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Feb 19, 2024

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Data: 30 de junho de 2023 Autores: S. Karlsson, M. Kozłowski, L. Grund, SAK Andersson, KCE Haller & K. Persson Fonte: Construção e Materiais de Construção, Volume 391, Elsevier DOI:

Data: 30 de junho de 2023

Autores: S. Karlsson, M. Kozłowski, L. Grund, SAK Andersson, KCE Haller & K. Persson

Fonte:Construção e Materiais de Construção, Volume 391, Elsevier

DOI:https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2023.131748

O presente artigo descreve um método para testes não destrutivos da resistência do vidro. Amostras quadradas de 10 × 10 cm2 de vidro float recozido foram infligidas com um defeito controlado no centro do lado atmosférico usando trinca induzida por microindentação Vickers com uma força de 2 N, 5 N e 10 N e comparadas com uma referência não recortada. As amostras foram testadas de forma não destrutiva usando um método de onda acústica não linear, resultando em valores de defeito. Descobriu-se que a média dos valores do defeito se correlaciona linearmente com a força de indentação em uma relação log-log. As amostras foram posteriormente testadas em uma configuração anel sobre anel que permite um estado de tensão equibiaxial. A fissuração induzida por indentação proporcionou valores de resistência praticamente realistas na faixa de 45 a 110 MPa. Os valores de amostra individuais para tensão de falha em função do valor de defeito normalizado mostram tendências lineares com aproximadamente metade dos dados dentro do limite de confiança de 95%. Em resumo, este estudo fornece uma prova de conceito inicial para um teste não destrutivo da resistência do vidro.

A resistência do vidro de silicato é grandemente limitada pelas concentrações de tensão nas pontas das fissuras, gerando tensões muito altas quando está sob carga de tração [1], [2], [3]. Rachaduras, falhas ou defeitos superficiais são inevitavelmente formados durante a fabricação, transporte, manuseio e uso de produtos de vidro [4], [5]. Sem esses defeitos superficiais, o vidro teria uma resistência intrínseca de cerca de 10 GPa [5], [6], o que excede em muito muitos outros materiais [7]. No entanto, o vidro normalmente tem uma baixa tenacidade à fratura (KIc) de 0,6–0,8 MPa.m½ [7], o que leva a uma resistência prática do vidro que se estende por várias ordens de grandeza [8], que pode ser exemplificada pela Fig. As condições ambientais, como a umidade, também influenciam as superfícies do vidro, de modo que as trincas podem crescer sob carga sustentada no chamado crescimento subcrítico de trincas ou corrosão sob tensão, que pode levar à fadiga estática (Fig. 1) [9].

A variação significativa na resistência dos vidros exige que medidas de segurança extensivas sejam empregadas para produtos de vidro [5], especialmente para o vidro ser usado como material de suporte de carga [13]. Os testes de resistência destrutiva do vidro float convencional normalmente fornecem valores de resistência entre 30 e 100 MPa [14], o que corresponde a fissuras de 30 a 400 µm (KIc = 0,75 MPa.m½). De acordo com EN 16612 (2019), a resistência à flexão frágil de 5% (o chamado valor característico, Xc) do vidro float recozido carregado a curto prazo é de 45 MPa, ou seja, 5 s ou menos, e por uma duração mais longa, é reduzido por diferentes fatores propostos para a duração da carga. Para uso em unidades de vidro isolante (IGU) em vidraças de janelas [15], a resistência de projeto (EN 16612) do vidro float recozido com bordas polidas é reduzida para 25 MPa para rajadas de vento (duração de carga de 5 s ou menos) enquanto para vidro convencional variações de pressão da cavidade em IGU (duração de carga de 8 h), reduz para 14,5 MPa (com bordas cortadas 14,5 × 0,8 = 11,6 MPa). Na maioria dos casos, isso leva a uma subestimação da resistência do vidro, o que torna o uso de vidro excessivamente espesso.

O uso arquitetônico e estrutural do vidro [16] está aumentando [17]. O vidro arquitetônico é essencial para permitir a entrada de luz solar natural nos edifícios, já que os humanos em geral passam mais de 80-90% do tempo em ambientes fechados nos países desenvolvidos [18], [19]. Assim, tanto do ponto de vista de segurança como do ambiental, compreender a resistência do vidro é de grande importância, o que é atualmente impossível sem extensos testes experimentais destrutivos [20]. Os ensaios não destrutivos (END) do vidro, por outro lado, são um caminho natural para o desenvolvimento sustentável [21], que provavelmente também terá um impacto significativo na indústria do vidro no futuro. Algumas aplicações possíveis para END de resistência de vidro estão listadas abaixo.