Polímeros tornam betão resistente ao fogo
Com este estudo, os responsáveis da EMPA aumentaram o espectro de oportunidades para explorar as vantagens económicas e ambientais proporcionadas pelo betão auto-compactável
Pedro Cristino
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Cientistas suíços desenvolveram um método de fabrico de betão de alta performance resistente ao fogo, que recorre à aplicação de polipropileno (PP).
Os investigadores dos Laboratórios Federais Suíços para a Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) referem, num artigo publicado pela instituição, que a resistência do betão vibrado convencional pode ser optimizada com o acréscimo de “alguns quilos de fibra de polipropileno por metro cúbico à mistura do betão”.
O artigo da EMPA explica que, quando o betão é exposto ao fogo, fragmenta-se – num processo conhecido como “spalling” – devido à vaporização da água resultante das altas temperaturas.
“À medida que é produzido mais vapor de água, a pressão dentro da estrutura de betão aumenta”, referem os investigadores, clarificando que, nas estruturas de betão, as lascas desprendem-se dos tectos, das paredes e dos pilares de suporte, “reduzindo a sua capacidade de carga e aumentando o risco de colapso num edifício em chamas”.
Com o método desenvolvido pela EMPA, as fibras de PP numa estrutura de betão derretem perante a exposição ao fogo, “criando uma rede de finos canais em toda a estrutura”. Estes canais permitem que o vapor de água escape sem aumentar a pressão interna, mantendo, assim, a estrutura do betão intacta.
Todavia, o betão auto compactável de alta performance reage de forma diferente. Os cientistas descobriram que, ao acrescentarem mais de dois quilos de PP por metro cúbico afecta a capacidade deste betão para se auto-compactar, o que obriga a manter a proporção de polipropileno na mistura “relativamente baixa”.
Por sua vez, isto significa que, se toda a estrutura de betão é exposta ao fogo, a rede de canais finos criada pela liquefação das fibras não é contínua ao longo de toda a estrutura, permitindo que o “spalling” ocorra.
“A questão agora é, como fazer o betão auto-compactável de alta performance resistente ao fogo, de forma a que os edifícios que o contêm sejam mais seguros, enquanto se mantém a proporção de fibras de polímero suficientemente baixa para que o betão permaneça auto-compactável”, destaca a peça.
De acordo com a mesma fonte, as equipas de “Química da Construção/Betão” e “Engenharia de Sistemas Mecânicos” conseguiram agora encontrar uma resposta. “Fabricaram uma série de lajes de betão de fina espessura que foram pré-esforçadas com cabos feitos de polímero reforçado com fibra de carbono”, contendo o betão das lajes também 2 quilos de fibra de PP por metro cúbico da mistura.
Em algumas lajes, os cientistas acrescentaram também uma pequena quantidade de polímero super absorvente (PSA), “um material sintético especial que é capaz de absorver muitas vezes o seu próprio peso em água”. Os investigadores expuseram então as lajes ao fogo, que alcançou temperaturas superiores a 1.000ºC. “Após 90 minutos, tornou-se claro que, enquanto as lajes que continham PSA apresentaram alguma fissuração menor, o “spalling afectou apenas as outras lajes”, sublinha a EMPA.
“Durante o processo de fabrico, o PSA está saturado com água, dilatando-se para várias vezes o seu volume seco”, explicam os investigadores helvéticos, ressalvando que, “à medida que o betão se fixa, a água é forçada para fora do PSA pela capilaridade na matriz porosa do cimento”. O PSA encolhe e cria espaços vazios que ligam as redes de fibras de PP individuais. “O resultado é uma rede dendrítica de fibras de PSA e de PP que permeiam a totalidade do volume de betão, permitindo-lhe tolerar o calor do fogo por um período suficientemente longo para manter a integridade estrutural do edifício”, concluem os investigadores.
Com este estudo, os responsáveis da EMPA aumentaram o espectro de oportunidades para explorar as vantagens económicas e ambientais proporcionadas pelo betão auto-compactável. O novo processo, para o qual foi já accionada patente, permite, por exemplo, a utilização do betão auto-compactável de alta performance para estruturas resistentes ao fogo. “Até à data, isto tem sido possível apenas através da utilização de betão auto-compactável em combinação com um sistema de sprinklers ou de uma camada de isolamento térmico externa”, esclarecem.