Comportamento de ligações coladas com resinas epóxidas de elementos em betão/aço face a variações de temperatura

Abstract

Os adesivos à base de resinas epóxidas são materiais cada vez mais comuns na indústria da construção. Utilizados inicialmente em obras de reparação de estruturas degradadas ou para reforços de elementos estruturais, estes adesivos são, hoje em dia, de utilização corrente durante a fase construtiva de muitos edifícios e obras de arte. A elevada resistência mecânica que conferem às ligações, a sua rapidez de cura e a possibilidade de aderirem a uma vasta gama de materiais são características que dão aos adesivos epóxidos uma tão grande popularidade. Estes materiais possuem, no entanto, algumas desvantagens que condicionam a sua aplicação. De entre estas, a mais flagrante é a sua grande sensibilidade a aumentos de temperatura. De facto, as ligações coladas por intermédio de adesivos epóxidos tendem a sofrer uma degradação acentuada quando sujeitas a aquecimento. Estes efeitos começam a ser evidentes mesmo para pequenos aumentos de temperatura, que podem ser atingidos no interior de elementos estruturais quando expostos ao sol. O presente trabalho tem por objectivo analisar o comportamento de diversos tipos de ligações realizadas por intermédio de adesivos epóxidos. Pretende-se determinar e quantificar a influência de diversos parâmetros na resistência destas ligações, com particular realce para a acção da temperatura. Para esse efeito, analisam-se ligações entre chapas de aço e betão, sujeitas a esforço de corte. Estudam-se igualmente ancoragens químicas simples, sujeitas a esforços de tracção pura. A adesão entre elementos de betão sob acção de flexão é também objecto de análise. O estudo realizado possui uma importante componente laboratorial. Foram concebidos e implementados esquemas de ensaio para a avaliação da resistência mecânica de vários tipos de ligações coladas, tendo sido levado a cabo um número significativo de ensaios. Desenvolveram-se, igualmente, alguns modelos numéricos, que permitiram auxiliar a programação da fase experimental e efectuar correlações com os resultados obtidos laboratorialmente.

Palavras-chave: epóxido, ancoragem, reforço, reabilitação, temperatura.

Structural epoxy adhesives are materials frequently used in construction work. In the beginning, their application was restricted to the refurbishment and repair of damaged structures, but nowadays they are also commonly used in the production of new buildings and works of art. The high mechanical strength of epoxy bonded joints, the quick curing of the bond and the possibility of bonding various types of materials to one another are just a few of the many interesting properties of epoxy adhesives. However, there are several drawbacks as well. The major flaw in epoxy materials is their high sensitivity to temperature. In fact, epoxy-bonded joints suffer mechanical degradation when subjected to increased temperatures. This effect is observed even at relatively low temperatures, which can occur inside structural elements exposed to direct sunlight. The work described here analyzes the behavior of epoxy-bonded joints. It quantifies the influence of several parameters characterizing the mechanical strength of bonded joints, focusing particularly on the influence of temperature increase. Different types of bonded joints are studied: the bond between steel plates and concrete blocks subjected to shear loads; chemical anchors subjected to pure tensile loads; and the bonding of concrete elements to each other, subjected to flexural loads. This study was performed mainly in laboratory. Test schemes were designed and implemented with a view to evaluating the mechanical strength of several types of epoxy-bonded joints. A large number of laboratory tests were performed. Simultaneously, some numerical models were developed, to help prepare the experimental program, and for comparison with the results obtained from the laboratory tests.