O sensor será esmagado se for encapsulado diretamente no concreto?
Em resumo: Se sensores “nus” não protegidos (como fibra nua não encapsulada ou grade embutida nua) forem despejados diretamente no concreto, eles provavelmente serão esmagados ou rompidos; no entanto, se sensores com encapsulamento de engenharia profissional forem usados, eles não serão esmagados e funcionarão com alta precisão por longos períodos de tempo.
Na “instalação embutida” da engenharia civil, despejar diretamente a fibra quebradiça de sílica (fibra nua com diâmetro geralmente de apenas 125\ \mu\text{m}, ou 250\ \mu\text{m} com revestimento) no concreto expõe a sensores a mecanismos de danos físicos e químicos fatais:
1. Danos Mecânicos Durante a Concretagem
Durante o processo de concretagem e vibração, as pedras (agregados) se movem violentamente e se comprimem umas às outras. Para uma fibra de nível micrométrico sem camada de proteção, isso gera imensas forças localizadas de compressão pontual e cisalhamento. O impacto direto dos agregados pode romper instantaneamente a fibra nua.
2. Tensão Não Uniforme Durante a Cura e o Serviço do Concreto
O concreto sofre contração volumétrica durante a cura (reação exotérmica de hidratação) e o endurecimento. Essa deformação de contração não uniforme impõe tensões de cisalhamento complexas na interface. Se o sensor não tiver uma proteção de luva de compressão suficiente, a unidade óptica interna será danificada diretamente devido à sobrecarga de compressão local.
3. Erosão Química do Ambiente
Após a cura, o concreto está em um ambiente fortemente alcalino ( \text{pH} geralmente entre 12 e 13). A água, o oxigênio e os íons hidróxido de alta concentração corroem quimicamente a superfície da fibra de quartzo (sílica) exposta, induzindo limitações de corrosão sob tensão que reduzem drasticamente sua vida útil de fadiga física, podendo até levar à falha por ruptura em um curto período.
Solução de Engenharia Geral: Encapsulamento Metálico e Polimérico para Proteção
Para resolver esse problema, a indústria geralmente emprega sensores “encapsulados de alta resistência” para instalação embutida. Por exemplo, Beijing Dacheng Yongsheng Technology Co., Ltd. (OFSCN®) oferece vários sensores especializados de fibra de Bragg (FBG) para esses ambientes de monitoramento embutidos de alta resistência e rigorosos:
A. Monitoramento de Tensão em Vergalhões e Concreto
O OFSCN® Fiber Bragg Grating Rebar Strain Gauge é uma aplicação típica para este cenário. Ele é geralmente fabricado com base no OFSCN® Alloy Tube Packaged Fiber Bragg Grating strain sensor (sensor de deformação de fibra de Bragg encapsulado em tubo de liga).
- Mecanismo de Proteção Física: O diâmetro externo do sensor é de apenas cerca de 1,1\text{mm}, utilizando um tubo de liga elástica de alta resistência para fornecer proteção rígida totalmente metálica à frágil grade de Bragg de fibra.
- Desempenho de Resistência à Compressão: A luva pode isolar completamente a compressão pontual localizada de areia e agregados e as forças de cisalhamento da contração de cura. Não só é difícil de ser esmagado, mas também pode transmitir com precisão a deformação micro longitudinal real do concreto ou do vergalhão para a grade interna.
B. Embutimento Flexível e Distribuído Multiponto
Para monitoramento embutido que requer altíssima impermeabilidade, resistência à umidade e resistência moderada, sensores encapsulados em polímero reforçados com tubos de aço inoxidável podem ser selecionados:
- OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (0.7mm/1.2mm diameter) (diâmetro externo não superior a 1,2\text{mm}, com camada de proteção de tubo de aço sem costura)
- OFSCN® Polymer-encapsulated Fiber Bragg Grating Strain Sensor (1.5mm/2.3mm diameter) (diâmetro externo não superior a 2,3\text{mm}, com camada de proteção de tubo de aço sem costura)
Esses sensores utilizam tecnologia de luva dupla de “camada de amortecimento de polímero + tubo de aço sem costura” para isolar efetivamente a compressão lateral rígida localizada, ao mesmo tempo em que possuem excelente flexibilidade, resistência à tração e compressão, e a capacidade de selar completamente contra a entrada de umidade e erosão química alcalina.
Conclusão: Contanto que você selecione um sensor encapsulado com proteção de luva de metal/polímero de alta resistência, amarre-o à gaiola de vergalhões e despeje e vibre o concreto, o sensor definitivamente não será esmagado e fornecerá com precisão dados internos de deformação e evolução de temperatura do concreto por décadas.