CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRA DE AÇO

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Figura 1: Fibra de aço corrugada

• O segundo tipo de fibras de aço foi desenvolvido e posteriormente produzido com o objetivo específico de atuar como reforço do concreto. Trata-se de uma fibra com ancoragem em gancho e seção retangular (Figura 2) produzida a partir de chapas de aço que são cortadas na largura da fibra e, concomitantemente, conformadas de modo a se obter o formato desejado da ancoragem em gancho.

Figura 2: Fibra de aço com ancoragem em gancho e seção retangular

• O terceiro tipo de fibras de aço possui um formato similar ao do segundo com a diferença básica na forma circular característica da seção transversal (Figura 3). Estas fibras são produzidas a partir de fios trefilados progressivamente até se chegar ao diâmetro desejado. Com isto, acabam por apresentar uma maior resistência mecânica (dado o seu encruamento), a qual pode ser ainda maior quando da utilização de aços com maior teor de carbono. Apresentam comprimentos variando de 25mm a 60mm e diâmetros de 0,5mm a 1,0mm.

Figura 3: Fibra de aço com ancoragem em gancho e seção circular

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2.2 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND O concreto de cimento Portland já é, por si só, um compósito formado por três fases principais: a pasta de cimento, os agregados miúdos e os graúdos. Possui ruptura frágil e pequena capacidade de deformação. Logo, pode-se associar a reduzida capacidade de resistência à tração à muito maior dificuldade do concreto interromper a propagação das fissuras quando é submetido a este tipo de tensão (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Isto ocorre pelo fato da direção de propagação das fissuras ser transversal à direção principal de tensão. Assim que se principia o crescimento de cada nova fissura, a área disponível de suporte de carga é reduzida causando um aumento das tensões presentes nas extremidades das fissuras. Logo, a ruptura na tração é causada por algumas fissuras que se unem e não por numerosas fissuras, como ocorre quando o concreto é comprimido (MEHTA e MONTEIRO, 1994). Ligando-se este conceito à teoria de GRIFFITH (1920) que associa a ruptura do material a uma energia de superfície que deve ser formada, conclui-se que, por apresentar uma superfície total de ruptura menor, o gasto energético associado à ruptura por tração no concreto é também reduzido. Portanto o trabalho de ponte de transferência de tensão que a fibra realiza através das fissuras no concreto é um mecanismo muito interessante de aumento da energia associada à ruptura do material e à restrição à propagação de fissuras.

2.3 FIBRA DE AÇO + CONCRETO As fibras de aço, quando adicionadas ao concreto, dificultam a propagação das fissuras devido o seu elevado módulo de elasticidade. Pela capacidade portante pósfissuração que o compósito apresenta, as fibras permitem uma redistribuição de esforços no material mesmo quando utilizada em baixos teores. Isto é particularmente interessante em estruturas contínuas como os pavimentos e os revestimentos de túneis (FIGUEIREDO, 1997). O principal papel das fibras no compósito está associado ao controle de fissuração e à alteração do comportamento do concreto a partir do aparecimento da primeira fissura. Alterando assim o comportamento do concreto nos estádios II e III, uma vez que com a adição das fibras de aço o concreto continuará resistindo aos esforços de tração, o que não ocorria nesses estádios.

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Quando se adicionam fibras ao concreto, este deixa de ter o caráter marcadamente frágil. Isto ocorre pelo fato da fibra servir como ponte de transferência de tensões pelas fissuras, minimizando a concentração de tensões nas extremidades das mesmas, conforme o ilustrado na Figura 4. Com isto tem-se uma grande redução da velocidade de propagação das fissuras no concreto que passa a ter um comportamento pseudo-dúctil, ou seja, apresenta uma certa capacidade portante pós-fissuração.

Figura 4:Esquema de concentração de tensões para um concreto sem reforço de fibras (maior concentração de tensões)

Com a utilização de fibras será assegurada uma menor fissuração do concreto. Este fato pode vir a recomendar sua utilização mesmo para concretos convencionalmente armados. Deve-se ressaltar que o nível de tensão que a fibra consegue transferir pelas fissuras depende de uma série de aspectos como o seu comprimento e o teor de fibras.

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Figura 5:Esquema de concentração de tensões para um concreto com reforço de fibras (menor concentração de tensões)

Aspectos que influenciam em uma maior eficiência da aplicação das fibras de aço: volume crítico (corresponde ao teor de fibras que mantém a mesma capacidade portante para o compósito a partir da ruptura da matriz. Abaixo do volume crítico no momento em que haja a ruptura da matriz ocorre necessariamente uma queda na carga que o material tem capacidade de suportar. Acima do volume crítico, o compósito continua aceitando níveis de carregamentos crescentes mesmo após a ruptura da matriz); redução de desempenho provocada pelo fato de se utilizar fibras descontínuas de comprimento reduzido (deve haver uma compatibilidade dimensional entre agregados e fibras de modo que estas interceptem com maior frequência a fissura que ocorre no compósito. Superior a duas vezes a dimensão máxima do agregado); quanto mais direcionadas as fibras estiverem em relação ao sentido da tensão principal de tração, melhor será o desempenho do compósito. A perda de eficiência da fibra inclinada em relação ao plano de ruptura pode ser ainda maior para o conjunto caso a mesma não apresente ductilidade suficiente. Isto ocorre pelo elevado nível de tensão de cisalhamento que a fibra é submetida nesta situação. Se ela não for capaz de se deformar plasticamente, de modo a se alinhar ao esforço principal, acaba rompendo-se por cisalhamento.

Figura 6: Diferença de comportamento entre fibras dúcteis e frágeis quando inclinadas em relação à superfície de ruptura

Desvantagens: contribui para o aumento do risco de empenamento do pavimento por retração diferencial. Mesmo após a realização do correto acabamento superficial do pavimento, algumas fibras ficam na superfície do concreto. Estas fibras estarão particularmente susceptíveis à corrosão o que irá provocar o aparecimento de um certo