Concreto com adições de fibras de aço

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A fibra trabalha como uma ponte de transferência de tensões pelas fissuras, diminuindo a concentração das tensões nas extremidades destas, fazendo com que ocorra uma redução da velocidade com que se propagam, então o concreto passa a ser um material pseudo-dúctil, ou seja, continua apresentando uma resistência residual a esforços nele aplicados mesmo após sua fissuração. A alteração do comportamento é função das características das fibras e da matriz de concreto e da sua interação. Com isto o material passa a ter exigências específicas para seu controle da qualidade, dosagem e mesmo aplicação, diferentes do concreto convencional. Ao mesmo tempo, as possibilidades de aplicação do material são ampliadas.

A utilização de fibras diminui a incidência de fissuras no concreto, o que acarreta seu uso até em concretos armados convencionais. Estas não absorvem todas as fissuras possíveis do concreto, apenas certa quantidade que depende de vários aspectos, entre eles o seu comprimento e seu teor. O comprimento deve facilitar o posicionamento certo em relação à fissura, sendo superior a duas vezes a dimensão máxima do agregado.

Um erro grave é considerar que adicionando as fibras, o concreto não fissure, porém não existe no mercado um concreto com adições de qualquer material que não sofra deformações, especialmente por retração. As fibras atrasam a propagação de fissuras no concreto, bloqueando as microfissuras assim evitando o aparecimento antecipado de macro fissuras.

3.1. Vantagens

As vantagens das fibras de aço são: a obtenção destas é relativamente barato, possui vários fabricantes, tem boa aderência ao concreto, módulo de elasticidade alto, fácil manuseio, não prejudica o meio ambiente e a saúde humana e por fim o elemento concreto ganha maior desempenho estrutural.

Uma das grandes vantagens da utilização de concretos com reforços de fibras em pequeno volume (inferior a 1% em volume ou 80 kg/m3) é a sua pouca ou nenhuma influência nas propriedades da matriz de concreto (FIGUEIREDO, 1997).

O concreto não só melhora em relação à tração, mas também a compressão. Sendo sua resistência definida através da ductilidade do aço e pelo formato das fibras que interage com a matriz. Quando os fatores de eficiência são analisados, nota-se que a direção aproximada das fibras em relação ao sentido da tensão principal de tração influi no desempenho do conjunto. A ocorrência da fissura dá-se na região de contato entre o agregado graúdo e a pasta de cimento e água, isso acontece em concretos de baixa e moderada resistência mecânica.

3.1. Desvantagens

A adição de fibras modifica as condições de consistência do concreto, ou seja, sua trabalhabilidade. Ao adicionar as fibras está se adicionando também uma área superficial maior, que precisa de mais água. Dessa forma a quantidade de água para fluidificar a mistura diminui, então quanto menor o diâmetro da fibra, maior será a perda de fluidez do concreto. Por estas razões, aponta-se a adição da fibra como um elemento redutor da trabalhabilidade dos concretos, podendo ocasionar prejuízos à sua compactação e, consequentemente, à sua durabilidade e desempenho mecânico (BALAGURU e SHAH, 1992) incluindo aí a própria tenacidade (BENTUR e MINDESS, 1990).

Mais um problema em relação à aplicação das fibras é o aparecimento de ouriços (aglomerados de fibras). Estes causam no concreto uma redução do teor de fibra distribuído na mistura e também um ponto de redução de resistência (ponto poroso), onde o ouriço de aglomerar. Estes aglomerados são formados devido a mistura inadequada do material. Quanto maior o fator de forma maior o risco de ocorrer.

Um método de minimizar esse efeito é utilizar as fibras coladas em pentes. A cola dos pentes é dissolvida quando misturados ao concreto, fazendo com que ocorra a homogeneização da mistura.

A questão da durabilidade para concretos que são reforçados com fibras de aço é frequentemente indagada, devido à observação das fibras de aço que ficam aparentes em alguns casos estarem oxidadas, também pelo fato das fibras não receberem nenhum tratamento contra a corrosão antes de serem usadas.

Estudos feitos em longo prazo sobre a durabilidade do concreto devido à corrosão mostram que não causam nenhum grande efeito que possa ser prejudicial à estrutura. Para garantir que não haja problemas futuros apesar de serem mínimos recomenda-se um cobrimento para evitar a oxidação.

4. APLICAÇÕES DO CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRAS DE AÇO

Uma das aplicações do concreto reforçado com fibras de aço é o seu uso para pavimentos, no Brasil já é muito usado à adição de fibras em pavimentos apesar de ainda precisarem de pesquisa e informação em muitos aspectos para que seja popularizado. Apesar do produto ainda não ter se tornado tão usual quanto o concreto convencional algumas de suas vantagens são inquestionáveis, como redução da etapa da colocação de telas e fabricação de armaduras, economia de espaço na obra para estocagem da armadura, em caso de excesso de vibração garantem o reforço em toda espessura do concreto, as fibras também minimizam o efeito de lascamento nas bordas das juntas de dilatação.

Para a execução não há muita diferença dos pisos tradicionais, as etapas como adensamento acabamento e lançamento são executadas da mesma forma, as mudanças serão nas etapas de corte e dobra, pois serão eliminadas, também não haverá o uso de espaçadores. Os tempos para corte de juntas, cura do concreto e liberação do piso são mantidos. A maior preocupação dos profissionais que executam esses pisos é a possibilidade de que as fibras de aço "aflorem" na superfície do concreto. No entanto nem tudo é vantagem no uso das fibras por um lado a fibra minimiza a fissuração dos pavimentos porem isso aumenta o risco de empenamento por retração, portanto ter cuidado com a cura é essencial.

Outra aplicação desse tipo de concreto é seu uso para revestimento de tuneis, que vem aumentando com o passar do tempo devido a suas grandes vantagens comparado ao reforço com telas metálicas. Algumas vantagens específicas do uso são: O concreto projetado com fibras de aço pode ser aplicado imediatamente após a escavação, assim diminuindo o risco de acidentes por desprendimento de algum maciço, comum em solos de argila dura fraturada. A velocidade da execução acaba se tornando maior pela dispensa do uso da tela e também uma maior durabilidade com redução de fissuração.