Desempeño de tres adhesivos en elementos laminados de madera de pinus radiata (D.Don), reforzada con fibras de carbono.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero de la Madera

Se estudió el comportamiento de tres adhesivos (Resorcinol, Poliuretano y Sikadur 30) en la unión encolada entre un refuerzo de fibra de carbono (Sika Carbodur) y madera de Pino radiata (Pinus Radiata D.Don.), mediante el desarrollo de tres ensayos: flexión estática, cizalle y delaminación. En términos de flexión estática; se midió el módulo de ruptura (MOR) y módulo de Elasticidad (MOE), en cizalle se determinó la tensión máxima de cizalle y en delaminación se midió el porcentaje de falla de la unión encolada. En flexión, el adhesivo que se comporta de mejor forma es Sikadur 30, con un MOE de 21532,01 N/mm2 y un MOR de 147,76 N/mm2. Para el caso del cizalle los valores más altos de resistencia fueron para las muestras testigo de Poliuretano y Resorcinol, gracias a la alta capacidad de éstos de ingresar a los lúmenes celulares de la madera creando uniones fuertes. Sin embargo, las probetas pegadas con Sikadur 30 a la fibra de carbono fueron las que más resistieron en relación con los otros adhesivos, razón por la cual se sugiere como el mejor pegamento para este tipo de solicitaciones con refuerzo. El valor de tensión máxima de cizalle fue de 41,26 N/mm2. En delaminación nuevamente los mejores desempeños se mostraron en las probetas testigo de poliuretano y resorcinol, mientras que en sikadur 30, el porcentaje de delaminación fue de 27,07 % en las muestras con refuerzo y de 65,48 en las testigos. En este sentido, Sikadur 30 presenta grandes resistencias, pero no se recomienda su uso durante largos períodos de tiempo. El mejor adhesivo en este caso fue Poliuretano, con 0% de delaminación en las muestras testigo y un 13,98% en las que sí tenían refuerzo. De este modo, el mejor adhesivo para usar en la unión encolada entre madera y refuerzo de fibra de carbono es Sikadur 30, sin embargo se debe tomar en cuenta la alta delaminación que presenta este tipo de pegamento en Pino radiata, produciendo resquebrajamiento de la unión encolada a medida que transcurre el tiempo. En segundo lugar, Poliuretano presentó altas resistencias en flexión luego de Sikadur, con un MOE de 19457,44 N/mm2 y un MOR de 123,33 N/mm2, pero con solo 31,57 N/mm2 de resistencia en cizalle. Además, sólo obtuvo un 13,98 % de delaminación en la línea encolada, valor que se recomienda en usos de baja resistencia, con uniones perdurables en el tiempo. La opción menos favorable fue el Resorcinol, que si bien se desempeñó de forma correcta en la unión madera-madera, mostró bajos rendimientos en ensayos relativos a la relación madera-refuerzo.

The performance of three adhesives (Resorcinol, Polyurethane and Sikadur 30) was studied in the glued union between samples or reinforcements of carbon fiber (Sika carbodur) and wood from radiata pine (Pinus radiata D. Don) through the assessment of 3 test that included static flexion, delamination and cizalle. For the static flexion assay, the modulus of rupture (MOR) and the modulus of elasticity (MOE) were quantified. Cizalle was determined, using the maximum tension and the delamination was evaluated according to the percentage of failure in the glued union. Results showed that the best performance was reached by sikadur that exhibited a MOE equivalent to 21,532.01 N/mm2 and a MOR of 147,76 N/mm2 during the static flexion assay. For cizalle, the highest values of resistance were determined on control samples (wood-wood uniuons) of polyurethane and resorcinol because of their capacity to penetrate the intracellular space, creating strong unions. However, those samples glued with sikadur 30 were the most resistant in comparison to other adhesives and for this product was selected as the best option for this kind of solicitations. The highest value of maximum tension was 41,26 N/mm2. In the delamination assay, the best performances were reached by control samples flued with polyurethane and resorcinol, while sikadur showed percentages of failure of 27,07% and 65,48% for samples and controls, respectively. In this sense, sikadur 30 exhibits high resistences but its use is not recommended for materials with expected long term under service. In this case, the best adhesive was polyurethane with 0% and 13,48% of failure for control and the rest of the samples, respectively. So, the best adhesive intended for glued union between reinforcements of carbon fiber and woos is sikadur, however the high delamination must be considered due to the cracking that occurs during long term use. In a second place, polyurethane showed high resistances, with MOE and MOR values of 19,457 N/mm2 and 123,33 N/mm2, respectively cizalle resistance was 31,57 N/mm2. Furthermore, the percentage of failure was only 13,98% in the glued union, wich is appropiate for uses that imply low resistance resulting in long term performances. The worst option was resorcinol, which exhibited a low yield in assays focused or the union reinforcement-wood although it had a correct performance in woodwood unions.