A fibra de carbono como destaque na construção civil
A utilização de fibra de carbono vem ganhando destaque na construção civil, especialmente em aplicações de reforço estrutural. Neste artigo da RFS Engenharia, você entenderá por que esse material composto tem sido cada vez mais escolhido por especialistas.
Técnicas tradicionais de reforço estrutural
Diversos métodos são usados para reforçar estruturas de concreto, como a ampliação de seção, aplicação de aço externo, concreto projetado, reforço em pontos de apoio adicionais, uso de aço colado, técnicas protendidas ou ajustes no coeficiente transversal de pontes. Embora eficientes, muitos desses processos apresentam execução complexa e algumas limitações práticas.
O reforço com fibra de carbono colada externamente
Nos últimos 20 anos, a técnica de reforço com fibra de carbono aplicada externamente evoluiu significativamente. Seu princípio se assemelha ao do reforço com chapas de aço: materiais de alta tração são colados na região tracionada da estrutura para compartilhar esforços e aumentar sua capacidade resistente.
A fibra de carbono é composta por filamentos com mais de 90% de carbono em sua estrutura química. Para que se conectem adequadamente à matriz polimérica, esses filamentos passam por tratamentos de superfície que adicionam grupos ativos capazes de reagir com a resina.
Como as fibras de carbono são produzidas
Como o carbono puro não funde nem se dissolve em solventes comuns, sua produção ocorre por carbonização de fibras orgânicas ou pirólise de hidrocarbonetos. O processo envolve três etapas principais:
Pré-oxidação
A fibra é aquecida entre 200°C e 300°C por um período prolongado para transformar sua estrutura linear em uma forma estabilizada termicamente, impedindo que derreta durante a carbonização.
Carbonização
Em ambiente inerte — normalmente nitrogênio de alta pureza — a temperatura é elevada para 1.200°C a 1.600°C, produzindo a fibra de carbono propriamente dita.
Grafitização
A fibra é exposta a temperaturas de 2.000°C a 3.000°C (com argônio de alta pureza), resultando na chamada fibra de grafite. Atualmente, os materiais mais usados são PAN (poliacrilonitrila) e MPP (piche mesofásico), ambos com excelente resistência à tração e alta durabilidade. O diâmetro dos filamentos varia entre 5 µm e 8 µm.
Leia também:
- Junta elastomérica
- Injeção de grout
- Injeção de poliuretano estrutural
- Injeção de gel acrílico
- Fibra de carbono
- Injeção de epóxi
Resinas utilizadas com fibra de carbono
A matriz polimérica normalmente consiste em resinas como poliéster insaturado, éster vinílico ou epóxi. Entre elas, a resina epóxi é a mais utilizada em reforços estruturais, principalmente por sua resistência, boa capacidade de deformação, baixa toxicidade e ausência de solventes voláteis. A resina epóxi modificada tem a função de unir os monofilamentos, permitindo que trabalhem em conjunto para resistir aos esforços aplicados.
Características das chapas de fibra de carbono no reforço do concreto
Excelente resistência à corrosão e intempéries
Uma das principais vantagens do compósito reforçado com fibra de carbono é sua elevada durabilidade, muito superior à do aço em condições agressivas.
Processo simples, rápido e eficiente
O reforço com chapas de fibra de carbono não exige água, equipamentos pesados ou instalações fixas no local. As mantas e chapas podem ser cortadas facilmente com tesoura ou lâmina, ao contrário das chapas metálicas, que exigem ferramentas específicas.
Aplicações nas estruturas de pontes
A tecnologia de reforço com fibra de carbono apresenta desempenho superior em diversas situações e possui grande potencial de expansão, especialmente no reforço de pontes. Seu uso já contribui para a melhoria e a longevidade da infraestrutura de transporte em várias regiões.