Introdução
As resinas epóxi têm sido amplamente utilizadas na área de reforço e reparo de edifícios devido à sua excelente adesão, propriedades mecânicas e resistência à corrosão química. Em particular, a resina epóxi é utilizada para preenchimento de fissuras e reparo de superfícies na restauração de estruturas de concreto, restaurando efetivamente sua integridade e durabilidade. No entanto, a resina epóxi pura sofre uma certa variação de comprimento durante o processo de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura e em ambientes aquecidos. Se seu coeficiente de expansão térmica diferir significativamente do do substrato de concreto, é provável que se gerem tensões internas na interface durante as variações de temperatura, o que levará à descolagem ou à formação de fissuras secundárias, afetando, em última instância, o efeito do reparo e a estabilidade a longo prazo [1].
Para melhorar a estabilidade dimensional das resinas epóxi, frequentemente são introduzidos enchimentos inorgânicos na matriz da resina a fim de reduzir seu coeficiente de expansão térmica. Por serem um enchimento inorgânico oco, leve e de tamanho micrométrico, as esferas de vidro apresentam baixo coeficiente de expansão térmica, alta resistência específica e boa fluidez [2]. Elas não só reduzem o coeficiente de expansão térmica do material compósito, mas também, em certa medida, o peso próprio do material de reparo, tornando-as práticas e econômicas.
As amostras utilizadas neste experimento foram resinas epóxi empregadas no reparo de fissuras em edifícios, com amida fenólica como agente de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura, complementadas por cardanol (C) e dietilenotriamina (D) para formar um sistema composto de acelerador de Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura (Figura 1). Ao adicionar esferas de vidro (GB) com diferentes frações mássicas (0%, 0,5%, 1%, 1,5%, 2%) à resina (a proporção de adição é calculada como porcentagem da massa da resina epóxi), foi estudada a influência de seu teor no coeficiente médio de expansão térmica da resina epóxi. O instrumento de teste utilizado neste experimento foi um analisador termomecânico TMA 402 da NETZSCH F1 (equipado com um forno de aço inoxidável).
Condições experimentais
As condições de medição estão detalhadas na Tabela 1.
Tabela 1: Condições experimentais
| Instrumento | TMA 402 F1 Hyperion® |
| Tamanho da amostra | Cuboide, aprox. 10 mm x 10 mm x 25 mm |
| Taxa de aquecimento | 5 K/min |
| Força estática | 50 mN |
| Suporte para amostra | Suporte de compressão de sílica fundida |
| Faixa de temperatura | -50 a 150 °C |
| Atmosfera | Gás inerte (70 ml/min) |
Resultados das medições e discussão
A Figura 2 mostra as curvas dL/L0 da segunda medição das amostras de resina epóxi curada com diferentes teores de GB. A Tabela 2 resume a temperatura de transição vítrea (Tg) e o coeficiente médio de expansão térmica (mCTE) de cada amostra em diferentes faixas de temperatura.
Conforme mostrado na Tabela 2, aTg da resina epóxi diminui ligeiramente com o aumento do teor de GB. A amostra de referência (1#) apresenta umaTg de 60,8 °C; com 2,0% de GB, aTg atinge 57,9 °C, uma redução de 2,9 °C. Essa redução marginal é atribuída à ruptura da rede de reticulação e ao aumento do volume livre na interface [3], bem como a traços de umidade e aditivos residuais que inibem marginalmente a Cura (reações de reticulação)Traduzido literalmente, o termo "crosslinking" significa "rede cruzada". No contexto químico, ele é usado para reações nas quais as moléculas são unidas por meio da introdução de ligações covalentes e da formação de redes tridimensionais.cura [4].
Tabela 2:Tg e mCTE de amostras de resina epóxi com diferentes teores de GB
| N.º da amostra | Teor de esferas de vidro (% em peso) | Tg (°C) | mCTE (10⁻⁶ 1/K) | |
| -40 a 0 °C | 100 - 150 °C | |||
| 1 | 0 | 60,8 | 84,49 | 202,65 |
| 2 | 0,5 | 60,1 | 82,58 | 202,27 |
| 3 | 1,0 | 59,8 | 82,43 | 200,14 |
| 4 | 1,5 | 58,3 | 81,47 | 194,05 |
| 5 | 2,0 | 57,9 | 81,29 | 192,42 |
No estado vítreo (de -40 °C a 0 °C), o mCTE diminui de 84,49 × 10⁻⁶ K⁻¹ para 81,29 × 10⁻⁶ K⁻¹ à medida que o teor de GB aumenta de 0 a 2,0%, o que corresponde a uma redução de 3,8%. Isso indica que os GBs rígidos restringem a expansão térmica mesmo quando a matriz está abaixo daTg. No estado elástico (100 °C a 150 °C), o epóxi puro apresenta um mCTE de 202,65 × 10⁻⁶ K⁻¹ (≈ 2,4 vezes o valor no estado vítreo). A adição de 2,0% de GB reduz esse valor para 192,42 × 10⁻⁶ K⁻¹ (redução de 5,1%), confirmando um efeito de restrição mais pronunciado no estado de borracha.
Em toda a faixa de temperatura investigada, o mCTE apresenta correlação negativa com o teor de GB, em consonância com os resultados da literatura [5].
Conclusão
Com base nos resultados dos testes de amostras obtidos com o TMA 402 F1 , é possível caracterizar com precisão o comportamento térmico dos compósitos. A adição de esferas de vidro reduz significativamente o coeficiente de expansão térmica da resina epóxi, melhora a compatibilidade térmica com substratos de concreto e diminui o risco de descolamento e fissuração induzidos por variações de temperatura, fornecendo uma base experimental para a otimização da formulação de materiais para reparo de concreto.