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Reforço de estruturas de concreto com fibras de carbono

Estruturas de concreto armado freqüentemente necessitam ser reforçadas. A maioria das vezes a necessidade de reforço é decorrente de vícios construtivos em alguma ou em várias fases da execução.
Outras vezes a necessidade de reforço é conseqüência da alteração da destinação da estrutura ou da necessidade de adequação a novas condições decarregamento.
Os reforços aderidos externamente aos elementos estruturais representam uma alternativa moderna e de grande eficiência, com utilização cada vez mais difundida pelas grandes vantagens que oferecem.
Destacam-se nessa categoria de reforços os sistemas compostos estruturados com plásticos, particularmente aqueles que utilizam as fibras de carbono como componente resistente. Essessistemas são colados nas faces dos elementos estruturais com resinas especialmente desenvolvidas que permitem a transferência dos esforços da massa de concreto para o sistema composto, mobilizando-se as tensões tangenciais desenvolvidas quando da atuação dos esforços solicitantes.
O sistema composto foi introduzido no Brasil em 1998 com o reforço pioneiro do Viaduto de Santa Teresa, em Belo Horizonte(foto 1), ao qual sucederam-se aplicações diversas.
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Reforço de estruturas de concreto com fibras de carbono

Materiais do sistema
Os sistemas compostos com fibras de carbono são constituídos por dois materiais principais: a fibra de carbono, elemento resistente do sistema, e a resina saturante, que conforma a matriz epoxídica do sistema. A representação esquemática do sistema comfibras de carbono e a sua ampliação em microscópio eletrônico são mostradas na foto 2.
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Os plásticos utilizados nos sistemas compostos caracterizam-se por terem o gráfico (tensão x deformação) linear até à ruptura, característica dos materiais frágeis, como mostra a figura 1.
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Todos os sistemas de fibras de carbono têm os seus materiais constituintes desenvolvidos após exaustivos testesmateriais e estruturais, incluindo aí todas as resinas, tais como os imprimadores primários, os regularizadores de superfície, os saturantes, os adesivos, os revestimentos protetores e as fibras que os estruturam.
Os imprimadores primários são utilizados com o objetivo de penetrar no substrato de concreto para permitir, com o seu adesivo específico, a construção de uma ponte de aderência para aresina de saturação ou outros adesivos a serem aplicados posteriormente.
O imprimador utilizado pode ser um composto epóxi-poliamina curada, bi-componente de baixa viscosidade e com 100% de sólidos, com as seguintes características:
• resistência à tração: 13,0 a 15,8 MPa
• alongamento máximo à tração: 10 a 30%
• módulo tangencial: 689,0 a 826,8 MPa
Os regularizadores desuperfície são utilizados para o preenchimento de vazios ou correção de imperfeições superficiais objetivando uma superfície lisa e desempenada sobre a qual o sistema será colado. O regularizador de superfície do sistema é denominado pasta, adesivo bi-componente com 100% de sólidos e consistência firme, com as seguintes características:
• resistência à tração: 23,0 MPa
• alongamento máximo detração: 1,6%
• módulo de tração: 262,0 MPa

Reforço de estruturas de concreto com fibras de carbono

As resinas de saturação são utilizadas para a impregnação das fibras que constituem o elemento estrutural dos compostos, fixando-as no local e garantindo um meio efetivo para a transferência das tensões de cisalhamento entre as mesmas. A resina influi muito pouco para a resistência final dosistema, mas exerce relevante função para a absorção dos esforços de flexão e cisalhamento. O sistema utilizado nas obras descritas contém resina epoxídica de baixa viscosidade, bi-componente, com 100% de sólidos, com as seguintes características técnicas:
• resistência à tração por flexão: 43,0 MPa
• resistência direta à tração: 78,0 MPa
• resistência à compressão: 88,0 MPa
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