Compatibilidade pode ser descrita como o equilíbrio entre as propriedades físicas, químicas e electroquímicas, bem como das dimensões, entre o material de reforço e o material a reforçar, neste caso, o betão [40]. Quer ao nível da durabilidade, quer ao nível estrutural, a compatibilidade é por isso uma característica fulcral em qualquer sistema de reforço. No caso especial de sistemas passivos que recorrem a materiais compósitos, cujas cargas e tensões são, na sua grande maioria, transmitidas através de tensões de aderência nas interfaces, este factor assume uma importância ainda maior. Qualquer deficiência ao nível destas superfícies pode resultar numa falha prematura e global do sistema, pelo que deve, sempre que possível, maximizar-se a compatibilidade entre os materiais utilizados. Segundo Morgan [76] a compatibilidade deve ser garantida em quatro pontos fundamentais, sendo estes a compatibilidade dimensional, a química, electroquímica e a higroscópica.
A compatibilidade dimensional diz respeito a situações de alteração volumétrica dos materiais e tem-se revelado como um dos principais problemas da indústria de reparação de estruturas, visto que representa uma causa comum do insucesso de intervenções de reforço [59]. Desta, destaca-se a retracção por secagem como uma das mais importantes (no caso da utilização de adesivos de base cimentícia). As tensões de tracção provocadas por este fenómeno podem, em certos casos, causar fendilhação ou até produzir anomalias em algumas fibras [40]. Como tal, deve ser assegurada compatibilidade suficiente entre materiais de forma a evitar este tipo de situações. Outra importante origem de variações volumétricas dos materiais é a variação de temperatura, ou gradientes térmicos. Nestas, caso não seja assegurada compatibilidade ao nível dos valores dos coeficientes de expansão térmica, geram-se também tensões indesejadas nas zonas de reforço. Como outros factores de compatibilidade dimensional encontram-se ao nível dos valores dos módulos de elasticidade, da fluência dos materiais ou da geometria das secções. O material de reparação ideal será então aquele que se caracterize por uma elevada
estabilidade volumétrica, isto é, que não sofra retracção ou expansão uma vez instalado e que apresente um módulo de elasticidade e um coeficiente de expansão térmica similar ao do substrato do betão [40].
Ao nível da compatibilidade química e electroquímica, os materiais de reforço não devem possuir características que tenham efeitos nocivos no elemento de betão a reforçar. Exemplo de situações a ter em conta são a possibilidade de reacções álcalis entre os materiais, bem como diferenças acentuadas de pH que originem processos indesejados nas armaduras [40]. A compatibilidade higroscópica deve ser sempre garantida, evitando assim situações em que a impermeabilidade do material de reforço dê origem à deterioração dos materiais envolvidos, originada pela constante presença de água.
2.6.2.
Durabilidade
Devido à natureza das intervenções de reforço, a durabilidade apresenta-se como um ponto fulcral a garantir em qualquer sistema, sendo esta a principal responsável pela sustentabilidade das soluções. A durabilidade não deve nunca ser negligenciada, especialmente em acções de reforço, sob pena da total inutilidade das intervenções – com o inerente contra censo associado. O estudo da durabilidade é uma área extremamente vasta, pelo que serão apenas apresentadas, de um modo sucinto, os principais factores que nela influem.
Os factores que afectam a durabilidade são múltiplos, contudo, estes podem ser agrupados em duas classes principais – os factores associados ao projecto e os factores associados à construção [76]. Embora distintas, importa referir que estas duas classes não são independentes, dependendo mutuamente das propriedades inerentes aos materiais envolvidos.
Como principais variáveis nos factores derivados do projecto que afectam a durabilidade destacam-se a qualidade do mesmo, a compatibilidade dos materiais (apresentada anteriormente) e os métodos de aplicação adoptados. Já ao nível da classe dos factores inerentes à construção, destacam-se as condições ambientais, as propriedades do substrato reforçado bem como a qualidade da mão-de-obra envolvida [40].
De um modo geral, os materiais compósitos apresentam elevada durabilidade quando comparados com materiais como o betão ou aço. No caso particular das fibras de carbono, como já referido anteriormente, estas apresentam imunidade à corrosão dada a sua natureza inerte, bem como elevada resistência a soluções ácidas, alcalinas e orgânicas.
2.6.3.
Requisitos ao nível do material adesivo
Segundo Matthys [69], os materiais que garantem a aderência na interface de sistemas de reforço compósitos devem cumprir certos requisitos, dos quais se destacam:
a. Condições de trabalhabilidade que permitam uma adequada adesão tanto ao betão como
ao material compósito (que evitem a necessidade de estruturas temporárias no processo
de cura) e que permitam boas condições de embebimento do mesmo;
b. A qualidade da aderência garantida bem como a trabalhabilidade não devem ser
excessivamente sensíveis a variações limitadas na qualidade das superfícies a reforçar
bem como às condições ambientais;
c. Ao nível da durabilidade, o material adesivo deve garantir significativa resistência à
humidade, fluência, possuir compatibilidade térmica para com o betão e resistência às
propriedades alcalinas do mesmo betão;
d. Devem garantir temperaturas de transição vítrea significativamente mais elevadas do
que as temperaturas previstas para situações de utilização;
Além destas, destacam-se outras características sugeridas por Kolsch [59]:
a. Propriedades mecânicas que garantem uma eficiente transmissão de cargas;
b. Devem ser, sempre que possível, materiais ambientalmente sustentáveis;
2.6.4.
Requisitos ao nível das fibras
Segundo Matthys [69], as fibras utilizadas em sistemas de reforço estrutural compósito devem possuir as seguintes características:
a. Resistência a acções corrosivas;
b. Elevada resistência mecânica (sobretudo, tensões de tracção);
c. Deformação de rotura adequadas às necessidades;
d. Resistência à fadiga;
Às quais se juntam algumas características propostas por Wiberg [115], das quais se destaca a resistência a acções químicas (como por exemplo, reacções alcalinas).
2.6.5.
Requisitos ao nível do betão
A transmissão de tensões entre o reforço e a estrutura a reforçar é, nos sistemas comuns de aderência, garantida exclusivamente por aderência nas interfaces, pelo que a viabilidade do sistema é afectada directamente pela resistência do betão do elemento reforçado. Assim, a utilização de sistemas de reforço compósitos deve ser limitada a betões com resistência a tensões de tracção superior a 1,5 MPa [16]. Além das propriedades mecânicas do betão, este deve ser minuciosamente inspeccionado antes da aplicação do reforço. Situações de delaminação, fissuração ou sintomas de ataque químico deverão ser previamente reparadas de modo a potenciar o adequado funcionamento do sistema de reforço a instalar.