10_ 16

1. INTRODUÇÃO

No decurso da sua vida útil, as estruturas

encontram-se sujeitas a diversas ações que

contribuem para a sua deterioração, dimi-

nuindo a sua capacidade resistente. Com a

degradação de edifícios e obras de arte, surge

a necessidade de reparação e, eventualmente,

de reforço, para assegurar a segurança estru-

10_cm

tural e o seu bom funcionamento. Atualmente,

com as exigências crescentes no sentido da

garantia de sustentabilidade ecológica na

construção civil, o peso das operações de ma-

nutenção, reparação e reforço de estruturas

tenderá a aumentar. Surgem, com frequência,

novos materiais e tecnologias inovadoras, que

permitem dar resposta às exigências da rea-

bilitação estrutural. Além disso, procuram-se

frp e resistência ao fogoavaliação de desempenho de soluções de proteção face a ação térmica para sistemas de reforços com frp

Inês Grilo

UC - Coimbra

inesgrilo@dec.uc.pt

Fernando G. Branco

UC - Coimbra

fjbranco@dec.uc.pt

Eduardo Júlio

IST - Lisboa

ejulio@civil.ist.utl.pt

A reabilitação do espaço construído implica com frequência a necessidade de reforçar as estru-

turas existentes. O reforço com materiais compósitos, polímeros reforçados com fibras (FRP),

é uma técnica que apresenta enormes vantagens quando comparada com outras alternativas

existentes: baixo peso, reduzida alteração geométrica dos elementos reforçados, facilidade de

aplicação, versatilidade em termos de módulos de elasticidade (dependendo do tipo de fibra –

vidro, carbono, aramida e outras), elevada resistência e elevada durabilidade. Em contrapartida,

tem como inconvenientes a elevada sensibilidade aos raios ultra-violeta e o mau comportamento

em situações de incêndio. Relativamente ao primeiro, uma vez que todos os sistemas comerciais

incluem uma camada fina de acabamento, o problema não se coloca na prática. Já em relação

ao segundo, o problema é real e muito significativo, podendo mesmo, em algumas situações,

inviabilizar a utilização desta técnica.

A reduzida resistência a elevadas temperaturas desta técnica de reforço prende-se essencial-

mente com o facto dos sistemas comerciais recorrerem a resinas epóxidas para colar as mantas

ou laminados de FRP ao substrato de betão. Estas resinas degradam-se drasticamente para

temperaturas relativamente baixas, entre os 60 e os 80ºC, valores que, em situação de incêndio,

são atingidos em poucos segundos. Deste modo, a aplicação de sistemas de proteção térmica

associados ao reforço torna-se uma condição essencial para a garantia de um bom desempenho

deste quando sujeito a ações térmicas. Para esse efeito, procurou avaliar-se, através de ensaios

laboratoriais, o desempenho de sistemas combinados para proteção térmica, à base de tintas

intumescentes e argamassas, na proteção de elementos de betão reforçados com laminados

de CFRP face a ações térmicas. As colagens betão – CFRP foram sujeitas a um esforço de corte

puro. Comparou-se o desempenho de várias soluções comerciais para proteção de estruturas

ao fogo, testando-se colagens sem proteção e com diferentes combinações de proteção com

argamassa e tinta intumescente.

novos materiais e métodos de construção que

assegurem uma vida longa e saudável às estru-

turas. Desta forma, têm vindo a desenvolver-se

diferentes sistemas de reparação e reforço,

nomeadamente as técnicas de colagem de

armaduras exteriores ao betão, sejam elas

chapas de aço ou polímeros reforçados com

fibras (FRP), utilizando resinas de epóxido. A

técnica de reforço com FRP é adotada quando

cm_11

se pretende aumentar a resistência da estru-

tura tanto a esforços de flexão como a esforços

transversos, podendo ser aplicada em lajes,

pilares e vigas. Existem três grupos de fibras

que se utilizam no campo da engenharia civil

como materiais de reforço: aramida, vidro e

carbono. As propriedades mecânicas do reforço

dependem do tipo de fibra escolhida. No entan-

to, o CFRP – (Carbon Fibre Reinforced Polymer)

é frequentemente considerado o mais indicado

para reforço de estruturas de betão armado,

devido às suas características mecânicas mais

favoráveis, comparativamente com as outras

fibras. Na utilização do CFRP como reforço em

elementos de betão armado, realça-se uma ele-

vada resistência à tração e à fadiga, excelente

imunidade à corrosão e grande capacidade de

deformação [1]. A sua utilização tem pouca

expressão, quer no aumento do peso próprio,

quer na variação dimensional dos elementos

estruturais a reforçar.

Na elaboração de um reforço com compósito

de FRP deve ter-se em atenção as condicio-

nantes deste material. A exposição ambiental

é um fator determinante na durabilidade de

um projeto de reforço. Sabe-se que uma das

desvantagens deste tipo de sistemas de refor-

ço é a degradação prematura e consequente

rotura, quando sujeitos a ações térmicas. Este

comportamento deve-se ao mau desempenho

da resina de epóxido utilizada como adesivo,

quando sujeita a aquecimento. Como a resina

de epóxido é um material orgânico, as suas pro-

priedades são suscetíveis de se degradarem

com o aumento de temperatura, provocando

um mau comportamento na colagem betão/

compósito. A deterioração das propriedades

mecânicas e de ligação do CFRP provoca

problemas de aderência, que diminuem o

aproveitamento máximo das potencialidades

destes materiais compósitos. Assim, torna-

é importante ter especial atenção o efeito ne-

gativo da ação de elevadas temperaturas nas

resinas de epóxido e nos compósitos. Uma das

grandes preocupações é a perda de resistência

da interface resina/CFRP [3]. O desempenho

face a ações térmicas pode ser melhorado atra-

vés da aplicação de revestimentos que retardam

a penetração do calor para o material compósito,

tendo uma função de isolamento térmico. Re-

vestimentos cerâmicos e intumescentes têm

sido utilizados para aumentar a temperatura

de ignição e atrasar a propagação da chama no

interior do sistema de reforço [4,5]. Assim, tendo

atenção o comportamento prejudicial da ligação

betão/FRP quando submetida a aquecimento,

podem aplicar-se procedimentos adicionais de

prevenção, protegendo a colagem com revesti-

mentos térmicos e intumescentes.

Pelo exposto anteriormente, verifica-se que

o comportamento da ligação entre o betão e o

compósito é um fator relevante na aplicação

desta técnica de reforço. Justifica-se assim

a importância do estudo da resistência da

colagem. Com esse objetivo, têm vindo a ser

desenvolvidos diversos modelos de ensaio.

Estes modelos foram empregues para avaliar

a colagem entre betão e chapas de aço [6,7,8],

sendo possível adaptá-los para avaliar a cola-

gem entre betão/CFRP. Branco [9] idealizou

um esquema de ensaio que permite transmitir

esforço de tração às chapas de aço e com-

pressão ao betão (Figura 1). A transmissão de

esforços de corte puro entre os dois materiais é

efetuada através da resina epóxida. O esquema

é constituído por duas amarras e uma abra-

çadeira (4). Cada amarra possui uma argola

(3), que funciona como suporte de fixação à

máquina de tração. No interior da argola, passa

um casquilho horizontal (2), apoiado no centro

da argola através de um roço, permitindo a

sua oscilação em torno desta. Cria-se então

se essencial melhorar o desempenho dos

elementos em betão armado reforçados com

FRP quando sujeitos à ação do fogo.

2. LIGAÇÃO BETÃO/ADESIVO/COMPÓSITO

Para além do substrato, um sistema de reforço

com materiais compósitos é constituído por

dois elementos distintos: o FRP e o adesivo.

O adesivo possui um papel essencial na

eficácia de um reforço exterior. As suas prin-

cipais funções são a impregnação do grupo

de fibras, para garantir a polimerização do

conjunto do compósito, e a criação da ligação

entre o betão e o compósito, transformando

o conjunto numa estrutura composta. Após

o endurecimento “ in situ” e a colagem betão/

compósito, desenvolvem-se as propriedades

de aderência na ligação desejadas, estando

concluído o sistema de reforço estrutural [1].

O adesivo deve garantir a transferência de

esforços entre os dois elementos. Para que

haja êxito neste tipo de reforço, é necessário

que a ligação entre o elemento estrutural

e a laminado de FRP seja perfeita. Assim, a

preparação das superfícies a colar é uma

condição importante. Exige-se uma cuidado-

sa preparação das superfícies de betão, de

modo a garantir uma boa aderência entre os

materiais [2]. Desta forma, para se obter um

bom comportamento da ligação, a superfície

de colagem deve encontrar-se seca, limpa de

poeiras e impureza e possuir um grau de rugo-

sidade adequado. Após o processo de colagem,

ocorre o aumento da aderência na interface

betão – adesivo – compósito FRP. Face às exi-

gências de um projeto de reforço estrutural, é

fundamental que exista um bom desempenho

da ligação das superfícies coladas.

Neste tipo de sistemas reforçados com CFRP,

> Figura 1: Esquema idealizado por Branco [1].

> 2

> 1

frp e resistência ao fogo

12_cm

uma rótula, que garante a transmissão de

forças semelhantes em ambas as chapas que

constituem a braçadeira. Por fim, no centro do

casquilho atravessa uma cavilha (1), que tem

como função interligar as chapas às amarras.

Os resultados apresentados no presente do-

cumento [10], tinham como objetivo estudar a

viabilidade de utilizar um sistema combinado

– argamassa de proteção e tinta intumescente

– na proteção face a ações térmicas de elemen-

tos de betão armado reforçado com laminados

de CFRP. Para o efeito, realizaram-se diversos

ensaios laboratoriais, nos quais as colagens

eram protegidas por isolantes térmicos e sujei-

tas a um esforço de corte puro. Comparou-se o

desempenho de duas soluções comerciais para

proteção de estruturas ao fogo, das empresas

de materiais de construção Sika Portugal, S.A. e

Tria - Serviços, Materiais e Equipamentos, Lda.

Numa primeira fase, realizaram-se ensaios de

corte, inicialmente sem proteção térmica e,

posteriormente, com sistemas combinados de

proteções térmicas. Nestes ensaios aplicava-

se uma força constante de 50% da carga de

rotura apurada nos ensaios realizados a 20ºC.

Numa segunda fase, realizaram-se ensaios de

corte sem qualquer tipo de proteção. Poste-

riormente, os provetes foram protegidos com

argamassa Tria, e sujeitos a 75% da carga de

rotura dos ensaios a frio. Avaliou-se a evolução

da capacidade resistente de colagens betão/

compósito CFRP com variação de temperatura.

A taxa de aquecimento adotada foi de 5ºC/min.

O tipo de rotura observada e a temperatura da

ligação foram os parâmetros avaliados nestes

ensaios.

3. PROGRAMA EXPERIMENTAL

Efetuaram-se vários ensaios laboratoriais com

o objetivo de avaliar o comportamento da liga-

ção betão/CFRP sujeita a esforços de corte e a

aumento de temperatura. Em todos os ensaios,

a evolução de temperatura foi monitorizada,

com auxílio de termopares, quando a ligação

estava protegida com isolantes térmicos. Para

a realização de ensaios de corte, adotou-se o

> Figura 2: (a) Ligação do provete ao dispositivo de ensaio; (b) chapas e a sua aplicação no provete.

modelo de ensaio desenvolvido por Branco

[9]. No entanto, houve necessidade de se

efetuar algumas adaptações. Como o modelo

foi desenvolvido para avaliar o comportamento

de ligações betão/aço, existiam componentes

que necessitaram de ser alterados. Neste es-

quema, a cavilha atravessava as chapas de aço

devido a orifícios existentes nestas. No caso

em estudo, não era possível furar as chapas

de CFRP, pois seriam originadas concentrações

de tensões na lâmina de CFRP, tornando-a sus-

cetível de sofrer uma rotura prematura. Assim,

a alternativa viável para se poder utilizar este

esquema de ensaio caso consistiu em cortar

chapas de aço de forma a cintá-las ao CFRP, na

zona da cavilha por meio de parafusos (Figura

2). A principal finalidade das chapas era aco-

modar o CFRP entre elas e, ao apertá-las, criar

uma zona que permitisse transmitir de forma

eficaz os esforços aplicados à ligação. Para

se evitar o deslizamento entre os materiais,

aumentou-se a rugosidade das chapas de aço

por grenalhagem, de modo a aumentar o atrito

entre elas e o CFRP.

3.1. Definição e Caracterização dos Materiais

Os provetes eram constituídos por três mate-

riais distintos: o bloco de betão, duas lâminas

de CFRP e a resina de epóxido. As lâminas

eram coladas em duas faces opostas do

bloco. Utilizou-se um betão que representava

um elemento estrutural que necessitasse

de reforço. Escolheu-se assim um betão cor-

rente, de baixa resistência. A manta de CFRP

foi fornecida pela MC-Bauchemie, sendo uma

manta unidirecional com uma espessura de,

aproximadamente, 0,2 mm e com largura de

30 cm. Para as colagens, adotou-se uma re-

sina de epóxida fornecida pela empresa Sika,

denominada Sikadur-30. As características

mecânicas dos materiais encontram-se de-

finidas na Tabela 1.

As argamassas usadas para proteger termi-

camente o CFRP são produtos desenvolvidas

para proteção de elementos estruturais face

a incêndios. A argamassa fornecida pela

empresa Sika denomina-se Sikacrete-213F,

sendo uma argamassa monocomponente à

> 2

MaterialResistência

ao corte (MPa)

Resistência à tração

(MPa)

Resistência à compressão

(MPa)

Módulo de Elasticidade

(MPa)

Betão - - 25 -

Manta CFRP - 3700 - 240

Sikadur-30 14-17 24-27 70-80 11200

Tabela 1: Características mecânicas dos materiais que constituem os provetes.

cm_13

base de cimento, concebida para aplicação

por projeção por via húmida. A argamassa

pastosa projetada proporcionada pela Tria é

constituída por agregados leves de perlite e

vermiculite, apresentando-se sob argamassa

hidráulica, com excelentes propriedades de

coesão e aderência.

As tintas intumescentes utilizadas nestes

ensaios foram também disponibilizadas pe-

las empresas Sika e Tria sendo denominadas,

respetivamente, Sika Unitherm Concrete S

e Pintura Intumescente. Estas tintas são

formadas com base em água e solventes.

Por ação do calor, estas proteções intumes-

centes formam uma camada de material

termo-isolante, protegendo a estrutura que

lhe serve de suporte. Quando o processo de

intumescência é iniciado, observa-se uma

expansão volumétrica.

3.2. Definição dos Provetes

Os provetes de betão possuíam dimensões

de 200x100x100 mm3. Duas das superfícies

laterais de cada provete, em faces opostas,

foram reforçadas com tiras de CFRP, com

dimensões 80x300mm2 (Figura 3). A área de

colagem do CFRP às superfícies do betão é

de 80x150 mm2.

O processo de colagem do CFRP ao betão con-

sistiu na aplicação do feixe de fibras contínuas

em estado seco sobre um adesivo epóxido

> 3 > 4

> Figura 3: Alçado e corte de um provete com sistema de CFRP.

> Figura 4: (a) Provete não protegido; (b) Provete com proteção de argamassa.

> Figura 5: Identificação das superfícies em estudo.

previamente espalhado na superfície a refor-

çar. Após a impregnação das fibras, aplicou-se

mais uma camada de resina sobre elas. Os

provetes foram mantidos em repouso durante

5 dias, assegurando a eficácia da colagem.

Para a aplicação das argamassas recorreu-se a

moldes de poliestireno, com 2 cm de espessu-

ra, sobre a superfície a proteger, com o objetivo

de delimitar a área de colagem. Após a aplica-

ção das argamassas, os provetes repousaram

durante 3 dias (Figura 4). Finalmente, nos pro-

vetes protegidos com tintas intumescentes,

estas foram aplicadas utilizando um pincel,

pintando todas as superfícies do provete.

Fizeram-se duas passagens com a tinta para

garantir a homogeneidade da pintura, e deixou-

se secar a tinta durante 24 horas.

3.3. Realização dos ensaios

3.3.1. Condições de ensaio

Os provetes de betão reforçados com o siste-

ma de CFRP foram sujeitos a ensaios de corte

com aumento de temperatura. No decorrer

dos ensaios, era essencial conhecer a evolu-

ção das temperaturas em pontos específicos

do provete. Assim, colaram-se termopares na

zona de colagem e na superfície da proteção

em todos os provetes a ensaiar. A temperatura

no interior do forno era também monitorizada.

Em todos os ensaios, a temperatura no inte-

rior do forno sofreu uma taxa de aquecimento

constante de 5ºC/min, até ao instante de

rotura do provete. Os ensaios de corte foram

realizados com o auxí lio de uma prensa

hidráulica, aplicando o carregamento com

controlo em deslocamento a uma velocidade

de 0,1 mm/s até à rotura.

3.3.2. Instrumentação dos Provetes

A resistência ao fogo dos provetes foi avaliada

no domínio da temperatura, determinando-se

as temperaturas de rotura de cada tipo de

ensaio. Na preparação destes ensaios, os pro-

vetes foram instrumentados com termopares

(Figura 5). Nos ensaios sem proteção, avaliou-

se a temperatura de rotura na ligação (1).

> 5

frp e resistência ao fogo

14_cm

Nos ensaios com sistemas de proteção,

determinou-se ainda a diferença de tempe-

ratura entre a superfície da proteção (2) e

a superfície de ligação (1), Dtemp2–1(ºC),

no instante da rotura. Assim, fixaram-se os

termopares nos seguintes pontos:

– Ensaios de provetes sem proteção térmica:

termopares na zona de colagem (1);

– Ensaios de provetes protegidos com arga-

massas: termopares na zona de interface

entre a resina e a argamassa (1) e na su-

perfície desta (2);

– Ensaios de provetes protegidos com arga-

massas e tintas: termopares na zona de

interface entre a resina e a argamassa (1)

e na superfície da tinta intumescente (2);

3.3.3. Tipos de rotura

Os ensaios realizados permitiram observar

cinco tipos de rotura:

Rotura 1 – Rotura no betão, sofrendo um

arrancamento/destacamento deste de forma

regular;

Rotura 2 – Rotura na resina, significando

que esta possui uma resistência inferior à

do betão devido à degradação das suas pro-

priedades iniciais quando sujeita a elevadas

temperaturas;

Rotura 3 – Rotura mista betão/resina, devido

à perda de aderência entre os materiais;

Rotura 4 – Rotura mista CFRP/resina, verifi-

cando-se rotura na resina e imediatamente

> Figura 6: Tipo de rotura observadas nos provetes.

após esta rotura, a lâmina de CFRP rompia na

sua zona mais frágil;

Rotura 5 – Rotura na lâmina de CFRP.

Estes tipos de rotura estão representados

na Figura 6.

4. RESULTADOS

4.1. Ensaios a frio

Nestes ensaios, os provetes apresentavam

uma rotura na camada de betão adjacente

à colagem. Como os ensaios foram reali-

zados sem aquecimento, o adesivo não se

deteriorou, garantindo eficácia da colagem.

Após a análise de resultados destes ensaios,

determinou-se o valor médio de 31,07kN de

força de rotura.

4.2. Ensaios a quente

Após os ensaios a frio, realizaram-se ensaios

a quente, com a aplicação constante de 50% e

75% de 31,07kN. Aplicava-se o valor da carga

definida e depois iniciava-se o processo de

aquecimento. O ensaio era concluído quando

se observava a rotura no provete. Nestes

ensaios pretendia-se avaliar a evolução da

capacidade resistente de colagens betão/

CFRP com variação de temperatura.

Na Tabela 2 esquematizam-se as várias

etapas dos ensaios, diferenciadas pela per-

centagem de carga e pelo tipo de proteção.

4.2.1. Com 50% de carga

Nos ensaios realizados sobre provetes sem

proteção, observou-se uma rotura mista en-

tre o betão e a resina de epóxido. Esta rotura

> 6

Rotura 1 Rotura 2 Rotura 3 Rotura 4 Rotura 5

% Carga de rotura Proteção da ligação Força (kN)

50% de carga

Sem proteção

15,85Argamassa

Sika

Tria

Argamassa + TintaSika

Tria

75% de cargaSem proteção

23,3Argamassa Tria

Tabela 2: Esquema das etapas de ensaio ao corte em aquecimento.

cm_15

Tabela 4: Temperatura e tipo de rotura nos ensaios com argamassas.

Provetes F (kN) T1 (ºC) T2 (ºC) Dtemp2–1(ºC)Tipo de Rotura

Argamassa Sika1º

16,264,7 117,9 53,2 2

2º 68,5 134,6 66,1 2

Argamassa Tria

1º

16,2

90,8 147,9 57,2 5

2º 79,3 160,4 81,0 2

3º 75,3 137,9 62,6 4

Tabela 5: Temperatura e tipo de rotura nos ensaios com argamassas + tintas intumescentes.

Provetes F (kN) T1 (ºC) T2 (ºC) Dtemp2–1(ºC)Tipo de Rotura

Argamassa + tinta Sika

1º

16,2

59,9 120,0 60,1 4

2º 68,7 145,3 76,6 4

3º 72,2 110,9 38,7 4

Argamassa + tinta Tria

1º

16,4

59,9 119,9 52,5 4

2º 68,7 146,0 73,1 4

3º 72,2 146,7 73,8 4

pode ser explicada pela perda de aderência

entre estes dois materiais. As temperaturas

de rotura observadas possuem valores da

mesma ordem de grandeza. A Tabela 3 apre-

senta os resultados obtidos nestes ensaios.

Quando se aplicou a argamassa como prote-

ção térmica da colagem, verificou-se, nos pro-

vetes protegidos pela argamassa da Sika, uma

redução da capacidade adesiva da resina.

Ambos os provetes protegidos pela argamas-

sa da Sika romperam com rotura localizada na

resina. No instante da rotura observaram-se,

na zona de colagem, temperaturas próximas

de 65ºC. A diferença de temperatura entre a

superfície da argamassa e a superfície em

contacto com o CFRP, Dtemp2–1(ºC), variou

entre os 53ºC e 66ºC. Nos provetes protegidos

pela argamassa Tria, observaram-se roturas

distintas, havendo, no entanto, sempre uma

falha na lâmina de CFRP e resina, de forma in-

dividual ou simultânea. No instante da rotura,

a temperatura registada na zona de ligação foi

sempre superior a 75ºC.

Ao compar ar a resistência térmica dos

dois tipos de argamassa, observou-se que

os provetes protegidos pela argamassa

Tria revelavam uma temperatura de rotura

mais elevada em relação aos provetes pro-

tegidos pela argamassa Sika. Verificou-se

também que a diferença de temperaturas

existente entre a superfície da argamassa

e a superfície da resina é mais elevada nos

provetes protegidos pela argamassa da Tria.

Os resultados obtidos apresentam-se na

Tabela 4. Estes mostram que a argamassa

Tria assegurou uma maior eficiência como

isolante térmico, quando comparada com a

argamassa Sika.

De seguida, realizaram-se ensaios em que

se manteve o nível de carregamento, sendo

o sistema de proteção constituído não só

por argamassa mas também por uma tinta

intumescente fornecida pela mesma empre-

sa. Os resultados obtidos apresentam-se na

Tabela 5.Comparando os resultados obtidos

nos ensaios com argamassas e com arga-

massas + tintas intumescentes, verificou-se

que as temperaturas de rotura e Dtemp2–

1(ºC) são semelhantes. Observou-se que

todos os provetes apresentaram o mesmo

tipo de rotura. O aumento de temperatura in-

Provetes F (kN) T (ºC) Tipo de Rotura

1º

16,3

101,1 3

2º 87,9 3

3º 96,6 3

Tabela 3: Temperatura e tipo de rotura nos ensaios sem proteção térmica na ligação.

troduz uma fragilidade excessiva na resina,

originando uma fissura que conduzia à rotura

prematura do CFRP. Estes resultados indi-

cam que a presença da tinta intumescente

não teve influência no resultado dos ensaios.

Este acontecimento deve-se ao facto de este

tipo de produto apenas ser eficiente para

temperaturas a partir dos 200ºC, valor bas-

tante superior às temperaturas atingidas.

4.2.2. Com 75% de carga

Com o propósito de avaliar a influência do

nível de carregamento no comportamento

da ligação submetida a ações térmicas,

procedeu-se a uma série de ensaios sobre

provetes sujeitos a um carregamento de 75%

da carga de rotura nos ensaios a frio.

Os resultados dos ensaios sem proteção tér-

mica na ligação são apresentados na Tabela 6.

Provetes F (kN) T (ºC) Tipo de Rotura

1º

24,1

75,3 5

2º 83,2 1

3º 68,4 1

Tabela 6: Temperatura e tipo de rotura nos ensaios sem proteção térmica na ligação.

frp e resistência ao fogo

16_cm

Estes ensaios revelaram que o aumento de

carga conduziu a um decréscimo da resis-

tência térmica na ligação. De facto, a rotura

ocorre com temperaturas na ligação acima

dos 68ºC, um valor significativamente inferior

quando comparado com o observado para um

nível de carregamento de 50%.

Nos provetes ensaiados com proteção de

argamassa Tria, verificou-se que a diferença

de temperaturas entre a superfície da arga-

massa e a resina foi semelhante ao observado

no ensaio de 50% de carga. Na Tabela 7 apre-

sentam-se os resultados obtidos. De acordo

com estes resultados, pode concluir-se que a

características isolantes da argamassa são

independentes do valor de carga aplicada no

ensaio de corte. A temperatura de ocorrên-

cia da rotura (acima dos 52ºC) revelou-se

inferior à obtida para um carregamento de

50%. As roturas ocorreram por falha no betão,

significando que a resina não perdeu a sua

característica aderente.

5. CONCLUSÕES

O presente trabalho pretendeu estudar a efi-

cácia de um sistema combinado constituído

por argamassas de proteção e tintas intumes-

centes num elemento de betão armado refor-

çado com fibras de carbono. Desenvolveu-se

um programa de ensaios laboratoriais, nos

quais se submeteram colagens entre betão

e CFRP a esforços de corte puro, associados

a um aumento de temperatura. Comparou-se

o desempenho e a eficiência da capacidade

isolante de diversos tipos de proteções

térmicas comerciais. Iniciou-se o trabalho

laboratorial com a realização de ensaios a frio,

que permitiram avaliar a resistência mecânica

máxima da ligação. Em seguida, realizaram-

se duas séries de ensaios com aquecimento,

submetendo os provetes, respetivamente,

a 50% e 75% da carga de rotura obtida nos

ensaios a frio.

Nos ensaios realizados a 50%, constatou-se

que os modos de rotura obtidos quando se

ensaiavam os provetes protegidos com arga-

massa sugeriam uma redução da capacidade

adesiva da resina. Esta redução indica uma

diminuição da resistência de colagem, como

resultado da degradação das suas caracte-

rísticas. Comparando a resistência térmica

dos dois tipos de argamassa, conclui-se que

a diferença de temperaturas que existia entre

a superfície da argamassa e a resina era mais

elevada nos provetes protegidos pela arga-

massa Tria. Deste modo, pode concluir-se que

a argamassa da Tria funcionou de forma mais

eficaz como isolante térmico, quando compa-

rada com a argamassa Sika. Comparando os

resultados obtidos nos ensaios efetuados

apenas com argamassa e com argamassa

e tinta intumescente, verificou-se que as

temperaturas de rotura são semelhantes em

ambos os casos. Estes resultados indicam

que a tinta intumescente não possui efeito

isolante significativo neste tipo de ensaios.

Este resultado deve-se ao facto de as tintas

intumescentes entrarem em atividade para

temperaturas mais elevadas a partir dos

200ºC.

Comparando os resultados obtidos entre

provetes submetidos a 50% e a 75% da carga

de rotura observada à temperatura ambiente,

verifica-se que um nível de carga mais elevado

conduz a um decréscimo da resistência tér-

mica da ligação. A diferença de temperaturas

entre a superfície da argamassa e a resina é

semelhante à observada no ensaio realizado

com 50% de carga aplicada, de onde se conclui

que as características isolantes da argamas-

sa não sofreram alteração com o valor de

carga aplicada.

6. REFERÊNCIAS

[1] Juvandes, L. Reforço e Reabilitação de

Estruturas de Betão Usando Materiais Com-

pósitos de CFRP. Tese de Doutoramento,

Universidade do Porto, 1999.

[2] Azevedo, D. Reforço de estruturas de betão

com colagem de sistemas de compósitos de

CFRP – Recomendações para dimensiona-

mento. Tese de Mestrado, Universidade do

Porto, Porto, 2008.

[3] Kodur, VKR.; Baingo, D. Fire Resistance of

FRP Reinforced Concrete Slabs. RC Inter-

national Report No 758, National Research

Council of Canada, página 37, 1998.

[4] Apicella, F.; Imbrogno, M. Fire performance

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and strengthening concrete. Materials and

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ring Congress, New York, páginas 260-266,

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[5] Sorathia U.; Dapp T.; Beck C. Fire performan-

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Vol. 109, páginas 10-12, 1992

[6] L Hermite, R. L Application des Colles et

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239, 1967.

[7] Br esson, J. Nouvelles Recherches et

Applications Concernant L Utilisation des

Collages dans les Structures. Béton Plaqué.

Annales de L ITBTP, nº 278, 1971.

[8] Theillout, J.N. Repair and Strengthening

of Bridges by Means of Bonded Plates.

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RILEM, France, páginas 542-555, 1986.

[9] Branco, F. Influência da Temperatura na

Fixação de Chapas de Aço a Betão. Tese de

Mestrado, Universidade de Coimbra, 1998.

[10] Grilo, I. Protecção ao Fogo de Elementos

Reforçados com FRP. Tese de Mestrado,

Universidade de Coimbra, 2010.

Tabela 7: Temperatura e tipo de rotura nos ensaios com argamassas.

Provetes F (kN) T1 (ºC) T2 (ºC) Dtemp2–1(ºC)Tipo de Rotura

Argamassa Tria

1º

24,1

70,6 148,6 77,9 4

2º 52,9 115,9 63,0 1

3º 51,4 120,9 61,5 1