Empa cientistas desenvolveram agora um método de auto-resistente betões de alto desempenho de fabrico fogo que mantém a sua integridade mecânica sob estas condições.
Madeira crepita como se queima em uma chaminé ou fogueira. Quando o concreto é exposto ao fogo que chips e flocos - um processo conhecido como fragmentação. Ambos os efeitos são devidos ao mesmo fenómeno: água aprisionada dentro da peça de madeira ou elemento de betão vaporiza devido à alta temperatura. À medida que mais vapor de água é produzido a pressão dentro da madeira ou estrutura de betão aumenta. Em madeira isso faz com que as células para estourar com um ruído de crepitação, criando rachaduras nos logs. Em estruturas de concreto, chips de dividir longe de tectos, paredes e pilares de apoio, reduzindo sua capacidade de suporte de carga e aumentando o risco de colapso em um prédio em chamas.
A resistência do betão vibrado convencional para o calor de um incêndio pode ser optimizada por adição de alguns quilogramas de polipropileno (PP) de fibras por metro cúbico de mistura de betão. Quando exposto ao fogo as fibras derreter, criando uma rede de canais finos em toda a estrutura de concreto. Estas permitem que o vapor de água se escapar sem aumentar a pressão interna, de modo que a estrutura de betão permanece intacta.
Um conflito de interesse para os utilizadores de concreto: resistência ao fogo vs capacidade de auto-adensável
Concreto auto-adensável de alta performance (SCHPC) comporta de forma diferente embora. A adição de mais do que 2 kg de fibra de PP por metro cúbico para a mistura SCHPC afecta a sua capacidade de auto-compacto, de modo que a proporção de fibras de PP em SCHPC deve ser mantida relativamente baixa. Isto por sua vez significa que se o betão está exposto ao fogo, a rede de canais finas criadas pelas fibras de fusão que não é contínuo ao longo de toda a estrutura, permitindo a ocorrência de escamação. A pergunta $ 64.000 é, portanto, como fazer resistente SCHPC fogo, assim edifícios feitos de que são mais seguros, embora mantendo a proporção de fibras de polímero de baixo o suficiente para que o concreto permanecem auto-compactação.
Pesquisadores da Laboratories "Concreto / Construção Química" e "Engenharia de Sistemas Mecânicos da Empa" já conseguiu encontrar uma resposta. Eles fabricaram uma série de lajes de concreto com paredes finas que foram protendido com cabos feitos de fibra de carbono reforçado polímero. O betão a partir da qual as placas foram feitas também continha 2 kg de fibra de PP por metro cúbico de mistura. Em alguns lajes os cientistas também adicionada uma pequena quantidade de polímero super-absorvente (SAP), um material sintético especial que é capaz de absorver muitas vezes o seu próprio peso em água. Eles, então, expôs as lajes de concreto para disparar, atingindo temperaturas de até 1.000 ° C. Após 90 minutos, ficou claro que, embora as lajes de concreto contendo SAP mostrou algumas pequenas rachaduras, fragmentação ocorreu somente nas lajes de livre-SAP.
A explicação para este comportamento é como segue: Durante o processo de fabricação de SAP está saturada com água, inchando a várias vezes o seu volume seco. À medida que o concreto está a definir a água é extraída para fora da SAP por acção capilar na matriz de cimento poroso. A SAP encolhe e cria espaços ocos que ligam o indivíduo, até então não conectadas redes de fibras de PP. O resultado é uma rede dendrítica de SAP e fibras de PP que permeiam a totalidade do volume de betão, que lhe permite tolerar o calor do fogo para suficientemente longo para manter a integridade estrutural do edifício.
Uma ampla gama de aplicações possíveis para o concreto auto-adensável resistente ao fogo
Com o seu desenvolvimento inovador os pesquisadores Empa ampliaram as oportunidades para explorar as vantagens econômicas e ambientais oferecidos por concreto auto-adensável (SCC). O novo processo, para o qual tenha sido aplicada uma patente, permite, por exemplo, o uso de SCHPC para estruturas resistentes ao fogo. Até o momento isso está só foi possível usando SCC em combinação com um sistema de extinção de sprinkler ou uma camada de isolamento térmico pelo exterior.
Mas o novo SCHPC possui uma vantagem adicional - as máquinas utilizadas para betão vibrado convencional compacto gerar uma quantidade considerável de ruído. As empresas de construção podem agora manter o nível de ruído, utilizando SAP enriquecido concreto auto-adensável, em vez de concreto vibrado de alto desempenho, sem qualquer perda de resistência ao fogo.
