação ACI 440.9R (2015) é mencionado que uma das dificuldades inerentes aos ensaios de durabilidade é determinar o período necessário para que se observem mudanças nas propriedades mecânicas dos FRPs. Idealmente, para se garantir que o compósito de FRP mantenha suas propriedades mecânicas durante a vida útil da estrutura, esta deve ser monitorada no ambiente em que está inserida durante o período especificado, uma abordagem que comumente não é seguida. Consequentemente, os ensaios de durabilidade são realizados de maneira acelerada, de modo que o tempo de exposição seja razoável e prático.

Utilizando-se os protocolos de acondicionamento acelerado, o material estudado é envelhecido por meio da aplicação de um fator acelerador (geralmente a temperatura), de acordo com a Lei de Arrhenius. O efeito da temperatura é mais crítico porque a taxa de degradação química não é proporcional, mas aumenta exponencialmente com a temperatura (ROBERT et al., 2010).

Segundo Medeiros e Helene (2008), a temperatura é um parâmetro que influencia diretamente a difusão de íons, uma vez que a elevação da temperatura tende a facilitar a mobilidade iônica e, consequentemente, a difusão dos íons cloreto. Neville (1997) afirma que as reações de corrosão são mais rápidas em temperaturas mais elevadas, havendo estímulos à mobilidade das moléculas, assim como muitas outras reações químicas. Ademais, de acordo com Hussain et al. (1996), a temperatura mais elevada também reduz a concentração de hidroxilas na solução presente nos poros do concreto, elevando a relação Cl-_/OH- _{e aumentando a concentração de cloretos livres}

pela decomposição de cloroaluminatos.

De acordo com o ACI 440.9R (2015), como os procedimentos de acondicionamento acelerado geralmente são realizados sem uma relação direta com as condições reais e escala de tempo, as condições aceleradas podem variar das condições reais, acarretando resultados não conservadores ou excessivamente conservadores.

O AC125 (2012) especifica protocolos de acondicionamento, ensaios mecânicos e limites de retenção da resistência à umidade, água salgada, alcalinidade, raios ultravioleta e gelo e degelo. Esses protocolos de acondicionamento do AC125 (2012) são recomendados para serem aplicados ao longo de períodos entre 1000h e 10000h, os quais são muito similares aos protocolos de acondicionamento acelerado do ACI 440.9R (2015), o qual sugere a utilização de elevadas temperaturas em conjunto com a umidade ou soluções químicas para aceleração da degradação.

O principal objetivo de acondicionar corpos de prova é determinar o efeito do ambiente em suas propriedades mecânicas. Os protocolos de acondicionamento acelerado do ACI 440.9R (2015) são uma descrição do ambiente e das tensões que devem ser impostas às amostras que serão expostas durante o período de acondicionamento, podendo ser incluídos nos ambientes a umidade pela ação da água ou de soluções químicas, temperatura ou ambos, enquanto os ACPs podem ser o ambiente, imposição de tensões ou ambos aplicados simultaneamente. Assim, tal recomendação apresenta procedimentos para fabricação e preparação das amostras, protocolos de acondicionamento acelerado e ensaios mecânicos para determinação das propriedades das amostras.

A seguir são descritos os protocolos de acondicionamento acelerado apresentados no ACI 440.9R (2015).

• Standard laboratory conditions (Condições laboratoriais padrão) – temperatura padrão de laboratório definida como (23±3) °C e umidade relativa padrão de 50±10 %;

• ACP continuous immersion in water (Imersão contínua em água) – imersão contínua em água potável a uma temperatura de (50±3) °C; • ACP continuous exposure to humidity (Exposição contínua à umidade) –

exposição contínua a uma umidade relativa igual a 100 % a uma temperatura de (60±3) °C; e

• ACP continuous immersion in alcaline solution (Imersão contínua em solução alcalina) – imersão contínua em solução alcalina, preparada de acordo com as recomendações da ASTM D7705/D7705M (2019), a uma temperatura de (60±3) °C. A solução alcalina deve ser mantida coberta antes e durante o ensaio para prevenir sua interação com o CO2

atmosférico e a evaporação. O pH da solução deve ser checado ao final do acondicionamento.

Segundo o ACI 440.9R (2015), apesar da ruptura da barra ser uma preocupação, o mecanismo de degradação primário das barras de FRP é o efeito da alcalinidade e da umidade na resina. Assim, esta recomendação apresenta quatro métodos de ensaio que podem ser realizados individualmente ou combinados, de maneira a se determinar os efeitos do ambiente nas propriedades mecânicas das barras de FRP, dentre os quais três são detalhados no ASTM D7705/D7705M (2019), sendo (i) acondicionamento sem imposição de tensão seguido de ensaio de tração, (ii) acondicionamento com imposição de tensão seguido de ensaio de tração e (iii) acondicionamento com imposição de tensão no interior do concreto seguido de ensaio de tração.

O quarto método, apresentado pelo ACI 440.9R (2015), consiste na indução de flexão em barras de FRP durante o acondicionamento. Para isso, segmentos de barras de FRP são flexionados, mantidos presos em um gabarito curvado e posteriormente submetidos a um protocolo de acondicionamento acelerado durante 3000h, de acordo com a Figura 6, sendo recomendado neste caso o protocolo que consiste em imersão em solução alcalina. Também é recomendada a utilização de amostras de referência, as quais devem ser mantidas sob o protocolo de exposição a condições laboratoriais padrão, de forma a se compararem a resistência à tração residual, o módulo de elasticidade e a deformação última, parâmetros obtidos após a realização de ensaio de tração, de acordo com as disposições da ASTM D7205/D7205M (2016). Após o término do protocolo de acondicionamento acelerado, a amostra deve ser retirada do gabarito e submetida a ensaio dentro de 24h.

Figura 6: Protocolo de acondicionamento acelerado proposto pelo ACI 440.9R para barras de FRP

Fonte: ACI 440.9R (2015)