Durabilidade de compósitos produzidos por pultrusão

Abstract

Os polímeros reforçados com fibra (do inglês fibre reinforced polymer – FRP) são cada vez mais utilizados na indústria da construção no contexto de estruturas novas e no reforço de estruturas existentes. Estes materiais compósitos são utilizados devido à sua leveza, à facilidade de instalação, ao seu elevado desempenho estrutural (resistência e rigidez) e elevada durabilidade. Contudo, existe ainda falta de conhecimento suficientemente consolidado em relação a diferentes aspetos, nomeadamente a sua durabilidade sob condições específicas ambientais e de carregamento. Na presente dissertação apresenta-se um estudo experimental do comportamento de painéis FRP produzidos por pultrusão, constituídos por fibra de vidro (GFRP) e matriz de poliéster insaturado e vinil éster, submetidos a envelhecimento laboratorial acelerado. A campanha experimental de envelhecimento acelerado incluiu os seguintes ambientes: (i) temperatura constante de -15 °C, 20 °C, 40 °C e 60 °C e (ii) imersão em água desmineralizada a 60 °C. Após o envelhecimento acelerado com uma duração de 6 meses, a durabilidade do GFRP foi avaliada através da sua resposta mecânica, em termos de comportamento à tração uniaxial (a 0° e a 90°), compressão, flexão, corte no plano e corte interlaminar. Os resultados obtidos mostraram uma maior degradação ao ambiente de imersão em água, com reduções nas diversas propriedades avaliadas que, alguns casos, ultrapassaram os 50%. Não obstante, os resultados também comprovam que parte dos efeitos do ambiente de imersão em água são reversíveis, desde que submetidos a um período de secagem, e que o tipo de resina tem grande influência na sua durabilidade.

Fibre reinforced polymers (FRP) are increasingly used in the construction industry for new structures and to reinforce existing structures. These composite materials are used because of their light weight, easy installation, high structural performance (strength and stiffness) and high durability. However, there is still a lack of sufficiently consolidated knowledge regarding different aspects, namely their durability under specific environmental and loading conditions. This dissertation presents an experimental study of the behaviour of FRP panels produced by pultrusion, consisting of glass fibre FRP (GFRP) and unsaturated polyester and vinyl ester matrix, subjected to accelerated laboratory ageing. The experimental campaign of accelerated ageing included the following environments: (i) constant temperature of -15 °C, 20 °C, 40 °C and 60 °C and (ii) immersion in demineralised water at 60 °C. After accelerated ageing lasting 6 months, the durability of GFRP was evaluated through its mechanical response, in terms of uniaxial tensile behaviour (at 0° and 90°), compression, bending, in-plane shear and inter laminar shear. The results obtained showed a higher degradation to water immersion environment, with reductions in the various properties evaluated that, in some cases, exceeded 50%. Nevertheless, the results also prove that part of the effects of the water immersion environment are reversible, provided that they are submitted to a drying period, and that the type of resin has a great influence on its durability.