Fibras Na Construcao Civil

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Fibras na Construção Civil
AS FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
É um material que têm sido muito aplicado na arquitetura nos últimos anos.
A história da utilização de compósitos reforçados com fibras como materiais de construção tem mais de 3.000 anos. 
Palha de trigo (Fibra)
Há exemplos do uso de palhas em tijolos de argila, mencionados no EGITO, e crina de cavalo reforçando materiais cimentados. 
FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
 Lodo do rio Nilo com argila, depois de misturado com palha, ele era moldado na forma de tijolos que eram secos ao sol. 
Com a mesma mistura de lodo e palha fazia-se a argamassa e o reboco. 
Tal tipo de construção tem a vantagem de ser quente no inverno e fria no verão e de conservar-se durante muito tempo em climas praticamente sem chuva como é o caso do EGITO
Na Antiga China, há indícios de seu uso para a construção da mundialmente conhecida muralha da China.
Desde que ao unir sete reinos em um país, começou a unificar a muralha.
AS FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Oca, que é a mais comum habitação indígena, principalmente entre os índios da família tupi-guarani. 
Consiste em uma grande cabana, feita com troncos de árvores e cobertas com palha.
Seu estudo científico sobre o comportamento destes deu-se apenas na década de 50 com a entrada das fibras de aço e vidro.
Atualmente, vem sendo largamente utilizada para vários setores da construção civil no intuito de gerar propriedades benéficas em termos de segurança aos compósitos. 
AS FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
Elas podem ser aproveitadas para diversas finalidades, dependendo da sua origem e composição. 
Podem ser encontradas fibras:
AS FIBRAS NA CONSTRUÇÃO CIVIL
As fibras podem atuar como um reforço da matriz em função das propriedades deste e das próprias fibras. 
Fibras:
As naturais são as fibras encontradas prontas na natureza.
Naturais
Artificiais
As artificiais são produzidas pelo homem através dos materiais da natureza
Sintéticas
As sintéticas são também produzidas pelo homem, porém, oriundas de produtos químicos.
Classificação das fibras
FIBRAS NATURAIS
Tipos de fibras - Naturais
Dentro do ramo das fibras naturais, existem as VEGETAIS de madeira ou bambu, como também sementes, fibras de frutas e fibras de folhas. 
São exemplos as fibras de sisal, eucalipto, juta, coco, banana e etc.
Fibra de sisal
Fibra de coco
Fibra de bananeira
Outras fibras naturais têm sido utilizadas para conferir ductilidade aos materiais de construção essencialmente frágeis.
A ductilidade é a capacidade dos materiais de se deformarem sem se romperem. 
FIBRAS - NATURAIS
Vantagens da Fibras Naturais
Como conservação de energia
Encontrada em grande abundância
Possuem baixo custo
Não são prejudiciais à saúde
Possuem baixa densidade
São biodegradáveis 
Possibilidade de incrementar na economia agrícola.
As fibras naturais possuem uma gama de vantagens em comparação as fibras sintéticas:
Cobertura em fibra de capim-santa-fé
Em contrapartida, para o seu uso em matrizes cimentícias elas possuem baixa durabilidade e também, no seu preparo em compostos para reforço da matriz, seu estado natural enfraquece a adesão na matriz do composto.
Desvantagens da Fibras Naturais
Fibras de coco
A produção de pó e fibra da casca de coco verde é constituído basicamente de três etapas:
Seleção
Trituração
Prensagem
Características
 Redução dos níveis sonoros
 Fibra dura
 Baixa condutividade térmica
 Resistência aos ataques de bactérias e fungos
 Resistência à umidade e apodrecimento
Fibras de sisal
O sisal é uma alternativa barata para ampliar a resistência de blocos de concreto. 
As folhas do sisal, que podem chegar a dois metros de comprimento, apresentam altos teores de celulose e lignina, substâncias que determinam alta resistência e elasticidade. 
Assim, as fibras de sisal quando inseridas no bloco de concreto permitem a melhoria das características mecânicas como: 
a tração, força que alonga o objeto até a rompimento do material; 
a ductilidade, que é o grau de deformação que um material pode suportar; 
e a tenacidade, que é o impacto necessário para levar um material à ruptura.
Fibras de piaçava
Piaçava é o nome comum de uma espécie de palmeira nativa do sul da Bahia. 
Seu nome tem origem na língua tupi, significando "planta fibrosa", devido ao seu caule característico.
Sua fibra é colhida quando amadurece, sendo a parte mais grossa utilizada na produção de vassouras e as demais destinadas a artesanatos e confecção de coberturas.
Sua durabilidade média é de aproximadamente 6 anos.
Fibra de bananeiras
Placas de fibra de bananeira, como tratamento termo-acústico como material de revestimento para construção.
Produção da Fibra de bananeira
FIBRAS NO CONCRETO
Concreto reforçado com fibras
O concreto reforçado com fibras (CRF) é um compósito que pode ser utilizado como uma alternativa ao uso do concreto armado para estruturas contínuas e pré-moldados. 
Estas aplicações do CRF estão associadas a obras de infraestrutura com grande demanda social, como as de saneamento básico e de transportes, envolvendo pavimentos e túneis.
O concreto com fibras no Brasil e no mundo
Atualmente, o mercado brasileiro de fibras é centralizado em aplicações de baixo consumo de fibras e estruturas contínuas.
Como exemplo temos o mercado de fibras de aço tem como principal aplicação:
Distribuição do mercado brasileiro de fibras de aço por tipo de aplicação
Estes percentuais (%) podem sofrer algumas alterações quando dadas as grandes necessidades de obras de saneamento e de sistemas de transporte de massa.
A Norma traz várias contribuições como a determinação de uma tipologia e classificação de fibras de aço.
O Brasil conta com a norma de especificação para as fibras de aço ABNT NBR 15530 (2007).
Distribuição do mercado brasileiro de fibras de aço por tipo de aplicação
Concreto com fibras no Brasil
A pesquisa sobre o CRF no mundo é liderada pela Europa e Estados Unidos da América. 
Nos países desenvolvidos a realidade é bem distinta dos demais e do Brasil em particular, a começar por uma normalização bem estabelecida. 
Utilizações corriqueiras de CRF em pavimentos e outras aplicações de infra-estrutura são mais raras, dado que não há grande demanda por projetos deste tipo nesses países. 
Concreto com fibras no mundo
Assim, a menor demanda por obras de infra-estrutura acaba gerando um cenário de pesquisa com enfoque direcionado, principalmente, a aplicações mais sofisticadas.
Como exemplo marcante deste enfoque, há o trabalho experimental apresentado por Destrée (2008) que utilizou o CRF como reforço de lajes suspensas de edifícios.
Concreto com fibras no mundo
A Retração do Concreto 
Várias ações climáticas, principalmente por motivos térmicos, irão influenciar diretamente no volume do concreto logo após o seu lançamento e, posteriormente, durante toda a sua vida.
Na retração inicial ou plástica, sendo esta fase a mais propícia para o aparecimento de fissuras, devido à perda de água.
Concreto com Fissuras por Retração.
Fibras no concreto
Em estudos realizados por diversos pesquisadores da área científica, em fibras tanto de aço quanto sintéticas, no intuído do combate a retração, pôde-se chegar a várias conclusões, dentre elas três são principais:
Com base neste conhecimento, é comprovado não poder ser generalizada a dosagem de fibras em concretos. Para uma melhor eficácia é indispensável análises experimentais.
Fibras no concreto
Linhas de tensão do concreto sem fibras
Fibras no concreto
Linhas de tensão do concreto com fibras
FIBRAS DE PROLIPOPILENO
Concreto com fibras de polipropileno (CFP)
Nos últimos anos tem crescido o uso de fibras poliméricas, principalmente para combater a fissuração por retração do compósito, 
como é normalmente denominado o conjunto formado por fibras e pela matriz de cimento que integra o concreto ou argamassa. 
As fibras de polipropileno
Existem dois tipos básicos
de fibras de polipropileno:
A trabalhabilidade pouco é influenciada com a adição de fibras de polipropileno em baixos teores.
As fibras de polipropileno
Alguns especialistas apontam a diminuição de fluidez e aumento da coesão do concreto com fibras de polipropileno como um problema. 
No entanto, quando submetidos à vibração, os CFP com baixos teores de fibras apresentam trabalhabilidade adequada para os processos convencionais de manipulação do concreto. 
O aumento do teor de fibras ou a utilização de fibras mais finas, com maior área superficial, reduzem a fluidez da mistura e aumentam a coesão. 
No entanto, isso pode ser favorável a algumas aplicações como o concreto projetado e pré-moldado, por exemplo, uma vez que minimiza riscos de desplacamentos e aumenta a estabilidade dimensional do concreto fresco recém-desformado.
Atuação de Fibras de Polipropileno ao Combate a Retração
O emprego das fibras de polipropileno para a resolução de problemas na retração plástica já vem sendo bastante praticado.
No concreto simples, tendo a amostra que continha fibras de polipropileno apresentou o mesmo padrão de retração, porém, uma quantidade menor de fissuras
Concreto com fibras PP
Fibras de Polipropileno
Exemplos de ensaios de resistência ao calor, realizados com e sem a adição de fibras de polipropileno
Peça sem Fibras
Peça com Fibras
As fibras de polipropileno se destacam nesta propriedade terminal devido a sua associação à faixa de temperatura em que o combate ao efeito “spalling” ou fragmentação do concreto.
Fibras de Polipropileno
Ensaio de Combate ao Calor – Corpo com Fibras.
Ensaio de Combate ao Calor – Corpo sem Fibras. 
As fibras de polipropileno conseguem ser as mais adequadas para o combate a altas temperaturas, tendo a finalidade no controle da pressão gerada no interior do concreto, ao invés de fibras que possuem outras características de estabilidade térmica. 
Fibras de Polipropileno
CFP empregado no revestimento secundário de túneis
Uma grande preocupação internacional, ainda ignorada no Brasil, é o risco da destruição da estrutura de túneis por ação de fogo.
Em 1996, um incêndio num trem de transporte de caminhões no Eurotúnel provocou danos extensos na sua estrutura. Trinta e quatro pessoas foram afetadas pela fumaça.
Após esse incêndio houve a recomendação do emprego de fibras de polipropileno no revestimento secundário, visando a diminuição dos riscos aos usuários, pois um dos fatores que dificultou a extinção do fogo foi a obstrução da passagem dos bombeiros pelos pedaços de concreto que se desprenderam do revestimento do túnel. 
Conclusão
Os CFP apresentam um grande horizonte de utilização na construção civil em uma variada gama de aplicações, apesar dos estudos internacionais e as aplicações mais recentes no Brasil focarem preponderantemente o controle da fissuração plástica.
Dentre as promissoras aplicações dos CFP destaca-se seu uso no revestimento secundário de túneis, o que eleva o nível de segurança dessas obras quando da ocorrência de incêndios. 
Isso se justifica pela especial gravidade que um acidente desse gênero pode apresentar no Brasil onde os túneis geralmente são executados em maciços argilosos, com maior risco de colapso. 
Caso nada seja feito, os usuários de túneis brasileiros, bem como tudo aquilo que estiver na superfície acima dos mesmos, continuarão expostos a riscos que não podem ser subestimados.
Fibras Artificiais
As fibras artificiais também podem ser divididas entre as fibras inorgânicas, como:
Veremos duas a seguir!
FIBRA DE VIDRO 
NA CONSTRUÇÃO CIVIL
O VIDRO SOB FORMA DE FIBRAS
Ao estudar-se a fibra de vidro está se referindo a um material cujas origens remontam o Egito há mais de 4500 anos, quando lá, pelo que se sabe, foi processado pela primeira vez o vidro e suas fibras. Contudo, essa evolução se interrompeu com a decadência das dinastias ou sua absorção pelo império romano.
Em contrapartida, as fibras de vidro e a tecnologia para sua fabricação não evoluíram, senão a partir do início do século XX.
Em plena segunda guerra mundial, na década de 1940, os
americanos já pesquisavam aplicações militares para esse novo material, que passou a ser tratado de compósito que, analogamente ao concreto, é uma matéria-prima de nível secundário, com a qual se produzem inúmeros bens de consumo.
Evolução da fibra de vidro
Com o fim da guerra e, em seguida, o início da corrida espacial, deu-se um novo direcionamento nas pesquisas para o uso da fibra de vidro.
No decorrer da última metade do século XX para, posteriormente, concentrar-se nas associações relativas à construção civil até os dias de hoje.
A aplicação de fibra de vidro na construção civil pode ocorrer nas variadas etapas citadas, podendo ser utilizada em vários dos subsistemas construtivos (instalações, acabamentos, estrutura). 
Como aplicação em instalações prediais pode-se citar tubulações de água e esgoto, quadros de distribuição de energia, shafts, entre outras. 
Como acabamento, ela pode ser utilizada como painel de vedação interna ou externa, trazendo benefícios como leveza e durabilidade.
Fibras de vidro na construção civil
Interior de ponte construída com betão reforçado com fibras de vidro
Fibra de Vidro 
Matéria-prima
A fibra de vidro é obtida a partir de alguns compostos químicos abundantes na natureza com os quais é fabricado o próprio vidro. 
A base principal para sua obtenção é a areia, o calcário, o óxido de alumínio e o óxido de magnésio. 
A mistura nas proporções adequadas e a fusão desses minerais dão origem aos diversos tipos de vidros, assim como às fibras.
Processo de fabricação
Fibras de vidro - formatos
As fibras de vidro podem ser fabricadas para diversas finalidades, e dependendo do processo de filamentação resulta em produtos variados, como:
Fibra de vidro
Uso da fibra de vidro como reforço estrutural sob as diversas formas de aplicação, buscando sempre a melhor qualidade, produtividade e segurança das edificações e obras de infra-estrutura no Brasil.
Como benefícios imediatos podem-se citar:
Ganho com tempo de execução;
Equipamentos de transporte mais leves;
Mão-de-obra qualificada, melhorando a qualidade final do produto;
Redução de peso próprio das estruturas;
Menor custo com fundações;
Menor volume de movimentação do solo original com menor impacto ambiental;
Redução proporcional de parte dos insumos básicos utilizados na construção civil,
gerando menor agressão ao ambiente (exceção da areia);
Maior resistência aos ataques ambientais ou químicos.
Painéis GRC usados como fôrma perdida em pontes
Diferenciação entre os vários tipos de fibras de vidro produzidas
Tipo de vidro
Características principais
Resistência mecânica
Resistência química
E
Isolamentoeletro-magnético
muito boa
boa
AR
Álcali-resistente
boa
ótima
S
Alta resistência mecânica/térmica
ótima
muito boa
C
Alta resistência química
boa
ótima
Fibras de vidro na construção civil
Fibras de vidro na construção civil
A fibra de vidro (AR) estrutural com tratamento resistente a álcalis foi especialmente desenvolvida para uso em compósitos de cimento GRFC, tais como:
concreto, argamassa, pré-moldados, placas de cimentícias, dentre outras.
Utilizadas em pequenas proporções (5% do peso) previne fissuras e aumenta o desempenho dos concretos usinados e argamassas.
GFRP: Glass Fiber Reinforced Polymer – Polímero reforçado com fibra de vidro.
GRC: Glass fibre Reinforced Concrete – Concreto reforçado com fibras de vidro.
GFRC: Glass Fiber Reinforced Concrete – Variação de GRC no inglês americano.
PGRC: Projected Glass Fiber Reinforced Concrete – Concreto projetado reforçado com fibra de vidro.
Restauração estrutural e da fachada - Catedral da Sé – SP
Detalhe do painel de fachada aplicado
Foram aplicados elementos de restauro em diversas partes daquele edifício histórico, em substituição à argamassa e estuque deteriorados.
Vídeo
https://www.youtube.com/watch?v=wmoawobQMXw
Confira o
processo de produção dos postes de fibra de vidro
Fibras de Carbono 
Fibra de Carbono
O começo na construção civil
As primeiras pesquisas relativas ao emprego de materiais compósitos na construção civil foram desenvolvidas no Japão, há aproximadamente 25 anos, face aos problemas e danos estruturais originados por abalos sísmicos, pois as estruturas necessitavam de recuperação e reforço num curto intervalo de tempo.
Foram executados reforço de pilares com fibras de carbono, de modo a enrijecer os nós das estruturas, buscando-se sanar os danos causados pelos abalos sísmicos. 
Fibra de Carbono
A fibra de carbono é um material baseado na força das ligações carbono carbono, no grafite, e na leveza do átomo de carbono. 
As fibras de carbono são caracterizadas por uma combinação de baixo peso, alta resistência e grande rigidez. 
O seu alto módulo de elasticidade e alta resistência dependem do grau de orientação das fibras, ou seja, do paralelismo entre os eixos dessas. 
O sistema de reforço com compósitos é indicado para aplicações em vigas, lajes, paredes, silos, reservatórios, túneis e demais elementos estruturais sujeitos à deterioração, ou para possibilitar o acréscimo de sua capacidade de carga ou para diminuir as flechas. 
Fibra de Carbono
Fibra de Carbono
Devido ao conjunto de materiais empregados nessa técnica, em que são utilizados compósitos de fibras de carbono e resinas epoxídicas, 
a colagem externa do reforço possibilita um aumento significativo na resistência das estruturas, de modo a possibilitar uma mudança de uso das mesmas, corrigir erros de projeto ou de execução, recuperação estrutural face ao tempo de uso ou por algum acidente durante a vida útil da estrutura. 
Reforço com compósitos de fibra de carbono além de possuir características semelhantes às encontradas em sistemas de reforços realizados com chapas de aço, tais como a enorme variedade de casos em que podem ser empregadas, é uma técnica rápida, fácil e de eficaz aplicação. 
Fibra de Carbono
O fato das dimensões das estruturas permanecerem praticamente inalteradas é um fator determinante na adoção desse tipo de reforço. 
O baixo peso específico do sistema Reforço Estrutural com Tecido de Fibras de Carbono 39 de reforço é uma grande vantagem em relação à adoção de chapas metálicas
Fibra de Carbono - Vantagens
Fibra de Carbono – 
Principais Desvantagens
Os compósitos utilizados em reforço estrutural apresentam-se sob diversas formas, tais como tecidos unidirecionais, tecidos bidirecionais, lâminas, barras e perfis.
Fibra de Carbono – 
Trabalhabilidade
Os tecidos de fibras de carbono são pré-impregnados (prepreg), com espessura similar a do papel de parede, colados sobre a superfície do concreto com resina epóxi, seguindo exatamente a curvatura do elemento e permitindo a aplicação em arestas 
Video – 
Aplicação Fibra de Carbono
Aos 4m25 do video
https://www.youtube.com/watch?v=x_ocnJgrGSw
Bibliografia
“A Fibra de Vidro em Matrizes Poliméricas e Cimentícias e Seu Uso Estrutural em Construção Civil – O Estado-da-arte”
http://www.bdtd.ufscar.br/htdocs/tedeSimplificado//tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1684
Concreto com fibras de polipropileno (CFP)
http://techne.pini.com.br/engenharia-civil/66/artigo287241-1.aspx
Reforço Estrutural com Tecido de Fibras de Carbono 
http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/5867/5867_3.PDF
Bibliografia multimedia
https://www.youtube.com/watch?v=x_ocnJgrGSw
https://www.youtube.com/watch?v=wmoawobQMXw
https://www.youtube.com/watch?v=WuI8QIoQKDA