Tfc - Tópicos Sobre Materiais Conjugados à Base de Argamassa de Concreto e Fibras - Parte 2

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21 2.5.2 Influência da quantidade de fibras Evidentemente, a quantidade de fibras inseridas em um material conjugado aumenta sua resistência mecânica e sua capacidade de suportar deformação. Entretanto, o volume máximo de inserção de fibras deve ser limitado em 80% do volume total do material conjugado [3]. 2.5.3 Influência da orientação e distribuição das fibras As diversas possibilidades de orientações das fibras no material conjugado podem produzir propriedades isotrópicas, ortotrópicas ou anisotrópicas. Usualmente, as fibras contínuas são alinhadas paralelamente em uma única direção (propriedades isotrópicas). Já as fibras curtas, podem estar alinhadas ou aleatoriamente orientadas (propriedades anisotrópicas) [2][12]. A seguir, na figura 5, podem ser visualizadas representações esquemáticas da orientação das fibras nos materiais conjugados. Figura 5 – Representações de materiais conjugados reforçados com fibras: (a) contínuas e alinhadas; (b) descontínuas e alinhadas; (c) descontínuas e aleatoriamente orientadas [2].

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Trabalho Final de Curso apresentado ao Colegiado do Curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Juiz de Fora, como requisito parcial à obtenção do título de Engenheiro Civil.

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    2.5.2 Influncia da quantidade de fibras

    Evidentemente, a quantidade de fibras inseridas em um material conjugado aumenta sua resistncia mecnica e sua capacidade de suportar deformao. Entretanto, o volume mximo de insero de fibras deve ser limitado em 80% do volume total do material conjugado [3].

    2.5.3 Influncia da orientao e distribuio das fibras

    As diversas possibilidades de orientaes das fibras no material conjugado podem produzir propriedades isotrpicas, ortotrpicas ou anisotrpicas. Usualmente, as fibras contnuas so alinhadas paralelamente em uma nica direo (propriedades isotrpicas). J as fibras curtas, podem estar alinhadas ou aleatoriamente orientadas (propriedades anisotrpicas) [2][12]. A seguir, na figura 5, podem ser visualizadas representaes esquemticas da orientao das fibras nos materiais conjugados.

    Figura 5 Representaes de materiais conjugados reforados com fibras: (a) contnuas e alinhadas; (b) descontnuas e alinhadas; (c) descontnuas e aleatoriamente orientadas [2].

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    Quando orientadas de forma unidimensional, as fibras contnuas possuem alta resistncia mecnica e menor probabilidade de se deformarem. Adota-se a denominao 0o para este caso, quando a tenso aplicada sobre a fibra se encontra na mesma direo da prpria fibra. Existem ainda designaes angulares at 90o, que influenciam diretamente na resistncia trao do material conjugado [3][12].

    Dessa forma, verifica-se que para serem obtidas maiores resistncias, as fibras, contnuas, longas ou curtas, podem ser dispostas em diferentes direes dependendo do tipo de carga existente [3]. A figura 6 mostra um exemplo de comportamento da orientao das fibras na resistncia trao.

    Figura 6 Orientao das fibras na resistncia trao de materiais conjugados de poxi reforados com fibras de E-glass [3].

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    Captulo 3

    3 FIBRAS

    3.1 Consideraes iniciais

    As fibras so materiais finos e alongados, cujo dimetro mximo consideravelmente menor que seu comprimento. Esses materiais podem ser classificados, com base em sua origem, como naturais ou no naturais. As fibras no naturais so ainda subdivididas em artificiais ou sintticas [13].

    3.2 Fibras naturais

    As fibras naturais so materiais originados diretamente da natureza. Podem provir de animais, vegetais ou minerais.

    As fibras de origem vegetal so aquelas obtidas atravs de caules, sementes, frutos e folhas de plantas. Estas so encontradas em grande quantidade na natureza, possuem baixo custo e ainda so materiais renovveis. Entretanto, possuem baixa resistncia mecnica e a microorganismos e absorvem umidade em demasia [13][14].

    As fibras de origem mineral so provenientes de formaes rochosas naturais. As chamadas fibras de amianto so de origem mineral e podem ser divididas em dois tipos: o anfiblio (amosita, crocidolita, tremolita, actinolita e antofilita) e o serpentino (crisotila). As fibras do tipo anfiblio possuem caractersticas cancergenas, por permanecerem por um longo perodo dentro do organismo, e so proibidos em todo o mundo. J as fibras do tipo crisotila possuem baixo grau de toxicidade, tendo baixa biopersistncia e so permitidos no Brasil. O conhecido material de construo chamado fibrocimento composto por uma pasta de cimento com fibras, que podem ser de crisotila, com concentraes mnimas dentro do limite legal. Na Europa, como o uso de amianto proibido, utiliza-se fibrocimento

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    reforado com fibras sintticas, que no apresentam a mesma resistncia e durabilidade daquelas reforadas com crisotila [14][15][16].

    As fibras de origem animal originam-se do plo extrado de diversos animais e ainda da protena existente em alguns insetos [13]. A tabela 1 mostra as classificaes de fibras naturais e alguns exemplos existentes.

    Tabela 1 - Tabela com os tipos de fibras naturais existentes e seus principais exemplos. Fonte: http://www.forumtextil.com.br/fibranat.htm.

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    3.3 Fibras no naturais

    As fibras no naturais so criadas para que diversas propriedades sejam aperfeioadas em relao s fibras naturais. Estas podem ser subdivididas em artificiais ou sintticas.

    3.3.1 Fibras artificiais

    As fibras artificiais so derivadas da modificao de molculas naturais de tamanhos relativamente grandes ou de sua utilizao como integrante em solues qumicas [17].

    3.3.2 Fibras sintticas

    As fibras sintticas so aquelas derivadas do petrleo, recurso natural extrado pela indstria petroqumica.

    3.4 Fibras de ao

    As fibras de ao so provenientes, em sua grande maioria, de ao carbono comum. Entretanto, para concretos resistentes ao calor ou em regies martimas devem ser utilizadas fibras de ligas metlicas [18]. A figura 7 mostra as fibras de ao.

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    Figura 7 Fibras de ao. Fonte: http://www.concrenorte-al.com.br/noticia/7/fibra-de-aco-reciclado-e-novidade-na-construcao-civil.

    Essas fibras podem ser produzidas em uma grande variedade de tamanhos, formas e tipos de ao, que variam conforme o fabricante [19]. A tabela 2 mostra alguns tipos de fibras de ao produzidas no Brasil e suas respectivas caractersticas de acordo com sua geometria.

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    Tabela 2 Tipos de fibras e suas caractersticas geomtricas [18].

    De acordo com a norma NBR 15530:2007, as fibras de ao podem ser divididas em trs grupos em funo do processo pelo qual foram produzidas. A classe I engloba aquelas produzidas pelo arame trefilado a frio. A classe II abrange as provenientes de chapas laminadas cortadas a frio. J a classe III, inclui as originrias de arame trefilado e escarificado. As fibras de ao podem, tambm, serem classificadas por suas estruturas geomtricas: A (ancoradas nas extremidades); C (corrugada); R (reta) [18]. A tabela 3 mostra as classificaes de fibras de ao.

  • Tabela

    A NBR 15530:2007 prescreve ainda os limites de resistncia trao e o fator de forma mnimo (relao entre o comprimento e o dimetro da fibra) para cada tipo de fibra, como pode ser visto na

    Tabela 3 Classificaes das fibras de ao [20].

    A NBR 15530:2007 prescreve ainda os limites de resistncia trao e o fator de forma mnimo (relao entre o comprimento e o dimetro da fibra) para cada tipo de fibra, como pode ser visto na tabela 4 [20].

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    A NBR 15530:2007 prescreve ainda os limites de resistncia trao e o fator de forma mnimo (relao entre o comprimento e o dimetro da fibra) para cada tipo

  • Tabela 4 Limites de resistncia trao e fatores de forma mnimos para cada tipo de fibra

    As fibras de ao possuem diversas propriedades que as tornam as fibras mais utilizadas para reforo do concreto, entre elas seu alto mdulo de elasticidade, que acarreta em tenacidade, alta resist

    Essas fibras vm sendo usadas com frequncia na construo civil para reforo de estruturas feitas em concreto, assim como pisos industriais, contenesestruturas sujeitas a abalos ssmicos e Grota Funda, no Rio de Janeiro, no qual foi utilizado concreto projetado com fibras de ao.

    e resistncia trao e fatores de forma mnimos para cada tipo de fibra [20].

    .

    As fibras de ao possuem diversas propriedades que as tornam as fibras mais utilizadas para reforo do concreto, entre elas seu alto mdulo de elasticidade, que

    m tenacidade, alta resistncia flexo e ao impacto [18]

    Essas fibras vm sendo usadas com frequncia na construo civil para reforo de estruturas feitas em concreto, assim como pisos industriais, contenesestruturas sujeitas a abalos ssmicos e ao impacto [18]. A figura Grota Funda, no Rio de Janeiro, no qual foi utilizado concreto projetado com fibras

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    e resistncia trao e fatores de forma mnimos para cada tipo de fibra

    As fibras de ao possuem diversas propriedades que as tornam as fibras mais utilizadas para reforo do concreto, entre elas seu alto mdulo de elasticidade, que

    [18].

    Essas fibras vm sendo usadas com frequncia na construo civil para reforo de estruturas feitas em concreto, assim como pisos industriais, contenes e

    . A figura 8 mostra o tnel da Grota Funda, no Rio de Janeiro, no qual foi utilizado concreto projetado com fibras

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    Figura 8 Tnel Grota Funda, Rio de Janeiro. Fonte: http://infraestruturaurbana.pini.com.br/solucoes-tecnicas/32/concreto-projetado-para-tuneis-

    velocidade-e-economia-sao-vantagens-300033-1.aspx.

    3.5 Outras fibras utilizadas na construo civil

    Alm das fibras de ao, existem diversas fibras utilizadas na construo civil. Entre estas, cabe destacar as fibras de carbono, vidro, polipropileno, basalto, sisal e aramida [21].

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    3.5.1 Fibras de carbono

    A fibra de carbono um material filamentoso sinttico formado por tomos de carbono. Sua ligao extremamente forte devido a sua estrutura paralelamente alinhada. Esta fibra fabricada a partir de um polmero denominado poliacrilonitrila [22]. A figura 9 mostra a fibra de carbono em comparao com o cabelo humano.

    Figura 9 Fibra de carbono em comparao com um fio de cabelo humano [22].

    As fibras de carbono possuem diversas propriedades que influenciam positivamente a escolha desse material como reforo de materiais conjugados, tais como grande leveza e durabilidade, alta resistncia corroso e mecnica. Entretanto, o custo desta fibra elevado e o custo-benefcio de sua aplicao deve ser avaliado em comparao com outras fibras disponveis para o mesmo uso [23].

    Essas fibras so utilizadas como fios nas indstrias aeronutica e aeroespacial. Na construo civil, verifica-se seu uso em reforo de materiais conjugados atravs da manipulao desses fios em mantas ou perfis [24]. A figura 10 mostra a fibra de carbono como manta e na figura 11 visualiza-se esta manta j aplicada em uma obra residencial.

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    Figura 10 Manta de fibra de carbono. Fonte: http://www.viapol.com.br/produtos_desc.php?menu=recuperacao%20e%20reforco%20estrutur

    al&codigo_item=40.

    Figura 11 Aplicao da manta de fibra de carbono em uma obra residencial. Fonte: http://techniques.com.br/reforco-estrutural-com-fibra-de-carbono-em-obras-residenciais/.

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    3.5.2 Fibras de vidro

    A fibra de vidro um material formado, principalmente, a partir de areia, calcrio, xido de alumnio e xido de magnsio. Estes compostos qumicos so encontrados em grande escala em meio natural e dosados de forma a viabilizar a obteno do vidro em forma de fibra [25]. A figura 12 mostra fibras de vidro cortadas, ideais para reforo em concreto e argamassas pela diminuio da segregao, evitando as microperfuraes.

    Figura 12 - Fibras de vidro cortadas. Fonte: http://www.sotecnisol.pt/materiais/produtos/solucoes-de-impermeabilizacao-isolamentos-e-drenagens/produtos-complementares/fibras-de-vidro-tecarm-fv/fibras-de-vidro-tecarm-fv/.

    Dentre as principais propriedades que tornam a fibra de vidro altamente recomendvel para sua utilizao como reforo do concreto, cabe evidenciar sua leveza (cerca de 5,5 vezes menos peso que a de ao), alta resistncia a corroso e oxidao (menor exigncia de proteo superficial contra agente corrosivos e oxidantes), baixo custo, baixa absoro de gua, rigidez dieltrica, moldada em qualquer formato ou tamanho e alta resistncia mecnica [26].

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    A utilizao das fibras de vidro para reforo de concreto ou argamassas recomendvel, porm a dosagem para sua aplicao varia significativamente dependendo do objetivo de seu uso. A tabela 5 evidencia este fato quando fibras de vidro lcali Resistentes (taxas superiores a 18% de zircnio) so utilizadas [27].

    Tabela 5 - Dosagem da fibra de vidro AR [25].

    As fibras de vidro so aplicadas na construo civil, principalmente, no reforo do concreto em pontes. Entretanto, seu uso como reforo preventivo de alvenarias externas em zonas de abalos ssmicos vem sendo empregado nos Estados Unidos, na Itlia e no Japo. No Brasil, as fibras de vidro foram usadas em estruturas de cobertura de edificaes para a recuperao de locais histricos [25]. Pode-se observar na figura 13, a ponte Neal em Pittsfield, Estados Unidos, na qual fibras de vidro e carbono foram utilizadas.

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    Figura 13 - Ponte Neal, Pittsfield - Estados Unidos. Fonte: http://www.gazetadopovo.com.br/mundo/conteudo.phtml?id=939661.

    3.5.3 Fibras de polipropileno

    A fibra de polipropileno uma fibra sinttica produzida a partir do propeno, polmero artificial do tipo termoplstico [28]. Podem ser apresentadas como fibriladas ou monofilamentos. As fibriladas so filamentos estreitos com seo retangular apresentadas sob a forma de malhas. J os monofilamentos, constam de fios uniformemente partidos em um dado comprimento pr-definido [29]. A figura 14 mostra uma fibra de monofilamento de polipropileno e a figura 15, uma fibra fibrilada de polipropileno.

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    Figura 14 - Fibra de monofilamento de polipropileno. Fonte: http://www.dzly-buildingmaterials.es/1-0-Polypropylene-monofilament-fiber.html.

    Figura 15 - Fibra fibrilada de polipropileno. Fonte: http://www.adfil.co.uk/es/products.php.

    As fibras de polipropileno possuem a finalidade de minimizar fissuras por retrao do material conjugado. Para que o reforo funcione de maneira eficiente, o percentual de fibras deve ter valor aproximado de 9 kg/m3 de concreto, garantindo

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    que a abertura de fissuras no conjugado seja notavelmente reduzida. Cabe destacar que esta fibra no possui finalidade estrutural [29].

    O uso de fibras de polipropileno no revestimento de tneis uma aplicao em notvel crescimento no mercado, j que aumenta a resistncia do concreto ao do fogo, elevando a segurana dos usurios em caso de incndios em seu interior. Como as fibras possuem temperatura de fuso baixa, em torno de 165oC, estas criam vazios que permitem a dissipao da presso de vapor ao se fundirem e reduzem as tenses de trao no interior do concreto, evitando sua deteriorao [29]. Podem ser aplicadas, tambm, em pisos industriais, pavimentos em concreto, concretos projetados, dentre outros. A figura 16 mostra a execuo de um piso de concreto reforado com fibras de polipropileno.

    Figura 16 - Execuo de piso em polipropileno. Fonte: http://www.diprotec.com.br/dicas---uso-de-aditivos---fibras-para-concreto.

    3.5.4 Fibras de basalto

    A fibra de basalto proveniente de rochas vulcnicas denominadas basaltos. Estas so encontradas em grande quantidade nas regies de vulces em que houve derramamento de lava. So compostas por plagioclsios, piroxnios e magnetita [30]. Na figura 17, visualizam-se fibras de basalto cortadas.

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    Quando utilizadas como reforo de materiais conjugados, as fibras de basalto apresentam importantes vantagens em relao s fibras de vidro e de carbono, como baixa absoro de umidade, baixo custo e alta resistncia mecnica. Possuem, tambm, grande estabilidade trmica para temperaturas at 1000oC [30].

    As fibras de basalto so mais comumente utilizadas nas indstrias da construo civil, da aviao e automotivas e na pavimentao. Estudos recentes demonstraram que estas podem, tambm, serem aplicadas para vazamentos de petrleo ocorridos no fundo do mar, cujo objetivo absorver os leos derramados [31].

    3.5.5 Fibra de sisal

    A fibra de sisal tem origem vegetal e obtida pela extrao das folhas da espcie Agave sisalana. A fibra composta em grande parte por celulose e em menor proporo por hemicelulose, lignina e pectina. No Brasil, a produo do sisal

    Figura 17 Fibras de basalto cortadas. Fonte: http://www.directindustry.es/prod/technobasalt-invest-llc/fibras-basalto-cortadas-65468-

    1007939.html.

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    est concentrada no clima semi-rido, na regio Nordeste [32]. Na figura 18, possvel visualizar uma plantao de sisal.

    Figura 18 Plantao de sisal. Fonte: http://revistanegociosecia.blogspot.com.br/2012/01/pesquisa-comprova-uso-do-sisal-

    como.html.

    Os materiais conjugados reforados por fibras de sisal apresentam alta resistncia ao impacto. Possuem, tambm, alto mdulo de elasticidade e resistncia mecnica dentre as fibras naturais, baixo custo. So condizentes com as medidas de sustentabilidade por serem biodegradveis, atxicas e de fontes renovveis. A figura 19 mostra a fibra de sisal [32].

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    Figura 19 Fibra de sisal. Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2009/05/01/fibra-de-futuro/.

    A fibra de sisal bastante utilizada no setor automobilstico e em reforo de polmeros [32]. Vem sendo estudada sua possvel aplicao como reforo no concreto, assim como seu custo benefcio. Na figura 20 pode-se visualizar uma placa de polmero reforado com fibras de sisal.

    Figura 20 Placa de polmero reforado com fibras de sisal. Fonte: http://revistapesquisa.fapesp.br/2009/05/01/fibra-de-futuro/.

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    3.5.6 Fibra de aramida

    A fibra de aramida, tambm conhecida como Kevlar, possui colorao amarela e comercializada na forma de tecido em uma direo, com a nomenclatura AK-40 e AK-60 [33][34]. A figura 21 mostra a fibra de aramida como tecido.

    Figura 21 Fibras de aramida em tecido [33].

    As fibras de aramida possuem preo elevado quando comparadas s fibras de vidro, porm so ainda de menor custo que as fibras de carbono. Sua alta resistncia mecnica e o fato de no conduzir corrente eltrica so suas principais propriedades [33] [34]. A tabela 6 mostra as caractersticas e benefcios das fibras de aramida.

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    Tabela 6 Caractersticas e benefcios das fibras de aramida [34].

    A Kevlar bastante aplicada na indstria aeroespacial, porm atualmente vem sendo utilizada como reforo estrutural em concreto armado para estruturas com problemas corrosivos, alterao de carga existente e mudanas no projeto [34].

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    Captulo 4

    4 CONCRETO REFORADO COM FIBRAS DE AO

    4.1 Consideraes iniciais

    O concreto o material de construo mais utilizado no mundo. Nota-se que as principais causas deste alto consumo so seu baixo custo e alta disponibilidade, sua alta capacidade de molde em diferentes formatos e sua excelente resistncia umidade [35][36].

    Atualmente, o consumo de concreto no mundo prximo a 11 bilhes de toneladas mtricas ao ano, o que representa uma demanda de quase 1,9 toneladas para cada habitante do planeta. O consumo nos ltimos 50 anos cresceu em demasia, sendo na atualidade aproximadamente 4 vezes maior [36][37].

    4.2 Concreto

    Por definio, o concreto um material conjugado composto por um material aglomerante no qual partculas de agregados esto aglutinadas. Normalmente, o aglomerante um cimento hidrulico, composto por cimento e gua. Podem ainda ser includos na mistura aditivos e adies [36][37].

    4.2.1 Composio do concreto

    O agregado existente pode ser definido como um material granular utilizado juntamente com um meio cimentcio para a produo de concreto e at mesmo de argamassa. Estes podem ser classificados quanto ao tamanho de suas partculas como: grados (maiores que 4,75 mm) e midos (entre 75 m e 4,75 mm). Os agregados mais comuns so a areia, agregado mido proveniente da desintegrao natural, o pedregulho, agregado grado proveniente da desagregao de rochas e a

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    brita, resultante da quebra industrial. O agregado grado pode tambm no estar presente na composio do concreto e esta mistura denominada argamassa [36].

    O cimento um material que se torna um aglomerante quando hidratado. Este pode ser estvel em ambiente aquoso e denominado cimento hidrulico [36].

    Os aditivos e adies so todos os materiais includos na composio do concreto que no sejam cimento, agregados e gua. A utilizao destes materiais bastante comum e traz diversas alteraes positivas nas propriedades do concreto [36].

    4.2.2 Concreto de Cimento Portland

    O concreto de cimento portland, alm dos agregados e da gua, composto por um tipo de cimento hidrulico composto por silicatos reativos de clcio. Os agregados inseridos nele servem para reduzir o custo total do concreto [36][2].

    A resistncia tima deste concreto atingida quando os materiais que o compe so dosados de forma adequada. Entretanto, o concreto de cimento portland no consegue atingir altos valores de resistncia trao, sendo de 10 a 15 vezes menor do que sua resistncia compresso. Essa limitao pode ser contornada atravs do uso de reforos adicionais [2].

    4.2.3 Classificaes do concreto

    Existem duas formas de classificar um concreto, pela sua massa especfica e pela sua resistncia compresso.

    Quando classificado pela sua massa especfica, o concreto pode ser: de densidade normal (massa especfica igual a 2400 kg/m3 para fins estruturais); leve (massa especfica menor que 1800 kg/m3); pesado (massa especfica maior que 3200 kg/m3 para blindagem contra radiao) [36].

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    Quando classificado conforme sua resistncia compresso, o concreto pode ser: de baixa resistncia (menos de 20 MPa); de resistncia moderada (entre 20 e 40 MPa); de alta resistncia (maior que 40 MPa). O concreto de resistncia moderada o mais utilizado nas obras de construo civil em geral [36]. A tabela 7 mostra as propores mais comuns em dosagens de diferentes resistncias.

    Tabela 7 Propores tpicas de materiais em dosagens de resistncias diferentes [36].

    4.3 Concreto armado

    O concreto de Cimento Portland, como evidenciado anteriormente, no possui altos valores de resistncia trao. Esta resistncia pode ser melhorada quando se utiliza reforos adicionais, como vergalhes, barras, arames e fibras [2].

    O concreto denominado armado quando so introduzidas armaes de barras de ao como reforo. O ao considerado o material de reforo ideal para o concreto, j que possui um coeficiente de expanso trmica aproximadamente igual ao do concreto, alm de possuir alta resistncia corroso e uma excelente aderncia ao concreto curado [2].

    4.3.1 Aderncia entre ao e concreto

    Para que as barras de ao possam funcionar como reforo adicional para o concreto e auxiliar no desenvolvimento de resistncia trao, transmitindo as

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    tenses do concreto para o ao de forma eficiente, necessrio que haja aderncia entre ao e concreto [37].

    A propriedade que impede uma barra de ao de deslizar pelo concreto existente ao seu redor denominada aderncia. Essa ligao entre concreto e ao responsvel pela existncia de solidariedade entre estes materiais [37][38].

    A aderncia natural composta por trs partes distintas: adeso; aderncia mecnica; atrito [37].

    4.3.1.1 Aderncia por adeso

    A aderncia por adeso evidenciada pela resistncia desagregao entre o concreto e o ao, que existe devido s ligaes fsico-qumicas que ocorrem na interface entre os dois materiais no momento das reaes de pega do concreto [37][38].

    Este tipo de aderncia depende da rugosidade das barras e da limpeza da regio de contato. A aderncia por adeso apresenta valores muito baixos, entre 0,5 e 1,0 N/mm2, destruindo a ligao com pequenos deslocamentos [37].

    A figura 22 mostra um cubo de concreto sobre uma placa de ao, bem como a fora Fb1 necessria para romper a ligao.

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    Figura 22 Aderncia por adeso [38].

    4.3.1.2 Aderncia por atrito

    O atrito entre o concreto e o ao ocorre quando h uma predisposio de deslocamento relativo entre os dois materiais. As foras de atrito existentes dependem do coeficiente de atrito do material, que por sua vez depende da rugosidade das barras de ao inseridas no concreto. A presso transversal do concreto sobre a barra tambm influencia no aumento da aderncia por atrito [38].

    4.3.1.3 Aderncia mecnica

    A aderncia mecnica ocasionada pela configurao da superfcie das barras de ao. Tanto as barras nervuradas quanto as lisas apresentam aderncia mecnica. As nervuradas apresentam alta aderncia devido s proeminncias existentes em sua superfcie que estimulam as foras localizadas. J as lisas apresentam aderncia quando corrodas e devido ao prprio processo de fabricao que no gera superfcies efetivamente lisas [38].

    A figura 23 mostra a aderncia mecnica em barras nervuradas, bem como a fora Fb3 necessria para romper a ligao.

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    Figura 23 Aderncia mecnica em barras nervuradas [38].

    4.4 Concreto reforado com fibras de ao

    O concreto reforado com fibras de ao um material conjugado cuja finalidade ser uma alternativa utilizao do concreto armado. O uso deste material sofreu grande aumento nos ltimos anos, em decorrncia da vasta gama de benefcios que pode propiciar estrutura de concreto, em comparao aplicao do concreto com armadura convencional [20][35].

    As principais aplicaes deste material so em obras de saneamento bsico, tneis e pavimentos. Diversos estudos vm sendo desenvolvidos buscando avaliar a implantao do concreto reforado com fibras de ao em vigas de concreto, visando definir qual a taxa mnima de armadura a ser utilizada alm das fibras de ao [20][35].

    4.4.1 Propriedades do concreto reforado com fibras de ao

    Assim como no concreto armado, o concreto reforado com fibras de ao deve apresentar cimento que atenda a resistncia de projeto. Entretanto, quando se avalia os agregados introduzidos no concreto, deve-se atentar sua dimenso mxima, j que partculas maiores que 10 mm podem gerar problemas de interferncia fibra-agregado. Caso as partculas de agregados e as fibras atendam ao requisito, pode-se dizer que possuem compatibilidade dimensional, mantendo o efeito favorvel de sua utilizao, evitar fissuras. Para garantir a transferncia de tenses nas fissuras, o comprimento das fibras deve ser superior a duas vezes a dimenso mxima do agregado [20]. As figuras 24 e 25 mostram, respectivamente, concretos com e sem compatibilidade dimensional.

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    Figura 24 Concreto reforado com fibras com compatibilidade dimensional entre fibras e agregados [20].

    Figura 25 Concreto reforado com fibras sem compatibilidade dimensional entre fibras e agregados [20].

    As principais caractersticas positivas do concreto reforado com fibras tm relao com as resistncias trao, flexo, ao impacto, fadiga e, ainda, o controle da fissurao [20].

    No que diz respeito s fissuras, a adio de fibras no concreto controla o aparecimento de microfissuras durante seu endurecimento e age como impedimento abertura de fissuras no concreto j endurecido [20].

    4.4.1.1 Trabalhabilidade

    A trabalhabilidade consiste na facilidade de se empregar o concreto fresco sem perder homogeneidade. No concreto reforado com fibras ocorre uma perda de trabalhabilidade influenciada pela quantidade de fibras presente, pelo fator de forma das fibras utilizadas, pelo misturador usado para fabricar a mistura e, tambm, pelo aditivo superplastificante empregado [20][36].

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    A adio de fibras ao concreto acarreta uma grande insero de rea de superfcie que demanda gua. Nota-se que a introduo de fibras ao concreto diminui a trabalhabilidade, podendo influenciar em sua durabilidade e desempenho mecnico. Dessa forma, cabe avaliar a concentrao ideal de fibras a serem introduzidas e se a utilizao de aditivos que melhorem a trabalhabilidade necessria [20].

    4.4.1.2 Resistncia

    Para os teores de fibras usualmente utilizados (menores que 2%), a resistncia compresso sofre aumentos de no mximo 25%, o que mostra que o comportamento compresso no sofre grandes modificaes quando comparado aos comportamentos de trao e flexo [20].

    Quando a resistncia flexo abordada, verifica-se que o aumento do volume de fibras presentes no concreto acarreta em aumento da resistncia flexo inicialmente considerada. As resistncias primeira e ltima fissura, na iminncia da ruptura, podem ser previstas utilizando a equao a seguir [36].

    = 1 +

    onde: T resistncia trao do material conjugado contendo a fibra; M resistncia trao da matriz; VF frao volumtrica de fibras; l/d relao de aspecto das fibras; A e B constantes.

    Os valores das constantes A e B so, respectivamente, 0,843 e 2,93 para a primeira fissura e 0,97 e 3,41 para a ltima fissura [36].