CONCRETO COM FIBRAS

Prévia do material em texto

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO 
CAMPUS ANGICOS 
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS TEC. HUMANAS
CURSO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA 
DEIZE DAIANE PINTO GUILHERME
ARTHUR ANTUNES CABRAL DANTAS BARBOSA
ANDRÉ LUCAS DANTAS ALBINO 
	
CONCRETO COM FIBRAS
	
Angicos – RN
2015
INTRODUÇÃO
O concreto possui inúmeras características que o torna o material estrutural mais utilizado no mundo. Porém, o concreto simples, não armado, apresenta um comportamento frágil, quebradiço, com uma baixa resistência à tração e uma baixa capacidade de alongamento na tração. 
Uma forma de mudar esse comportamento é a adição de fibras ao concreto. O papel das fibras descontínuas, distribuídas aleatoriamente, é o de atravessar as fissuras, que se formam no concreto, seja quando sob a ação de cargas externas ou quando sujeito a mudanças na temperatura ou na umidade do meio ambiente.
 As fibras provocam certa ductilidade após a fissuração. Se as fibras forem suficientemente resistentes, bem aderidas à matriz cimentícia, e em quantidade adequada, elas ajudarão a manter pequena a abertura das fissuras, permitindo ao concreto reforçado com fibras a resistir tensões de tração bem elevadas, com uma grande capacidade de deformação no estágio pós-fissuração.
2. REFERENCIAL TEÓRICO 
2.1 CONCRETO COM FIBRAS 
Concreto com fibras é um compósito (material com pelo menos duas fases distintas): matriz (concreto) e as fibras. As fibras são elementos descontínuos, com comprimento bem maior que a seção transversal. Existem vários tipos: aço, vidro, carbono, nylon, sisal, madeira, etc. Suas principais características são o módulo de elasticidade e a resistência mecânica. Existem fibras de baixo módulo (polipropileno, náilon), e alto módulo (aço) A base do desempenho dos concretos reforçados com fibras está no papel exercido pelas fibras de ponte de transferência de tensão pelas fissuras
As fibras de baixo módulo de elasticidade e baixa resistência são eficientes em concretos com também baixas resistência e módulo, sendo indicadas para melhoria no estado fresco e no processo de endurecimento, para o controle de fissuração plástica em pavimentos. As fibras de alto módulo e alta resistência (aço) atuam como reforço do concreto endurecido, podendo substituir a armadura convencional.
2.2 INTERAÇÃO FIBRA-MATRIZ 
No concreto simples uma fissura representa uma barreira à propagação de tensões, o que causa uma concentração de tensões na extremidade da fissura. O trabalho de ponte de transferência de tensão de tração que a fibra realiza através das fissuras no concreto é um mecanismo muito interessante de aumento de energia associada à ruptura do material e à restrição à propagação das fissuras.
Num determinado instante a concentração de tensões causa a ruptura da matriz, o que leva a uma extensão da fissura, sendo este um processo contínuo até a ruptura completa do concreto, caracterizando um comportamento frágil. De modo que não se pode contar com nenhuma capacidade resistente do concreto fissurado. Quando se adicionam fibras de resistência e módulo adequados ao concreto, numa quantidade apropriada (teor), o concreto deixa de ter comportamento frágil.
Isso ocorre pelo trabalho de ponte de transferência de tensões, exercido pelas fibras, que minimiza a concentração de tensões na extremidade das fissuras. Com isso as fissuras propagam-se com menor velocidade, e o concreto passa a ter um comportamento dúctil, isto é, apresenta uma capacidade resistente após a fissuração. As fibras provocam o aparecimento de um número maior de fissuras, que se apresentam com aberturas menores.
2.3 ASPECTOS TECNOLÓGICOS 
A capacidade de reforço proporcionado pelas fibras depende diretamente do teor de fibras. Quanto maior o teor, maior a quantidade de fibras atuando como ponte de transferência de tensão nas fissuras, o que aumenta a resistência pós-fissuração do concreto. Além do teor de fibras, o desempenho após a fissuração depende muito da geometria da fibra.
O fator de forma é definido como o comprimento da fibra dividido pelo seu diâmetro equivalente (diâmetro do círculo com área igual à área da seção transversal da fibra). Valores típicos do fator de forma variam de 30 a 150 para fibras com comprimentos de 6,4 a 76 mm. Em geral, quanto maior o fator de forma, maior a capacidade resistente após a fissuração do concreto. Porém, se a fibra for muito longa, ela poderá se romper e não apresentar ganho de resistência após a fissuração.
A recomendação prática é que a fibra tenha comprimento igual ou superior ao dobro da dimensão máxima do agregado graúdo (pedra). Assim, a fibra reforça o concreto e não apenas a argamassa. Aumenta-se o comprimento da fibra ou diminui-se a dimensão dos agregados graúdos.
2.4 PROPRIEDADES E CARACTERÍSTICAS 
2.4.1 Trabalhabilidade e mistura
A adição de fibras altera a consistência dos concretos e a trabalhabilidade. O principal fator é a geometria da fibra, que requer maior quantidade de água e produz a perda da mobilidade do concreto no estado fresco.
A formação de ouriços, que são bolas ou aglomeração de fibras, pode ocorrer quando o volume de fibras é alto, quando as fibras são adicionadas rapidamente, e quando o fator de forma é alto. 
 
2.4.2 Resistencia a compressão
O objetivo da adição de fibras não é aumentar a resistência à compressão .As fibras resultam num ganho de tenacidade na compressão. Maiores teores e fatores de forma resultam maior tenacidade e controle da fissuração
. 
2.4.3 Fadiga
Fadiga é a ruptura de um material por esforço cíclico (repetido), que ocorre num nível de tensão inferior ao determinado durante o ensaio estático. A fadiga ocorre porque a cada ciclo de carregamento, as fissuras tendem a se propagar, diminuindo a área útil para a transferência de tensão. Quanto mais próxima for a tensão máxima da resistência do material, menor será o número de ciclos necessários para a ruptura.
As fibras de elevados módulos e resistência reduzem a propagação das fissuras, e aumentam o número de ciclos necessários para a ruptura. Mesmo em pequenas quantidades as fibras aumentam a resistência à fadiga. Essa é uma característica muito importante que as fibras acrescentam nos concretos.
2.5 TIPOS DE FIBRAS
As fibras estão presentes em todo nosso ambiente. Seja no meio natural ou artificial. Diz-se artificial para as substâncias e compostos que o homem consegue processar e obter um novo tipo de material. No campo das fibras naturais, o seu encontro se dá na própria natureza.
As fibras são fabricadas em diversos materiais, diâmetros e comprimentos. Podem ser usadas praticamente em qualquer tipo de concreto, inclusive combinadas, para atender simultaneamente a finalidades diferentes. Assim, podemos precisar de um reforço no concreto para altas temperaturas e um aumento do módulo de deformação ao mesmo tempo.
Hoje no mercado encontramos diversos tipos de fibras: polipropileno, aço, vidro, nylon, poliéster, carbono, sintética, celulose, amianto, sisal e fibras vegetais. As fibras de polipropileno possuem fácil dispersão com o concreto, pois os filamentos individuais não formam ninhos, permitindo uma sólida ligação com o concreto, além de inibir o aparecimento e propagação de microfissuras. Não deterioram e não enferrujam e são resistentes à altas temperaturas. As fibras de vidro reduzem a água de amassamento, fornecem maior aderência e tenacidade, permitem uma sólida ligação e boa resistência mecânica e à tração. Possuem baixa tendência a exsudação e segregação, maior abatimento e melhor acabamento. As macrofibras sintéticas estrutural tem significativo índice de tenacidade e menor custo/m³. Resistem à tração, não enferrujam e podem substituir a tela metálica com economia e praticidade. As fibras de aço possuem elevado módulo de elasticidade, aumentam a resistência à compressão axial, a capacidade de carga, à impactos, fadiga e a resistência em relação às variações térmicas, além de aumentar a impermeabilidade.
2.6 APLICAÇÕES 
O concreto com fibras,de aço ou de polipropileno, é muito usado em revestimentos de túneis, aplicado como concreto projetado. As perdas devidas à reflexão do concreto projetado ficam reduzidas, pois a coesão do concreto fresco fica maior, quando se usam fibras. O uso de fibras de aço, de micro-sílica e de aceleradores de pega permite a execução de camadas espessas de concreto projetado.
 Concretos com fibra de aço são muito usados em pavimentos de estradas, em pistas e pátios de aeroportos. O objetivo é diminuir a espessura das lajes e reduzir a fissuração.
 
 Concretos com fibras de aço e polipropileno são muito usados em pisos industriais. O objetivo é reduzir danos devidos à abrasão, ao impacto e à fadiga, além de danos devidos à fissuração da retração plástica (retração que ocorre nas primeiras 12 horas, antes que o concreto tenha desenvolvido muita resistência).
3.CONCLUSÃO
As fibras para concreto vêm aos poucos ocupando um espaço significativo como material componente. Assim como os aditivos líquidos, tudo indica que sua utilização será quase obrigatória em poucos anos.
A adição de fibras ao concreto proporciona inúmeras vantagens ao mesmo. Elas alteram o comportamento microscópico do concreto, causando mudanças em suas propriedades macroscópicas. Enquanto o concreto convencional, quando submetido a tensões de tração, rompe repentinamente, o concreto reforçado com fibras continua resistindo a cargas consideráveis, com deformações bastante superiores à deformação de fratura do concreto convencional.
As fibras ainda são pouco utilizadas nas estruturas usuais de concreto armado ou protendido, devido à falta de compreensão do real comportamento das fibras dentro do concreto e também devido à falta de normas específicas para o seu uso. Ainda assim, o Concreto Reforçado com Fibras ( CRF ) já é usado em muitas obras como: pavimentos rígidos, pavimentação de pontes, estradas, aeroportos, revestimento de túneis ( concreto projetado), pisos industriais, estacionamentos, obras hidráulicas e estabilização de taludes (concreto projetado).
REFERÊNCIAS
AOKI, Jorge. Fibras para concreto. Disponível em: < http://www.cimentoitambe.com.br/fibras-para-concreto/ > Acesso em: 5 de Nov. de 2015.
FIGUEIREDO, Antonio Domingues de. CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS. Tese ( Livre- Docência) ( Engenharia Civil) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. 
JUNIOR, Eduardo Sydney Dobbin; ROCHA, Luiz Felipe Serique. ESTUDO DE CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRA DE POLIPROPILENO PARA CONTROLE DA FISSURAÇÃO. (Monografia) (Engenharia Civil) - Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia. Belém, 2011.
THOMAZ, Eduardo C. S. CRF- CONCRETO REFORÇADO COM FIBRAS – MITOS E REALIDADES. Disponível em: < http://aquarius.ime.eb.br/~webde2/prof/ethomaz/crf.pdf > Acesso em: 5 de Nov. de 2015.