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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA

DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

NEILTON DE SOUZA CASTRO

INFLUÊNCIA DO AGREGADO GRAÚDO NA TRABALHABILIDADE DO

CONCRETO REFORÇADO COM FIBRA DE AÇO

FEIRA DE SANTANA

2010




Monografia apresentada ao Departamento de

Tecnologia da Universidade Estadual de Feira de

Santana - UEFS, como requisito parcial para a

aprovação na disciplina Projeto Final II.

Orientador: Élvio Antonino Guimarães, Mestre em

Estruturas.

FEIRA DE SANTANA

2010




Monografia submetida ao corpo docente do Departamento de Tecnologia da Universidade

Estadual de Feira de Santana como parte dos requisitos necessários para aprovação na

disciplina Projeto Final II.

Feira de Santana, ____ de julho de 2010.

BANCA EXAMINADORA

Orientador: _____________________________________________________

Mestre em Estrutura: Élvio Antonino Guimarães.

Universidade de Brasília

Membro: _____________________________________________________

Mestre em Engenharia: Eduardo Antônio Lima Costa.

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Membro: _____________________________________________________

Mestre em Engenharia: Antônio Freitas da Silva Filho.

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

FEIRA DE SANTANA

2010

Dedico este trabalho a minha família, que mesmo

diante da distância, nunca se omitiram em me dar

apoio, principalmente a meu pai: um homem de

virtudes ao qual sempre admirei e me espelho na

esperança de mostrar como homem o mesmo caráter e

respeito que este demonstrou ao longo da sua vida.

AGRADECIMENTOS

A Deus por estar sempre presente em minha vida, iluminando e me guiando pelo labirinto da

vida, me dando sempre força e perseverança para prosseguir e vencer meus medos. Pois a

glória com que fui presenteado não é ter chegado até aqui e sim saber que tenho o Senhor ao

meu lado, e por isso consegui.

Aos meus pais Milton Borges de Castro e Maria Ivone de Souza Castro, que ao longo da suas

vidas priorizaram a educação dos seus oito filhos, deixando os seus sonhos em função dos

sonhos de seus filhos, formando uma estrutura sólida e segura, pois vocês são à base de todos

nós.

Ao professor Elvio Antonino Guimarães, por sua orientação segura e competente, sendo

sempre muito participativo e preciso em seus comentários.

A minha namorada Flávia Maria que durante esta longa jornada conseguiu conviver com a

minha ausência, vencendo a distancia através do pensamento, pois para estar junto não precisa

estar perto.

A Felipe Mendes González, pela amizade construída ao longo desta caminhada e a todos os

outros colegas pelo empenho e incentivo.

RESUMO

As fibras de aço atuam como inibidoras do processo de fissuração no concreto, incrementando

várias propriedades mecânicas no estado endurecido, como a condução do concreto a um

comportamento pseudodúctil proporcionando uma maior capacidade de absorção de energia,

entretanto no estado fresco os reflexos da incorporação das fibras são significativos e trás uma

série de conseqüências ao concreto como perda da consistência e mobilidade dos seus

constituintes. Certo de que um melhor controle das propriedades do concreto no estado fresco

propiciará uma série de fatores positivos ao concreto no estado endurecido, a realização da

presente pesquisa buscou avaliar a influência do agregado e da adição de fibra aço na

trabalhabilidade do concreto, determinando através do equipamento, para medir a

trabalhabilidade do concreto sobre vibração, o consistômetro VeBe, as implicações que a

incorporação da fibra de aço causa ao concreto como a redução e aumento da mobilidade e

atrito interno respectivamente. Uma vez medida a trabalhabilidade com auxílio do

consistômetro VeBe, foi possível obter um gráfico que correlaciona o tempo VeBe, com o

volume de fibra para diferentes tipos de agregado graúdo. Analisando através deste, o

comportamento do concreto no estado fresco, quanto a sua trabalhabilidade, nota-se que

quanto maior a dimensão máxima característica do agregado e a concentração de fibras de aço

na matriz de concreto, maior o tempo para a realização do ensaio com consistômetro VeBe, o

que proporciona um concreto com a trabalhabilidade reduzida.

Palavras-chave: fibras de aço, trabalhabilidade, consistência, consistômetro VeBe.

ABSTRACT

The steel fibers acts inhibiting the process of cracking in concrete, increasing number of

mechanical properties in hardened status, as driving the concrete to a pseudo-ductile behavior

providing greater capacity to absorb energy, however in fresh status reflections of the

incorporation of the fibers are significant and brings a series of negative consequences to the

concrete as loss of consistency and mobility of its constituents. Sure that a better control of

the properties of fresh concrete will provide a series of positive factors to the concrete in

hardened status. The achievement of this research is to evaluate the influence of the addition

of steel fiber in concrete workability, determining from the equipment to measure the

workability of concrete on the vibration the consistometer Vebe, the implications of the

incorporation of steel fiber cause to concrete as the reduction and increasing of mobility and

internal friction respectively. Once measured the workability with the Meter consistometer

VeBe you can get a chart that correlates the time VeBe, with the volume of fiber for different

types of coarse aggregate. With this chart you can analyze the behavior of concrete in fresh

status and its workability, demonstrating that the larger the diameter of the aggregate and the

concentration of steel fibers in concrete matrix the greater will be the time to the test with

consistometer Vebe, providing a concrete with low workability.

Keywords: steel fibers, workability, consistency, consistometer VeBe.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO _______________________________________________________ 12

1.1 JUSTIFICATIVA ___________________________________________________ 14

1.2 OBJETIVOS _______________________________________________________ 15

1.2.1 Objetivo geral ______________________________________________________ 15

1.2.2 Objetivo específico __________________________________________________ 15

1.3 METODOLOGIA __________________________________________________ 15

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO _______________________________________ 16

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ________________________________________ 17

2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND_______________________________ 17

2.1.1 Estrutura do concreto ________________________________________________ 17

2.1.2 Propriedade do concreto ______________________________________________ 20

2.1.2.1 Trabalhabilidade ____________________________________________________ 21

2.1.2.2 Retração __________________________________________________________ 24

2.2 TIPOS DE FIBRAS E SUAS PROPRIEDADES __________________________ 27

2.2.1 Fibras de vidro _____________________________________________________ 29

2.2.2 Fibras sintéticas ____________________________________________________ 29

2.2.3 Fibras naturais _____________________________________________________ 30

2.2.4 Fibras metálicas ____________________________________________________ 30

2.3 A INTERAÇÃO FIBRA MATRIZ _____________________________________ 33

2.3.1 Teor de fibras ______________________________________________________ 36

2.3.2 Fator de forma _____________________________________________________ 36

2.3.3 Volume crítico _____________________________________________________ 37

2.3.4 Comprimento crítico_________________________________________________ 39

2.3.5 Distribuição das fibras _______________________________________________ 39

2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO COM FIBRA DE AÇO ________________ 41

2.4.1 Trabalhabilidade ____________________________________________________ 41

2.4.2 Resistência à compressão _____________________________________________ 44

2.4.3 Resistência à tração _________________________________________________ 45

2.4.4 Resistência à flexão _________________________________________________ 46

2.4.5 Tenacidade à flexão _________________________________________________ 47

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ________________________________________ 49

3.1 SELEÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ____________________ 50

3.1.1 Cimento Portland ___________________________________________________ 50

3.1.2 Fibras de aço _______________________________________________________ 51

3.1.3 Agregado Graúdo ___________________________________________________ 52

3.1.4 Agregado Miúdo____________________________________________________ 55

3.1.5 Água de amassamento _______________________________________________ 57

3.1.6 Determinação do traço de concreto _____________________________________ 57

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS _________________________________________ 65

4.1 Resultado do ensaio VeBe ____________________________________________ 65

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES _______________________ 69

5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS __________________________________________ 69

5.2 SUGESTÕES ______________________________________________________ 71

REFERÊNCIAS __________________________________________________________ 72

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 – Consistômetro VeBe. ________________________________________ 23

Figura 2.2 - Relação entre a perda de água (em massa) e a retração por secagem. _______ 26

Figura 2.3 - Tipo de fibras. ______________________________________________ 28

Figura 2.4 - Esquema de concentrações de tensões no concreto A - sem adição de

fibra; B - com adição de fibras. ___________________________________________ 34

Figura 2.5 - Conceituação de fator de forma da fibra. ___________________________ 37

Figura 2.6 - Diagramas carga x flecha obtidos nos ensaios de flexão de prismas de concreto

com fibras em teores abaixo (A), acima (B) e igual (C) ao volume crítico. ____________ 38

Figura 2.7 - Arranjos possíveis das fibras nos compósitos. _______________________ 40

Figura 2.8 - Ensaio do tempo de VeBe na mistura: (a) moldagem do tronco de cone; (b)

tronco de cone antes da vibração; (c) final do ensaio de tempo de VeBe. _____________ 43

Figura 2.9 - Efeito da dimensão do agregado e do teor de fibra na trabalhabilidade. ______ 44

Figura 2.10 - Curva típica carga x deflexão de vigas de concreto com fibras. ___________ 46

Figura 2.11 - Melhora relativa das várias propriedades do concreto reforçado com fibra de

aço. ______________________________________________________________ 47

Figura 2.12 - Influência do reforço com fibras de aço na resistência à primeira fissura. ___ 48

Figura 3.1 - Estratégia da Pesquisa ________________________________________ 49

Figura 3.2 - Curvas granulométricas do agregado graúdo e respectiva Zona inferior e superior

especificada pela NBR 7211 (2005). _______________________________________ 54

Figura 3.3 - Curvas granulométricas do agregado graúdo e respectiva Zona Inferior e superior




Figura 3.5 - Curvas granulométricas dos agregados miúdos e o respectivo limite inferior e

superior e especificada pela NBR 7211 (2005). _______________________________ 56

Figura 3.6 - Homogeneização inicial do traço 1:5. _____________________________ 59

Figura 3.7 - Aspecto da aparência do concreto da mistura inicial. ___________________ 59

Figura 3.8 - Determinação da consistência da mistura inicial. _____________________ 60

Figura 3.9 - Após pequenas batidas laterais com a haste metálica, o concreto apresenta-se com

baixa coesão. _______________________________________________________ 60

Figura 3.10 - Lançamento de cimento e areia, correspondente ao acréscimo de teor de

argamassa da mistura. _________________________________________________ 61

Figura 3.11 - Aspecto da superfície do concreto após a retiradas da colher. ____________ 61

Figura 3.12 - Determinação da consistência. _________________________________ 62

Figura 4.1 - Efeito da dimensão do agregado e do teor de fibra na trabalhabilidade. ______ 67

LISTA DE TABELAS

Tabela 2.1 - Classificação e geometria das fibras de aço. _________________________ 32

Tabela 2.2 - Recomendações para dosagem de concreto reforçado com fibras de aço. ____ 42

Tabela 2.3 - Influência do aumento da relação de aspecto na resistência e na tenacidade do

concreto. __________________________________________________________ 45

Tabela 3.1 - Características físicas e mecânicas do cimento Portland ________________ 50

Tabela 3.2 - Determinação do resíduo na peneira Nº 200 ________________________ 51

Tabela 3.3. Características da fibra de aço Dramix _____________________________ 51

Tabela 3.4. Análise Granulométrica do agregado graúdo (NBR NM 248:2003) _________ 52

Tabela 3.5 - Análise Granulométrica do agregado graúdo (NBR NM248:2003). ________ 52

Tabela 3.6 - Análise Granulométrica do agregado grúdo (NBR NM248:2003). _________ 53

Tabela 3.7. - Característica do agregado Miúdo. _______________________________ 56

Tabela 3.8 - Determinação do teor ideal de argamassa para o traço 1:5. ______________ 62

Tabela 3.9 - Determinação do teor de fibras. _________________________________ 64

Tabela 4.1 - Resultado de tempo VeBe para agregado com Dmáx = 4,75mm. ___________ 65

Tabela 4.2 - Resultado de tempo VeBe para agregado com Dmáx = 9,5mm. ___________ 66

Tabela 4.3 - Resultado de tempo VeBe para agregado com Dmáx = 19,0mm. __________ 66

Tabela 5.1 - Comparação entre os teores de fibras. ________________________ 70

LISTA DE SIGLAS

a/c – Relação Água/Cimento

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.

CRFA – Concreto Reforçado com Fibras de Aço.

d – Diâmetro da Fibra

Dmáx – Dimensão Máxima Característica do Agregado

DNIT – Departamento Nacional de Infra-Estrutura de Transportes.

l – Comprimento da Fibra

l/d – Relação de Aspecto ou Fator de Forma.

Labotec – Laboratório de Materiais de Construção.

MPa – Mega Pascal.

NBR – Norma Brasileira.

tmésdio – Tempo Médio

UEFS – Universidade Estadual de Feira de Santana.

Vcrítico – Volume Crítico

FF – Fator de Forma.

12

1 INTRODUÇÃO

Desde os primórdios da civilização, o homem vem tentando desenvolver materiais que o

auxilie na luta pela sobrevivência surgindo à necessidade do desenvolvimento de novos

materiais cujas propriedades se adéquem as diferentes realidades. Nesse processo de

evolução, surgiu o concreto, oriundo dos trabalhos pioneiros de ASPDIN (1824), na

Inglaterra, e de LAMBOT e MONIER (1855), na França. Este material resultou da tentativa

de imitar a pedra natural, que havia sido empregada em larga escala por nossos antepassados

(GARCES, 2005).

O surgimento do concreto representou uma revolução nos matérias de construção. O concreto

simples ou concreto de cimento Portland, constituído por uma mistura de água, cimento

Portland e agregados inertes de diversos tamanhos é um material amplamente utilizado nos

mais distintos tipos de obras de engenharia (GIAMMUSSO, 1992).

Apesar de ser um material amplamente utilizado na construção civil o concreto apresenta

limitações, principalmente quando submetido a esforço de tração, sendo necessárias pesquisas

com objetivo de conferir ao mesmo uma maior capacidade de resistir às solicitações impostas.

Com o passar dos anos, pesquisadores se empenharam em estudar este material e seus

constituintes detalhadamente, observando suas características e as propriedades no estado

fresco e endurecido, além do seu comportamento reológico. Como conseqüência a realização

desses estudos vieram à certeza da grande aplicabilidade que tem o concreto que passou a ser

o mais utilizado em obra de engenharia. E nesse contexto surgiu o concreto reforçado com

fibra de aço (CRFA).

A idéia da utilização de fibras para melhorar o comportamento de alguns materiais frágeis não

é recente. Historicamente existem dois exemplos que validam essa hipótese. O primeiro relata

trechos bíblicos em Êxodo, 5:6-7 sobre os povos antigos que, ainda que intuitivamente, já

empregavam esse material visando o combate a fissuração presente em algumas peças de uso

diário, como vasos, tijolos e telhas. “Naquele „mesmo dia o Faraó deu esta ordem aos

inspetores do povo e aos capatazes: não continueis a fornecer palha ao povo como antes, para

o fabrico de tijolos” (GROSSI, 2006). O segundo remete ao pássaro joão-de-barro na

13

construção de seu ninho de barro reforçado com palha do topo das árvores (MEHTA e

MONTEIRO, 2008).

O concreto reforçado com fibra de aço é um material compósito onde a matriz é o concreto de

cimento Portland e a segunda fase são as fibras de aço, as quais são elementos descontínuos,

distribuídos aleatoriamente e cujo comprimento predomina sobre sua seção transversal.

A adição de fibra de aço altera as propriedades do concreto no estado endurecido, conferindo

um ganho de desempenho no que se refere à contenção da propagação de fissuras e

redistribuições de tensões. Entretanto no estado fresco, a adição de fibras reduz

consideravelmente a coesão do concreto, uma vez que a fibra, ao possuírem grande área

superficial, tem maior contato entre si e com outros elementos constituintes do concreto,

aumentando o atrito interno e conseqüentemente restringindo a fluidez e mobilidade da

mistura. Com isto, a trabalhabilidade do concreto é reduzida, podendo ocasionar prejuízos a

sua compactação e, conseqüentemente, a sua durabilidade e desempenho mecânico (BENTUR

e MINDESS apud NUNES, 2005).

Segundo um relatório do comitê técnico do “AMERICAN CONCRETE INSTITUTE” (ACI

COMMITTEE 544, 2000), no final dos anos de 1950 e início dos anos 1960, verificaram, que

a utilização de fibras metálica aumentou, principalmente a partir das pesquisas realizadas, foi

construído o primeiro pavimento de concreto com fibras de aço nos Estados Unidos, situado

em uma estação de passagem para caminhões na cidade de Ashland, Ohio (EUA).

Na era moderna a utilização de concreto reforçado com fibra de aço cresceu em diversidade, a

partir do momento em que se passou a dispor de fibras de aço especialmente produzidas para

reforço do concreto. Este material tem sido utilizado em estrutura continuas como, por

exemplo, em revestimento de túneis, pavimentos e pisos industriais (NUNES, 2005).

14

1.1 JUSTIFICATIVA

A pesquisa teve como base a avaliação do comportamento do concreto no estado fresco

quando em contato com fibras e o agregado, uma vez que estes constituintes provocam o

aumento da coesão interna e consequentemente à redução da trabalhabilidade.

Apesar do ganho de desempenho conferido pelas fibras no que se refere à contenção de

propagação de fissuras quando o concreto se encontra no estado endurecido, a adição de fibras

altera as condições de consistência do concreto no estado fresco. Isto ocorre principalmente

porque ao se adicionar a fibra ao concreto, está se adicionando também uma grande área

superficial que demanda água de molhagem. Desta forma, ter-se-á uma menor quantidade de

água disponível para fluidificar a mistura.

Por isto, o CRFA carece de cuidados com relação à dosagem da matriz e ao teor de fibras

adicionado. Bentur e Mindess apud Garcez (2005) recomendam que a matriz de concreto,

sozinha, deve possuir um abatimento através do tronco de cone (50 a 75 mm), maior, do que

aquele especificado para o concreto reforçado com fibras.

Por estes motivos, é pertinente a realização do referido estudo com o objetivo de atingir

melhores resultados quanto a sua trabalhabilidade.

O estudo da eficiência do CRFA é bastante relevante, pois, através deste, foi possível observar

até que ponto é recomendável a utilização das fibras de aço e qual agregado possui melhor

desempenho quando em contato com a fibra de aço. Por isso, utilizou diferentes teores de

fibras de aço com diferentes tipos de agregado. Desta forma, houve a possibilidade de

confrontar os resultados obtidos através dos ensaios com as publicações existentes, além de

recomendar qual teor de fibras é o tipo de agregado é mais apropriado para proporcionar uma

dosagem adequada, que atenda uma trabalhabilidade desejada.

15

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo geral

Estudo da influência do agregado e do teor de fibras de aço na trabalhabilidade do concreto

reforçado com fibras de aço.

1.2.2 Objetivo específico

Avaliar a influência da adição de fibras de aço na trabalhabilidade do concreto composto por

três tipos de agregado, determinando quais teores de fibra de aço e a dimensão máxima

característica do agregado, são mais apropriados para a produção do concreto reforçado com

fibras de aço.

1.3 METODOLOGIA

O método de pesquisa consistiu na realização de pesquisas bibliográficas cujo objetivo é

compreender a forma como outros pesquisadores tratam a influência do agregado e dos teores

de fibras de aço na trabalhabilidade do CRFA.

As conclusões obtidas da revisão bibliográfica foram comparadas com os resultados obtidos

na pesquisa, onde foram feitos estudos experimentais preliminares com auxilio do

equipamento para ensaio da trabalhabilidade, o consistômetro VeBe.

16

1.4 ESTRUTURA DO TRABALHO

Este trabalho está organizado em cinco capítulos, sendo o Capítulo 1, relativo à introdução,

onde é feita uma abordagem sobre a evolução do concreto de cimento Portland,

desencadeando na necessidade da pesquisa de novos produtos. Surgindo assim, o objeto deste

estudo: o concreto reforçado com fibra de aço. Para tal nesse mesmo capítulo foram

legitimadas algumas considerações para o respectivo estudo, através das justificativas,

objetivo geral e específico, metodologia e estrutura do trabalho.

No segundo capítulo, consta a abordagem dos trabalhos existentes sobre o concreto reforçado

com fibras de aço, onde foram feitas considerações sobre as propriedades do concreto de

cimento Portland no estado fresco e endurecido, e sobre os principais tipos de fibras, dando

um maior enfoque para as fibras de aço. Foi abordado também o tópico sobre a interação fibra

matriz, atentando para o mecanismo de transferência de tensões entre a fibra e a matriz,

destacando os parâmetros mais influentes nesta interação. São discutidas quais as principais

interferências causadas pela adição de fibras nas propriedades do concreto, principalmente na

sua trabalhabilidade destacando os fatos relevantes que sustentam o enfoque desta pesquisa.

O terceiro capítulo apresenta o programa experimental desenvolvido no Laboratório de

Materiais de Construção de UEFS, onde são descritos os materiais e os procedimentos de

ensaio de acordo com a metodologia empregada para avaliar o comportamento da

trabalhabilidade do concreto com fibra de aço.

O quarto capítulo é constituído pela análise dos resultados experimentais, onde foi feita uma

comparação dos resultados obtidos com modelos existentes e verificado a influência dos

teores de fibras e do agregado na trabalhabilidade do concreto.

No quinto capítulo, encontram-se as considerações finais e sugestões para trabalhos futuros.

17

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND

O concreto de cimento Portland, ou concreto simples como ele é conhecido, é um material de

uso bastante abrangente no mundo e, sobretudo no Brasil. Em um sentido mais amplo, por

concreto subentende um material compósito que consiste em um agregado de partículas onde

estes estão ligadas umas as outras em um corpo sólido através de algum tipo de meio de

ligação, isto é, um cimento (CALLISTER, 2006).

De acordo com Giammusso (1992), o concreto é constituído por uma mistura de água,

cimento e agregado inerte, em partículas de diversos tamanhos. A água e o cimento quando

recém misturados forma uma pasta que com o tempo se endurece adquirido resistência

mecânica e adere às partículas do agregado. Forma-se assim um material monolítico com

características comparável a uma rocha. Na verdade é uma rocha artificial, obtida por um

processo industrial: a fabricação do cimento.

Sua grande aplicabilidade se deve, à sua durabilidade, a grande disponibilidade de seus

constituintes, à alta capacidade de se moldar em diversos formatos, e principalmente ao seu

baixo custo relativo. Além da grande utilização de restos industriais que podem ser reciclados,

substituindo materiais cimentantes ou os agregados. Com estas vantagens é compreensível a

alta demanda destinada a este material (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

2.1.1 Estrutura do concreto

O concreto de cimento Portland é um material poroso, com uma estrutura bastante

heterogênea e complexa. Analisando sua macroestrutura se identifica dois constituintes

principais: a pasta de cimento endurecida e partículas de agregado. Entretanto, analisando sua

microestrutura com auxilio de um microscópio, distinguimos que a pasta de cimento em

contato com o agregado graúdo (numa espessura de 10 a 50 µm) possui característica

18

diferente do restante da pasta, podendo ser considerada mais um componente do concreto

(MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Além disso, segundo Mehta e Monteiro (2008),

Cada uma das fases é de natureza multifásica. Toda partícula de agregado

pode conter vários minerais, além de microfissuras e vazios. Analogamente,

tanto a matriz da pasta como a zona de transição contêm geralmente uma

distribuição heterogênea com diferentes tipos e quantidades de fase sólida,

poros e microfissuras, acrescentando-se ainda o fato de estarem sujeitas a

modificação com o tempo, umidade ambiente e temperatura, o que torna o

concreto, diferentemente de outros materiais de engenharia, um material com

características parcialmente intrínsecas ao material.

O estudo da microestrutura do concreto permite uma melhor caracterização dos constituintes e

de seu relacionamento com os demais. Desta forma, identificam-se, mecanismos responsáveis

pela resistência, estabilidade dimensional das misturas, permitido, que se atue de maneira a

melhorar as características do concreto (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A estrutura do concreto de cimento Portland está subdividida em três fases: A fase agregado,

composta pelos agregados graúdos e miúdos, a fase da matriz, ou seja, a pasta de cimento que

envolve os agregados, e a fase da zona de transição, que é a porção da pasta de cimento em

contato com o agregado graúdo (NEVILLE, 1997).

Os agregados miúdos e graúdos são obtidos diretamente da natureza, como a areia; da

britagem de rochas, como a brita; de processos industriais, como as argilas expandidas; ou

ainda do reaproveitamento de rejeitos urbanos e industriais, como escória de alto forno e

agregado de concreto reciclado.

A fase agregado é a principal responsável pela massa unitária, pelo módulo de elasticidade e

pela estabilidade dimensional do concreto. Desta forma as características mais importantes de

um agregado são sua massa específica, textura, granulometria e resistência à abrasão.

19

Giammusso (1992), afirma, ainda, que a resistência do agregado é bem maior que a

resistência das outras duas fases. Isto se deve à sua coesão e baixa porosidade em relação às

outras fases.

A massa específica do agregado graúdo influi diretamente na massa específica final do

concreto uma vez que estes representam cerca de 80% do peso do concreto. A massa

específica do agregado é também diretamente proporcional a resistência a compressão do

concreto, pois quanto mais leve o agregado, em geral é maior sua porosidade (índice de

vazios) e consequentemente menos resistente torna-se o agregado, que acaba se tornando o

elo fraco do conjunto (GIOVANNETTI e TARTUCE, 1990).

Na fase matriz, ou pasta de cimento, têm-se o envolvimento dos agregados por esta pasta e

nesta ocorrem às reações químicas inerentes ao cimento quando em contato com a água e os

outros constituintes, como por exemplo, a hidratação deste aglomerante. O mecanismo de

hidratação se dá através do processo de dissolução precipitação nas primeiras fases de um

processo topoquímico, de modo que o enrijecimento da pasta é característico da hidratação de

aluminatos, enquanto a hidratação dos silicatos está relacionada com o desenvolvimento da

resistência da pasta (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A zona de transição é a porção da pasta de cimento em contato com o agregado graúdo.

Normalmente ela apresenta características diferentes do restante da pasta. A espessura e as

características desta zona variam conforme os componentes da pasta e do agregado graúdo.

A zona de transição é caracterizada por ser uma região com maior porosidade e

heterogeneidade do que o restante da pasta. Esta porosidade é decorrente da elevação da

relação água/cimento na mistura em decorrência do filme de água que se forma em torno do

agregado graúdo. Os maiores espaços permitem a formação de grandes cristais de Ca(OH)2, o

que cria planos preferenciais de ruptura.

Para o concreto convencional a espessura da zona de transição é de aproximadamente 50 µm.

A zona de transição é também considerada o elo mais fraco do sistema, estando sujeita à

microfissuração muito facilmente, com pequenos acréscimos de carregamento, variações de

volume e umidade (MEHTA e MONTEIRO, 2008). Menores relações água/cimento

20

contribuem para que o concreto seja menos poroso, o que melhoraria a aderência nesta zona

de transição entre a pasta e o agregado graúdo (KAEFER, 2000).

2.1.2 Propriedade do concreto

O concreto de cimento Portland é um compósito formado por três fases principais: pasta de

cimento, agregado miúdo e graúdo e a zona de transição. Em função da natureza destes

componentes e de suas proporções, bem como da utilização ou não de aditivos e adições, o

concreto é capaz de apresentar uma grande variação de suas propriedades tanto no estado

fresco, quando o concreto ainda apresenta plasticidade, quanto no estado endurecido, que é

quando o concreto deixa de ser trabalhável.

Dessa forma, é possível relacionar esses dois estados, mostrando que as influências das

propriedades do concreto no estado fresco é o fator preponderante para o bom desempenho do

mesmo no estado endurecido (SOBRAL, 1984).

Conhecer o comportamento do concreto no estado plástico é muito importante, para se obter

concretos endurecidos de boa qualidade. É necessário que ele seja tratado cuidadosamente na

fase plástica, uma vez que as deficiências geradas nesta fase resultam em prejuízos para ao

longo da vida útil do mesmo, comprometendo sua durabilidade.

No estado plástico o concreto apresenta certas características em seu comportamento que

podem ser consideradas como propriedade intrínseca do material. Elas envolvem

trabalhabilidade, taxa de perda de abatimento, segregação e exsudação, retração plástica,

tempo de pega, e temperatura de cura.

Segundo Mehta e Monteiro (2008), as principais propriedades do concreto no estado fresco

são a segregação, homogeneidade (mobilidade) e a trabalhabilidade. Contudo, as duas

primeiras propriedades estão diretamente ligadas à terceira sendo oportuno considerar que a

segregação e a homogeneidade fazem parte da propriedade trabalhabilidade (ALVES, 1987).

21

2.1.2.1 Trabalhabilidade

A trabalhabilidade do concreto pode ser definida como a propriedade que determina o esforço

necessário para manipular uma quantidade de concreto fresco, com perda mínima de

homogeneidade, sendo considerada a propriedade referente à sua aptidão em ser facilmente

misturado, transportado, colocado em fôrmas e compactado, mantendo a sua integridade e

homogeneidade, ou seja, evitando a segregação. É uma definição relativa, pois depende

também da influência das fôrmas, dimensões e armaduras das peças a serem moldadas, e se

refere às propriedades do concreto no estado fresco, isto é, antes que se inicie a pega e seu

endurecimento (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Independente do procedimento de dosagem do material, a trabalhabilidade do concreto é de

extrema importância para a sua tecnologia, estando diretamente relacionada ao custo, pois se

torna trabalhoso, e às vezes, inviável a manipulação de concretos que não pode ser lançado

com facilidade ou até mesmo adensado (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

O termo trabalhabilidade é usado como forma de abranger todas as qualidades necessárias a

uma mistura, o que pode incluir, sob a mesma denominação geral, os requisitos de

estabilidade, que significa dizer que a mistura é capaz de resistir à segregação e à exsudação,

e o requisito de fluidez que descreve a facilidade de mobilidade, sendo que o nível de

trabalhabilidade exigido vai depender da situação para a qual o material será empregado

(TATTERSALL e BANFILL apud REIS, 2009).

A concepção do termo segregação pode ser atribuída, a separação dos componentes do

concreto no estado fresco de tal forma que sua distribuição não seja mais uniforme. Um dos

principais motivos para a sua formação esta vinculada a heterogeneidade da mistura,

composta por partículas com formas e massa específicas diferentes (NEVILLE, 1997).

Segundo NEVILLE (1997), existe dois tipos de segregação: o primeiro é característico das

misturas secas e consiste no fato de as partículas maiores do agregado tendem a se separar

porque tendem a se deslocar ao longo dos declives ou a sedimentar mais que as partículas

menores; a exsudação é o segundo tipo de segregação e é característico de misturas de

concretos muito fluidos, e se manifesta pela separação de uma pasta (cimento e água) da

22

mistura. A exsudação é uma manifestação externa percebida pelo aparecimento de água na

superfície após o concreto recém aplicado. É resultado da densidade dos constituintes sólidos,

pois, de todos os constituintes, a água é que tem menor massa específica, ou seja, as partículas

mais densas tendem a sedimentarem. Uma forma de evitar a exsudação é controlar a

quantidade de água de amassamento utilizada no concreto, além de iniciar a cura do concreto

após o início da pega.

A trabalhabilidade do concreto é uma propriedade básica, que deve ser constantemente

modificada em função do real objetivo para o qual este será aplicado sendo essencial nas

características do produto final, pois o concreto deve ter uma trabalhabilidade que possibilite

até o máximo de compacidade com uma quantidade razoável de energia. Um exemplo da sua

importância pode ser constatado através do ensaio de abatimento de tronco de cone, onde uma

variação fora do normal no abatimento pode significar em mudanças nas proporções das

misturas. Para atender as necessidades de lançamento e a qualidade do produto final, foram

desenvolvidos alguns métodos para avaliar a trabalhabilidade do concreto (NEVILLE, 1997).

MEHTA e MONTEIRO (2008) recomendam alguns métodos para a avaliação da

trabalhabilidade do concreto. O primeiro e o mais simples é o próprio abatimento do tronco de

cone. O segundo método em ordem de importância é o ensaio VeBe para misturas secas.

Embora seja considerado um ensaio deficiente para medir a consistência de concretos muito

fluidos ou muito secos, o ensaio de abatimento de tronco de cone possui grande difusão por

ser um método simples e conveniente para controlar a uniformidade da produção do concreto

fresco, indicando possíveis variações na dosagem dos constituintes da mistura. O ensaio

consiste em induzir o concreto a abater-se com seu próprio peso, preenchendo-se o interior de

um tronco de cone com concreto e posterior retirada do tronco de cone. O decréscimo da

altura do tronco de cone é chamado de abatimento do concreto.

Desenvolvido para determinar a trabalhabilidade e a mobilidade de misturas secas sob

vibração, o consistômetro VeBe foi desenvolvido pelo engenheiro sueco V. Brahrner, e

consiste em uma mesa vibratória, um recipiente cilíndrico, um tronco de cone e um disco de

vidro ou de plástico com movimento livre descendente que serve como ponto de referencia no

final do estágio.Em funcionamento, produz uma freqüência máxima equivalente a 3.000 herts

23

com amplitude entre 0,4mm e 0,5mm (DNIT 064/2004 - ME). O consistômetro VeBe é

descrito na Figura, da seguinte forma:

Figura 2.1 – Consistômetro VeBe.

Fonte: Labotec, (UEFS).

O ensaio é considerado completo quando o disco de vidro ou plástico estiver plenamente em

contato com a superfície do concreto, fato que pode introduzir erros, devido à dificuldade em

se estabelecer o momento exato para o pleno contato entre as superfícies. Entretanto, se o

tempo para a realização do ensaio for inferior a três segundos o resultado do ensaio não e

valido. Para evitar esse inconveniente, pode se admitir um dispositivo para registrar o

movimento da placa em função do tempo. O tempo necessário para realizar o ensaio é a

medida da consistência e expresso como índice VeBe, em segundos (NEVILLE, 1997).

24

2.1.2.2 Retração

A retração é um fenômeno inevitável ao concreto, sendo ocasionado por inúmeros fatores, tais

como: as condições ambientais, tipo litológico dos agregados, dimensão máxima

características, propriedades físicas (absorção e massa específica) e elásticas do agregado,

proporção dos materiais (principalmente a quantidade de água) cura do concreto e outros.

Como é uma das principais causas de fissuração, assume fundamental importância, pois a sua

ocorrência está associada à durabilidade do concreto (NEVILLE, 1997).

A retração é um fenômeno físico e químico que ocorre durante o processo de endurecimento

do concreto, associado à variação volumétrica espontânea da estrutura interna de alguns dos

seus constituintes. Assim sendo, criam-se tensões internas, havendo interação entre os

fenômenos de retração e os de deformação lenta e relaxação (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

No concreto de cimento Portland, a retração está associada principalmente à perda de água

para o ambiente externo e pode ser subdividida em nível de importância para o respectivo

estudo em retração plástica, retração por secagem e retração autógena.

No concreto de cimento Portland, a retração plástica está associada ao movimento do fluido

dentro do concreto, principalmente à perda de água para o ambiente externo.

Segundo Mehta e Monteiro (2008), quando o concreto está ainda no estado fresco, ocorre à

perda da água devido à evaporação da mesma na superfície, provocando retração plástica

visto que neste momento a taxa de perda de água por evaporação excede a taxa disponível de

água de exsudação. Com a remoção desta água forma-se uma série complexa de meniscos

capilares que criam pressões capilares negativas que provocam contração volumétrica da

pasta de cimento. Consequentemente surge tensões de tração por toda a massa de concreto

pelo fato de que os efeitos de retração não são uniformes por toda esta massa.

Em elementos onde a relação água/cimento e área superficial/espessura são muito grandes, a

uma maior intensidade de fissuras por retração plástica. Esses efeitos são desencadeados por

uma série de fatores que influem diretamente na taxa de evaporação, entre os quais podemos

citar a velocidade do vento, umidade relativa do ar, temperatura. Os cuidados com a cura do

25

concreto desde as primeiras horas é o procedimento mais adequado para o controle da

retração plástica (NUNES, 2006).

De acordo Boletim Técnico desenvolvido pela FITESA (2002, p. 2) as fissuras de retração

plástica são causadas pela mudança de volume do concreto no estado plástico. A retração que

ocorrem no concreto antes do seu endurecimento pode ser dividida em três fases:

Primeira fase – assentamento plástico: ocorre antes da evaporação da água do concreto;

quando do lançamento, o espaço entre as partículas sólidas está preenchido com água, assim

que essas partículas sólidas assentam, existe a tendência de a água subir para a superfície,

formando um filme. Esse fenômeno é conhecido por exsudação.

Segunda fase – retração plástica primária: é a fissura plástica clássica. A água superficial

começa a evaporar-se por razões climáticas (calor, vento e insolação), e quando a taxa de

evaporação excede a da exsudação, o concreto começa a contrair. Este tipo de retração ocorre

antes e durante a pega é atribuída às pressões que se desenvolvem nos poros capilares do

concreto durante a evaporação.

Terceira fase - retração autógena: neste caso, quando a hidratação do cimento se desenvolve,

os produtos formados envolvem os agregados, mantendo-os unidos. Nesta fase, a importância

da capilaridade decresce e o assentamento plástico e a retração plástica primária decrescem,

tomando seu lugar a retração autógena, que quando o concreto ainda está no estado plástico é

pequena, ocorrendo quase que totalmente após a pega do concreto. No passado essa parcela

da retração era praticamente desprezada, mas hoje, principalmente com emprego de baixas

relações água/cimento a retração autógena ganhou destaque importante.

A retração autógena é a contração volumétrica da pasta de cimento que ocorre sem a

transferência de umidade para o ambiente externo, durante o processo de hidratação. É

conseqüência da remoção da água livre dos poros capilares pela hidratação do cimento, bem

como para adsorver-se na superfície dos recém-formados cristais de C-S-H, um processo

conhecido como auto-secagem (NEVILLE, 1997).

Segundo Nunes (2000), na retração autógena, quanto menor os poros, maiores são as tensões

na fase liquida do menisco capilar e, consequentemente, maior é a contração volumétrica.

26

Nos últimos anos tem-se observado um significativo aumento das patologias associadas à

retração autógena do concreto, que pode está ligada ao emprego de cimentos de finura mais

elevado, além do emprego de outros materiais cimentícios adicionados a ele, como a escoria

de alto forno, pozolanas, filer calcário, que são extremamente finos. Da mesma forma, pastas

com menor relação a/c irão apresentar maior retração autógena.

A retração por secagem, tal como a retração plástica é um fenômeno associado à perda de

água presente na pasta de concreto endurecido. Estudos realizados por Mindess e Young apud

Nunes, (2006) mostra a relação entre a perda de água (em massa) e a retração por secagem.

Através da figura 2.2, observa-se que a retração por secagem pode ser dividida em 5

domínios:

Figura 2.2 - Relação entre a perda de água e a retração por secagem.

Fonte: NUNES, (2006).

Domínio 1 e 2: perda de água retida nos vazios capilares. A sua perda, desde que contida em

vazios da ordem de 50 nm ou maiores, não influencia em significativa intensidade a retração.

Domínio 3: perda de água adsorvida fisicamente aos cristais de C-S-H, representa a maior

concentração em termos de água evaporável, tornando-se a principal causa da retração por

secagem.

Domínio 4: perda de água interlamelar, que contribui na estrutura do C-S-H.

Domínio 5: perda de água quimicamente combinada, com nenhuma influência na retração por

secagem.

27

2.2 TIPOS DE FIBRAS E SUAS PROPRIEDADES

Desde que as primeiras fibras de amianto (asbesto) surgiram, por volta de 1900, vários tipos

de fibras de diferentes propriedades mecânicas, físicas e químicas vêm sendo utilizadas em

adição às matrizes cimentícias. A escolha depende das características que se deseja fornecer

ao compósito (ACCETTI e PINHEIRO, 2000).

Segundo a Callister (2006), existem numerosos tipos de fibras disponíveis para uso comercial

e experimental. As mais empregadas para reforço em matrizes cimentícias são as fibras de

vidro, as sintéticas, as naturais e as metálicas.

Para Resende (2003), existem, atualmente, diversos tipos de fibras destinadas ao reforço do

concreto, classificadas pelo tipo da matéria prima com a qual são produzidas como ilustra a

Figura 2.3.

28

Figura 2.3 - Tipo de fibras.

Fonte: Resende, (2003).

Na parte experimental deste trabalho utilizou a fibra de aço, pelo fato que este tipo de fibra

permite obter um excelente desempenho na etapa de pós-fissuração do compósito. Aspecto

relevante para sua grande utilização. Para fins de comparação, todavia, considera-se

interessante fazer uma breve revisão sobre os demais tipos de fibras.

29

2.2.1 Fibras de vidro

As fibras de vidro são normalmente produzidas a partir da sílica (SiO2), com adição de óxido

de cálcio (CaO), boro (B2O3), sódio (Na2O) e ou alumínio (Al2O3). Isto resulta num material

amorfo, que é comercializado na forma de fios têxteis, mantas, tecidos e fios trançados.

No caso das matrizes cimentícias, as fibras de vidro geralmente são adicionadas para

produção de elementos estruturais de seção delgada, especialmente painéis de fechamento. A

função das fibras, neste caso, é de promover maior estabilidade dimensional e aumentar a

resistência e o módulo de elasticidade nas idades iniciais (BENTUR e MINDESS apud

GARCEZ, 2005).

2.2.2 Fibras sintéticas

As fibras sintéticas são fibras derivadas de polímeros orgânicos, resultantes de pesquisas

desenvolvidas na indústria petroquímica e têxtil. Entre as principais fibras sintéticas estão às

fibras acrílicas, de poliamidas aromáticas (aramida), de nylon, de poliéster, de polietileno, de

polipropileno e de carbono. Possuem diâmetro variando entre 0,02 mm a 0,38 mm.

As fibras sintéticas são produzidas em uma grande variedade de formas. Algumas das

principais características das fibras sintéticas são o baixo módulo de elasticidade, grande

deformação, a boa resistência a álcalis e baixo custo. Suas desvantagens principais são: baixa

resistência ao fogo, sensibilidade à luz solar e aderência limitada à matriz. Como estas fibras

trabalham embebidas na matriz, são bastante minimizados os efeitos da sensibilidade à luz e

da resistência ao fogo. Para contornar o problema da aderência com a matriz, pode-se

adicionar micro agregados e aditivos (RESENDE, 2003).

As fibras de aramida apresentam alto módulo de elasticidade e, quando incorporada às

matrizes de concreto de cimento Portland, na forma de pequenos segmentos, apresenta

excelente desempenho, particularmente no incremento da rigidez, resistência ao impacto e

comportamento a flexão dos compósitos (BENTUR e MINDISS apud GARCEZ, 2005).

30

Já as de polipropileno apresentam baixo modulo de elasticidade, grande capacidade de

deformação, boa resistência aos álcalis e baixo custo. Estas fibras costumam ser utilizadas

para o controle da microfissuração durante o endurecimento da pasta de cimento, em

estruturas de grande área superficial, tais como pisos industriais e pavimentos, sendo

recomendadas adições inferiores a 0,3% do volume (BENTUR e MINDISS apud GARCEZ,

2005).

2.2.3 Fibras naturais

Entre as principais fibras naturais utilizadas no reforço de matrizes cimentícias encontram-se

as de sisal, coco, bagaço de cana-de-açúcar, bambu e juta, entre outras. Sob o ponto de vista

ambiental e econômico, o emprego de fibras naturais é vantajoso, em função de custo

reduzido, do baixo consumo de energia necessário para sua produção e do caráter renovável

do material de origem. No entanto, em relação à durabilidade dos concretos reforçados com

este tipo de fibra, têm-se observado problemas devido à falta de estabilidade dimensional e da

possibilidade de degradação em curto espaço de tempo das fibras em presença de umidade

(TEZUKA apud GARCEZ, 2005).

De acordo com Bauer apud Acetti e Pinheiro (2000), as fibras naturais têm o inconveniente de

poderem ser atacadas por microorganismos, que acabam deteriorando todo o conjunto matriz-

fibra, quando não forem convenientemente tratadas. Ainda com relação à durabilidade desses

concretos, Tezuka (1999) cita que tem havido problemas devido à pequena estabilidade

dimensional causada pela variação de umidade das fibras.

2.2.4 Fibras metálicas

Este grupo é composto pelas fibras de aço. Por serem as mais eficazes, as fibras metálicas são

as mais utilizadas no concreto, principalmente as de aço. O intuito da utilização deste tipo de

fibra é aumentar a tenacidade, resistência à flexão, resistência ao impacto e fadiga e o controle

da fissuração do compósito.

31

A NBR 15530:2007 - Fibras de Aço para Concreto – Especificação, apresenta uma

classificação para as fibras de aço, correlacionando-a aos requisitos e tolerâncias específicas

do material. São previstos na norma três tipos básicos de fibras em função de sua

conformação geométrica:

Tipo A: fibra de aço com ancoragens nas extremidades

Tipo C: fibra de aço corrugada

Tipo R: fibra de aço reta

A Tabela 2.1 apresenta esquematicamente a configuração geométrica dos referidos tipos de

fibras previstos pela NBR 15530:2007, bem como suas respectivas classes. Existem três

classes previstas as para fibras de aço segundo a norma, as quais foram definidas segundo o

aço que deu origem às mesmas:

Classe I: fibra oriunda de arame trefilado a frio

Classe II: fibra oriunda de chapa laminada cortada a frio

Classe III: fibra oriunda de arame trefilado e escarificado

Esta classificação, além de definir o tipo de aço utilizado na produção da fibra, irá determinar

também a forma da seção transversal, o que proporcionará condições de definir os requisitos

geométricos finais da mesma em conjunto com o nível de resistência mínima do aço. Apesar

dessa classificação não tipificar as fibras em função do desempenho, seja quanto à

trabalhabilidade ou mesmo quanto à tenacidade, ao adotar esta classificação possibilita

estabelecer requisitos mínimos que poderão ser correlacionados com o desempenho final do

CRFA.

32

Tabela 2.1 - Classificação e geometria das fibras de aço.

Classificação e geometria das fibras de aço para reforço de concreto

Tipo

(Geometria) Classe da Fibra Geometria

A

I

II

B

I

II

III

C

I

II

Fonte: NBR 15530:2007. FIGUEIREDO, CECCATO, TORNERI, e NUNES (1998).

As fibras de aço são as que possuem maior variedade de formas e seção. As de seção

transversal circular possuem diâmetros da ordem de 0,25 mm a 0,76 mm e comprimento entre

10 mm e 75 mm. As fibras de aço achatadas têm seção transversal variando entre 0,15 mm a

0,41 mm de espessura, por 0,25 mm a 0,90 mm de largura. As fibras de aço onduladas e

deformadas são disponíveis tanto onduladas em todo o comprimento, quanto somente nas

extremidades. Para facilitar seu manuseio e mistura as fibras de aço podem ser coladas umas

as outras com colas solúveis em água, formando feixes de 10 a 30 fibras.

Deve-se ressaltar que, não é possível garantir o bom desempenho de um CRFA apenas

usando-se uma fibra de boa qualidade, mas verificando como a mesma foi corretamente

33

especificada, dosada e o controle do material feito segundo o recomendado pela boa técnica.

Assim, é se suma importância o controle das propriedades do concreto no estado fresco,

principalmente a sua trabalhabilidade que é reduzida na incorporação da fibra. Esta redução é

influenciada pelo fator de forma da fibra, pela geometria da fibra, pela fração volumétrica

adicionada, pelo traço de concreto e pelas características da interface fibra-matriz (ACI 544

1R, 1996) e, portanto, algumas adaptações na dosagem das matrizes podem ser exigidas, de

maneira que seja assegurada uma adequada dispersão das fibras adicionadas.

2.3 A INTERAÇÃO FIBRA MATRIZ

Conforme discutido no item 2.1, o concreto é um material compósito que normalmente

contém microfissuras na zona de transição entre a matriz e os agregados graúdos, sendo

necessária pouca energia para que ocorra o aumento destas fissuras, justificando a sua

fragilidade, como explica Mehta e Monteiro, (1994).

Pesquisas realizadas há quarenta anos, pela comunidade técnica científica através dos estudos

de Romualdi e Mandel (1964), que utilizando conceitos da mecânica da fratura, previram que

a resistência a tração do concreto, na formação da primeira fissura, poderiam ser

significativamente melhorada com a adição de pedaços curtos de arame metálico. Mostrando

que a adição de fibra ao concreto modifica alguma de suas propriedades como tenacidade e

resistência ao impacto, transformando o concreto com comportamento frágil em um material

de comportamento pseudodúctil. E é esta a principal contribuição da adição de fibras ao

concreto (BENTUR e MINDESS apud NUNES, 2005).

As fibras de aço, quando adicionadas ao concreto, dificultam a propagação das fissuras devido

ao seu elevado módulo de elasticidade. Pela capacidade portante pós-fissuração 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).

34

Deve-se lembrar que o concreto, como um material frágil, apresenta-se sempre susceptível à

concentração de tensões quando do surgimento e propagação de uma fissura a partir do

aumento da tensão a ele imposta, conforme o apresentado na Figura 2.2 - A.

As fibras funcionam como ponte de transferência de tensões após a fissuração da matriz,

minimizando a concentração de tensões nas extremidades das mesmas, conforme o ilustrado

na Figura 2.2-B. É nesta fase que as fibras têm sua ação efetiva, uma vez que a maior parte do

trabalho total para a ruptura do compósito se da através da energia dissipada na ruptura da

aderência entre a fibra e a matriz de concreto, e posterior arrancamento das fibras,

controlando assim a propagação de fissuras. Assim, a fragilidade característica do concreto é

reduzida passando a ter um comportamento pseudodúctil, apresentando uma capacidade de

suporte pós-fissuração, permitindo uma redistribuição de esforços no material aumentando

sua capacidade de suporte á fadiga e ao impacto e em contrapartida sua durabilidade

(NUNES, 2005).

Figura 2.4 - Esquema de concentrações de tensões no concreto A - sem adição de

fibra; B - com adição de fibras.

Fonte: FIGUEIREDO (2000).

35

Segundo Nunes (2005), a ação das fibras na fase pós-fissuração do concreto é abordada, sob

dois aspectos: primeiro, o entendimento da baixa resistência da matriz quando tracionada;

segundo, o comportamento do compósito após a adição das fibras na matriz.

Embora o concreto seja o material estrutural mais amplamente empregado, a sua estrutura é

heterogênea e altamente complexa e antes de qualquer solicitação, já possui inúmeras

microfissuras, vazios e descontinuidades que permanecem instáveis. Isto porque dois

constituintes da estrutura, a pasta e a zona de transição estão sujeitos a modificação com o

tempo, umidade ambiente e temperatura (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

Alguns desses efeitos negativos são formados na zona de transição entre o agregado e a pasta,

outras decorrentes da própria mistura do material, com a inclusão de bolhas de ar, ou ainda

decorrente de tensões internas induzidas pela retração restringida da pasta de cimento pelo

agregado. O fato é que estas descontinuidades são iniciadoras e concentradoras de fissuras

quando do carregamento do material (BRANDT, apud NUNES, 2005).

Uma das soluções mais empregadas pela comunidade técnica cientifica para melhorar o

desempenho da matriz quando submetida a esses efeitos negativos, consiste na adição de

fibras ao concreto. As fibras agem com pontes de transferência de tensões entre as bordas

destes segmentos, sendo as forças transmitidas entre a fibra e a matriz por aderência, dando

origem às chamadas “costuras” das fissuras, minimizando a concentração de tensões nas

extremidades da mesma, evitando assim a ruptura brusca.

A aderência fibra-matriz depende de vários fatores como: atrito fibra-matriz, ancoragem

mecânica da fibra na matriz, adesão físico-química entre os materiais e a dimensão do

agregado. Estes fatores são influenciados pelas características das fibras (volume; módulo de

elasticidade; resistência; geometria e orientação) e características da própria matriz

(composição; condição de fissuração da matriz e propriedades físicas e mecânicas).

36

2.3.1 Teor de fibras

A quantidade de fibras presente na matriz possui grande influência nas propriedades do

CRFA, pois à medida que se aumenta o consumo de fibras verificam-se duas situações

distintas: a primeira está relacionada ao significativo aumento da tenacidade quando utilizado

teores adequados de fibras e à segunda está relacionada à incorporação de altos teores de

fibras na matriz afetando a mobilidade da mistura e consequentemente a sua trabalhabilidade.

Provocando um impacto negativo na resistência mecânica do mesmo.

A influência do teor de fibras nas propriedades do CRFA pode ser facilmente constatada

através dos estudos realizados por Mehta e Monteiro, (2008), que argumenta que produtos

reforçados com fibras não apresentam melhora substancial na resistência a tração, se

comparado a misturas similares sem fibras. Entretanto pesquisas recentes, com emprego de

microfibras, parecem indicar o contrário (BERNARDI, 2003). Esta aparente contradição pode

estar associada ao fato de que a incorporação de fibras normalmente provoca impacto sobre a

trabalhabilidade.

Historicamente, quando as fibras eram adicionadas à mistura, ocorria incorporação de ar, o

que, associado aos problemas de modelagem e distribuição inadequada das fibras na matriz,

acabava tendo reflexos negativos sobre a resistência.

No entanto com o advento da evolução tecnológica dos aditivos plastificante e

superplastificante e com dosagens adequadas está sendo possível obter misturas trabalháveis,

com pouca incorporação de ar e boa distribuição das fibras na matriz. Desta forma, se

justificaria o fato de que o efeito final da adição de fibras, em termos de acréscimo de

resistência, se tornou mais positivo.

2.3.2 Fator de forma

O fator de forma, ou relação de aspecto, é um dos principais parâmetros de caracterização de

uma fibra, representa a razão entre o comprimento da fibra e o seu diâmetro equivalente

37

(diâmetro da seção circular que tem a mesma área da seção transversal da fibra), como ilustra

a Figura 2.5.

Figura 2.5 - Conceituação de fator de forma da fibra.

Fonte: NUNES, (2005).

Este índice tem sido usualmente empregado como fator determinante por ser capaz de indicar

com apenas um número a eficiência da fibra para a melhora da tenacidade do compósito.

No entanto, quanto maior for o fator de forma, maior será também a influência da fibra na

perda de fluidez do material. Isto ocorre pelo fato de se ter uma elevada área específica, que

demanda uma grande quantidade de água de molhagem aumentando o atrito interno do

concreto e reduzindo a sua mobilidade. Figueiredo, (2000), afirma ser difícil conseguir uma

trabalhabilidade razoável em concretos com fibras cuja relação de aspecto é superior a 100.

2.3.3 Volume crítico

O incremento da resistência a flexão e conseqüente aumento da capacidade portante pós-

fissuração proporcionada pelas fibras depende não somente do seu comprimento mais também

do volume de fibras imersas no concreto, dando margem para o estudo de certo volume

“crítico” de fibras.

O volume de fibras é definido por Figueiredo (2000) como a concentração de fibras (em

volume) acima da qual se consegue manter a capacidade portante após a ruptura da matriz. Ou

seja, uma vez acontecendo à ruptura da matriz o CRFA continuará suportando carregamento.

38

A Figura 2.6 apresenta as curvas de carga por deflexão em prismas de concretos com fibras de

aço, rompidos à flexão. Como se pode observar na figura, existe um trecho elástico linear

inicial, correspondente ao estágio pré-fissuração da matriz do compósito, e outro trecho,

similar a um patamar de escoamento, onde é possível diferenciar o comportamento do CRFA

com teores superiores, inferiores e iguais ao volume crítico de fibras.

Figura 2.6 - Diagramas carga x flecha obtidos nos ensaios de flexão de prismas de concreto

com fibras em teores abaixo (A), acima (B) e igual (C) ao volume crítico.

Fonte: FIGUEIREDO, ( 2000).

O cálculo do volume crítico pode ser feito a partir de modelos que estimam a contribuição das

fibras na rigidez da matriz após a fissuração. Figueiredo (2000) faz comentários a um modelo

proposto por Aveston, Cooper e Kelly (1971), que focaliza um compósito ideal, com fibras

contínuas e alinhadas à direção do esforço principal. Obviamente este modelo não representa

com precisão a realidade onde as fibras são descontinuas e distribuídas aleatoriamente. Para

corrigir estes desvios são normalmente utilizados os chamados fatores de eficiência, que

permitem uma maior aproximação do volume crítico teórico e aquele obtido

experimentalmente. Após a introdução destes coeficientes o autor estima em 0,91% o volume

crítico para o caso de fibras de aço.

Segundo Shah apud Nunes (2005) o volume crítico para as fibras de aço é da ordem de 1%

em volume (cerca de 80 Kg/m³ de concreto), valor que está na mesma ordem de grandeza do

valor calculado analiticamente por AVESTON, COOPER e KELLY (1971).

39

2.3.4 Comprimento crítico

De acordo com Figueiredo (2000), o comprimento crítico pode ser definido como um

mecanismo de transferência de tensões entre a fibra e a matriz, a partir do qual a tensão de

aderência suporta cargas maiores podendo atingir níveis tão elevados que causem a sua

ruptura. Em linhas gerais, as fibras atuam como ponte de transferência após as primeiras

fissuras e à medida que as tensões de aderência superam a resistências de aderência, a fibra

perde seu poder de transferência e é arrancada da matriz. Assim a adoção de um valor de

comprimento crítico acima do qual o estado limite último se dá por ruptura da fibra aumentará

sua capacidade de suporte na flexão do compósito e consequentemente sua tenacidade.

Considerando-se apenas a questão da trabalhabilidade, pode-se inferir que é recomendável

adotar fibras de menor comprimento, reduzindo-se, assim, a probabilidade da ocorrência de

elevadas concentrações de fibras. Entretanto, como visto acima o comprimento das fibras

quando usado de forma correta ajuda a aumentar a tenacidade do concreto.

2.3.5 Distribuição das fibras

Os principais fatores que influenciam na dispersão das fibras no concreto são o seu fator de

forma, dimensão do agregado, teor de fibras e o procedimento de adição, e qualquer

deficiência nesses parâmetros intensifica a probabilidade de formação de novelos provocando

uma não uniformidade aumentando a quantidade de vazios e reduzindo a trabalhabilidade.

Segundo Bentur e Mindess apud Bastos, (1999),

O arranjo das fibras nos compósitos pode assumir várias geometrias em

função da forma das fibras individuais e da sua dispersão na matriz.

Podendo-se apresentar segundo três formas distintas: arranjo

unidimensional, arranjo bidimensional e arranjo tridimensional. Conforme se

observa na Figura 2.7 o arranjo das fibras pode ser contínuo, com fibras

40

longas (a, c) ou discreto, com fibras curtas (≤ 50 mm de comprimento) (b,

d). Nos concretos, as fibras normalmente utilizadas são discretas e curtas e

tendem a se orientar de forma dispersa e não-uniforme.

Figura 2.7 - Arranjos possíveis das fibras nos compósitos.

Fonte: BENTUR & MINDESS, (1990).

Nos concretos, as fibras normalmente utilizadas são discretas e curtas e tendem a se orientar

de forma dispersa e não-uniforme. A uniformidade da distribuição das fibras depende muito

do processo de mistura, lançamento e adensamento e, na prática, a distribuição uniforme é

raramente obtida.

De forma geral, as fibras utilizadas no reforço da matriz no sentido de inibir o processo de

fissuração devem apresentar boa resistência à tração e possibilitar uma dispersão uniforme e

uma orientação aleatória por toda a massa de concreto, produzindo assim maior uniformidade

nas propriedades de resistência do compósito.

O problema consiste então em introduzir volume suficiente de fibras, uniformemente disperso

na matriz, de forma a garantir as melhorias desejadas para o comportamento mecânico do

material. Porém, deve-se ter atenção com a trabalhabilidade da mistura, uma vez que a

introdução de fibras causa considerável aumento na coesão do concreto. Isto ocorre porque as

fibras possuem grande superfície especifica e uma geometria distinta dos agregados,

41

aumentando com isto o atrito interno do concreto e diminuindo a fluidez e a mobilidade da

mistura (BENTUR e MINDESS apud NUNES, 2005).

2.4 PROPRIEDADES DO CONCRETO COM FIBRA DE AÇO

2.4.1 Trabalhabilidade

Um dos principais efeitos da adição de fibras de aço no concreto, em seu estado fresco,

consiste na redução da trabalhabilidade, uma vez que as fibras tendem a enrijecer a mistura

provocando perda de homogeneidade e mobilidade. Esta redução é proporcional a

concentração volumétrica de fibras no concreto, isto porque, ao se adicionar fibra ao concreto

está se adicionando também uma grande área superficial, que demanda água de molhagem

para fluidificar a mistura. Assim, parâmetros como: teor de fibra, fator de forma, volume

crítico, da dimensão máxima característica e granulometria do agregado carecem de cuidados

com relação à dosagem de forma a assegurar uma maior dispersão de fibra na matriz

(FIGUEIREDO apud GARCEZ, 2005).

Devido às grandes interferências provocadas nas propriedades do concreto, no seu estado

endurecido, a dosagem do concreto com fibra no estado fresco deve ser efetuada, de forma a

garantir uma maior facilidade de ser misturado, manuseado, transportado e o mais importante,

colocado nos moldes e consolidado com perda mínima de homogeneidade e o mínimo de

incorporação de ar (LOBÃO, 2005).

O ACI( COMMITTEE 544. 3R – ,2000), fornece algumas recomendações de dosagem e

alguns métodos considerados adequados para avaliar a trabalhabilidade do CRFA como

mostra a tabela 2.2.

42

Tabela 2.2 - Recomendações para dosagem de concreto reforçado com fibras de aço.

Dmáx 9 mm 19 mm 38 mm

Cimento (Kg/m³) 356 - 593 297 - 534 279 - 415

Relação a/c 0,35 - 0,45 0,35 - 0,50 0,35 - 0,55

Porcentagem de finos 45 - 60 45 - 55 40 - 55

Porcentagem de ar incorporado 4 - 8 4 - 6 4 - 5

Volume de fibras (Kg/m³)

Fibras deformadas 31 - 78 24 - 63 16 - 55

Fibras Lisas 63 - 157 47 - 126 31 - 110

Fonte: (ACI, 1993).

Existem três métodos para a avaliação da trabalhabilidade no concreto com fibras

recomendados pela (ACI 544.3R, 1993): Abatimento de Tronco de Cone (ABNT – NBR

7223: 1992), Vibração e Abatimento de Cone Invertido (ASTM C995, 2001) e o Ensaio VeBe

(ABNT – NBR 9606: 1992) (GOSSI, 2006).

No entanto no compósito, as fibras têm, normalmente, a tendência de reduzir a

trabalhabilidade da mistura, e faz com que ela pareça sem trabalhabilidade quando imóvel,

apesar da mesma poder responder bem à vibração. Sob vibração este efeito pode desaparecer,

e uma mistura de concreto reforçado com fibras pode ser manuseada quase que da mesma

forma que o concreto simples em termos de fluidez. Conseqüentemente, os ensaios de

trabalhabilidade baseados em condições estáticas, como o ensaio de abatimento de tronco de

cone, podem levar a resultados inadequados, uma vez que o concreto é de fato trabalhável

quando vibrado (BENTUR e MINDESS, 1990).

Outro fato que restringe o uso do ensaio de Abatimento de Tronco de Cone reside na adoção

de elevados valores para o abatimento, o que pode causar segregação das fibras (CECCATO,

1998), o que pode reduzir à eficiência do concreto na superfície, dando origem a fissura nessa

região.

43

Desta maneira, é geralmente recomendado que sejam usados testes de trabalhabilidade nos

quais efeitos dinâmicos estejam envolvidos, com o fim de avaliar as propriedades da mistura

fresca reforçada com fibras enquadrando-se para esse fim os ensaios de Vibração e

Abatimento de Cone Invertido e o VeBe (TOLEDO FILHO, 1997).

CECCATO (1998) destaca que o ensaio de cone invertido não é recomendável para avaliar a

trabalhabilidade de concretos com fibras, devido a duas razões:

se o concreto é muito plástico acaba passado pela extremidade inferior aberta do cone

invalidando o ensaio;

se o concreto é muito coeso acaba por entupir a mesma extremidade inferior de modo a

impossibilitar a obtenção de qualquer resultado do ensaio.

Assim o método mais indicado para avaliar a trabalhabilidade no concreto com fibras é o

ensaio VeBe (Figura 2.8). Ele determina a trabalhabilidade e a mobilidade do compósito sob

vibração.

Figura 2.8 - Ensaio do tempo de VeBe na mistura: (a) moldagem do tronco de cone; (b)

tronco de cone antes da vibração; (c) final do ensaio de tempo de VeBe.

Fonte: Lopes (2005).

O índice VeBe é o tempo necessário para remodelar o concreto contido no equipamento, da

forma de tronco de cone para a cilíndrica. Quanto maior o índice VeBe, menor a

trabalhabilidade do concreto . A Figura 2.9 mostra a influência do tamanho do agregado e do

teor de fibra no índice VeBe. Esta figura indica que, a medida que se aumenta o teor de fibras

(a) (b) (c)

44

para dois tipos de agregado distinto, aumenta-se o tempo de compactação dado pelo ensaio

VeBe. Este aumento é tanto maior quanto maior for à concentração da fibra.

Figura 2.9 - Efeito da dimensão do agregado e do teor de fibra na trabalhabilidade.

Fonte: (Mehta e Monteiro, 2008).

2.4.2 Resistência à compressão

As fibras têm pouca influência na resistência à compressão do CRFA (BENTUR e

MINDESS, 1990). Historicamente não há um consenso sobre os possíveis efeitos da adição

de fibras no ganho de resistência do concreto, podendo até mesmo em alguns casos provocar

redução nos valores medidos para essa propriedade. Esta redução pode não ser devido à

adição de fibras ao concreto e sim à adição de mais água para aumentar a trabalhabilidade do

mesmo (FIGUEIREDO, 2000).

Segundo Mehta e Monteiro, (2008) estudos realizados por Shah e Rangan apresentados na

Tabela 2.3 mostram que a adição de fibras em quantidades constante (1% em volume),

variando o comprimento da fibra de 6,5mm para 25mm, resulta no aumento tanto da

resistência como da tenacidade. Entretanto o aumento na tenacidade é de uma ordem de

grandeza enquanto que o de resistência é apenas moderado.

45

Tabela 2.3 - Influência do aumento da relação de aspecto na resistência e na tenacidade do

concreto.

Fonte : MEHTA e MONTEIRO, (2008).

Independentemente da incerteza quanto ao ganho da resistência à compressão do CRFA, o

real objetivo da adição de fibras de aço não é promover alterações nessa propriedade, podendo

considerá-la, como uma propriedade secundária, e sim melhorar o comportamento pós-

fissuração, permitindo que o concreto deforme bem mais quando tracionado, ou seja, no

aumento da capacidade de absorção de energia do concreto (BENTUR e MINDESS apud

KAEFER, 2000).

2.4.3 Resistência à tração

Geralmente a resistência a tração do CRFA é da mesma ordem das dos concretos sem fibras

(2 a 4 MPa). Contudo um aumento na resistência a tração no CRFA se faz sentir somente em

situações específicas quando se criam condições favoráveis, como, por exemplo:

volume de fibras: volume elevados (geralmente, acima de 2%).

tipos de fibras: fibras de alto módulo de elasticidade e fibras com elevado fator de forma.

qualidade da matriz de concreto: matriz com maior aderência às fibras.

alinhamento das fibras: fibras alinhadas na direção de tração.

dosagem: processo de mistura adotado.

Efeito da relação de aspecto

Tipo de reforço Relação de

aspecto L/D

Resistência

relativa

Tenacidade

relativa

Fibras distribuídas

ao acaso

0 1,0 1,0

25 1,5 2,0

50 1,6 8,0

75 1,7 10,5

100 1,5 8,5

46

Estudos realizados por BENTUR e MINDESS, (1990) ajudam a evidenciar a contribuição

desses parâmetros no aumento da resistência à tração, segundo o autor um volume de 5% de

fibras lisas e retas de aço orientadas na direção da tração pode acarretar um aumento nessa

resistência de até 133%. Entretanto quando as fibras são colocadas aleatoriamente, este

aumento chega ao máximo a 60%.

2.4.4 Resistência à flexão

Normalmente o efeito das fibras de aço é mais significativo na flexão do que na resistência à

compressão ou até mesmo à tração. Isto ocorre devido ao comportamento pseudodúctil

desenvolvido pelo concreto, cuja distribuição de tensões e deformações fica alterada após a

introdução das fibras. Dados têm mostrado que a resistência à flexão do CRFA é de cerca de

50 a 70% maior que a resistência à flexão de um concreto não reforçado (GARCEZ, 2005).

Como conseqüência da melhor distribuição de tensões e deformações provocada pela

introdução das fibras o aumento da resistência a flexão, está diretamente ligado ao volume,

relação de aspecto e geometria da fibra. A Figura 2.10 mostra a curva carga-deflexão de uma

viga submetida à flexão com vários percentuais volumétricos de fibras. Nota-se que à medida

que o percentual aumenta em relação ao volume crítico, há um aumento da ductilidade.

Figura 2.10 - Curva típica carga x deflexão de vigas de concreto com fibras.

Fonte: (MARKOVIC apud SIMPLICIO, 2006).

47

2.4.5 Tenacidade à flexão

Como visto nos itens anteriores sobre a propriedade do CRFA, puderam-se constatar os

principais efeitos da adição de fibras nas propriedades do concreto. Por fim, resta avaliar,

conforme mostra a Figura 2.11 a principal vantagem da adição das fibras ao concreto: o

aumento da capacidade de absorção de energia em flexão (tenacidade à flexão) (GROSSI,

2006).

Figura 2.11 - Melhora relativa das várias propriedades do concreto reforçado com fibra de

aço.

Fonte: (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A tenacidade à flexão é definida como a área abaixo da curva carga deflexão medida no

ensaio de flexão. Estas curvas podem variar muito de acordo com o volume e as

características das fibras. Fibras com melhores características de ancoragem, por exemplo,

fibras com ancoragem mecânica ou com relações de aspecto altas, fornecem maiores valores

de tenacidade do que fibras lisas e retas, com a mesma concentração de volume conforme

mostra a Figura 2.12. O impacto e a resistência à fadiga do concreto estão relacionados à

tenacidade a flexão e também aumentam consideravelmente (BENTUR e MINDESS apud

LOPES, 2005).

48

Figura 2.12 - Influência do reforço com fibras de aço na resistência à primeira fissura.

Fonte: (MEHTA e MONTEIRO, 2008).

49

3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

Como explicitado no capítulo 1, a presente pesquisa tem como objetivo analisar o

comportamento do concreto no estado fresco quanto à incorporação de fibras de aço, para tal,

neste capítulo serão descritos os procedimentos utilizados na pesquisa, desde a caracterização

dos materiais, determinação de traço, teor de fibras até os procedimentos de ensaio e

consequentemente a realização do mesmo.

Buscando atingir o objetivo proposto, subdividimos a pesquisa em 3 etapas:

Figura 3.1 - Estratégia da Pesquisa

Consequentemente o Capítulo 2, forneceu a base teórica para a escolha dos parâmetros que

seriam variados para geração da dosagem do compósito. A partir destas considerações,

desenvolveram-se as estratégias para a realização da pesquisa, definindo que a influência da

incorporação da fibra de aço na trabalhabilidade será analisada, relacionando o seu

comportamento em conjunto a diferentes tipos de agregados.

• Areia, Brita

• Cimento Portland

• Fibras de Aço

Caracterização dos materiais

• Dosagem

Determinação do traço

•Ensaio VeBe

Esaio de trabalhabilidade

50

3.1 SELEÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

3.1.1 Cimento Portland

Em função da sua disponibilidade foi utilizado como material aglomerante o cimento Portland

do tipo CP II Z 32 – RS (cimento Portland com adição de pozolana – resistente ao sulfato).

Este material é fabricado pela Companhia de Cimento Poty e de acordo com NBR 5731/91

possui as seguintes especificações técnicas:

Tabela 3.1 - Características físicas e mecânicas do cimento Portland

Finura Tempo de Pega Resistência à compressão

(MPa)

Resíduo na # 75mm

(%)

Área Específica

m²/Kg

Ínicio

(h)

Fim

(h)

1º

dia

3º

dia

7º

dia

28º

dia

≤ 12,0 ≥ 260 ≥ 1 ≤ 10 - ≥ 10 ≥20 ≥ 32

Fonte: NBR 5731/ 91.

A caracterização deste material foi embasada na NBR 11578 / 91 - Cimento Portland -

Determinação da finura por meio da peneira 75 m (nº 200).

A finura do cimento é uma propriedade relacionada com o tamanho máximo dos grãos do

produto sendo um dos fatores governantes para o aumento da reação de hidratação do

concreto, diminuição da exsudação e aumento da trabalhabilidade e coesão entre os grãos

(MEHTA e MONTEIRO, 2008).

A tabela 3.2 apresenta os dados colhidos no ensaio para a determinação da finura do cimento

Portland, a qual é determinada pela NBR 11578/91 pelo seguinte modelo matemático:

Onde:

51

F é o índice de finura do cimento, em porcentagem,

R é o resíduo de cimento na peneira de 75mm (#200), em gramas,

C é o fator de correção da peneira utilizada no ensaio, devendo estar compreendido no

intervalo 1,00±0,20 g e,

M a massa de cimento em gramas.

Tabela 3.2 - Determinação do resíduo na peneira Nº 200

Massa Inicial (g) Massa Final (g) Fator de Correção Finura (%)

50 0,71 1,20 1,70

3.1.2 Fibras de aço

Para pesquisa foram utilizados fibras de aço Dramix®, RC 80/60 BN, produzidas pela

empresa Belgo Bekaert Arames/ Grupo Acelor Mittal.

Segundo o fabricante a letra R usada para a nomenclatura indica dupla ancoragem nas

extremidades. A letra C indica que as fibras são coladas, o primeiro número indica o fator de

forma e o segundo o comprimento da fibra. A letra B indica aço claro, sem cobrimento e a

letra N indica que o aço tem baixo teor de carbono (Belgo,2009).

Tabela 3.3. Características da fibra de aço Dramix

Fibra Comprimento

(mm)

Diâmetro

(mm)

Fator de

Forma

Resistência do Arame

(N/mm²)

Fibras /

Kg

RC 80/60

BN 60 0,75 80 1100 4600

Fonte: Belgo Bekaert Arames/ Grupo Acelor Mittal.

52

3.1.3 Agregado Graúdo

Nesta pesquisa foram utilizadas diferentes classes de pedra britada. Estes foram coletados do

estoque existente no Laboratório de Materiais de Construção da UEFS. Os agregados graúdos

foram lavados e secos em estufa e em seguida submetidos ao ensaio de caracterização. O

peneiramento foi realizado conforme a NBR NM 248:2003 e classificado de acordo com as

graduações prescritas pela NBR 7211:2005 que estabelece os limites da composição

granulométrica do agregado graúdo

Os dados obtidos do agregado graúdo serão apresentados abaixo através da tabela 3.4, tabela

3.5 e tabela 3.6.

Tabela 3.4. Análise Granulométrica do agregado graúdo (NBR NM 248:2003)

Abertura da peneira (mm) 19,00 12,5 9,50 6,30 4,75 2,36 < 2,36

(%) retida média 0,00 0,00 0,00 16,00 37,00 44,00 3,00

(%) retida acumulada 0,00 0,00 0,00 16,00 53,00 97,00 100,00

Dimensão máxima característica (mm) 9,50

Massa específica (g/cm³) 2,67

Absorção (%) 0,55

Tabela 3.5 - Análise Granulométrica do agregado graúdo (NBR NM248:2003).

Abertura da peneira (mm) 19,00 12,5 9,50 6,30 4,75 2,36 < 2,36

(%) retida média 0,00 16,00 51,00 30,00 3,00 0,00 0,00




Absorção (%) 0,22

53

Tabela 3.6 - Análise Granulométrica do agregado grúdo (NBR NM248:2003).

Abertura da peneira (mm) 25,4 19,00 12,5 9,50 6,30 4,75 <4,75

(%) retida média 0,00 6,00 81,00 12,00 1,00 0,00 0,00




Absorção (%) 0,07

Para cada agregado foram caracterizados além da sua composição granulométrica alguns

parâmetros como dimensão máxima característica, massa específica. Vale salientar a

importância da determinação desses parâmetros uma vez que deve haver uma compatibilidade

dimensional entre o agregado e a fibra. Não sendo recomendado o uso de agregado com

diâmetro máximo superior a 19 mm (ACI, 1993).

Através dos resultados da composição granulométrica foi possível traçar o gráfico com a

curva granulométrica dos agregados graúdos, com seus respectivos limites inferior e superior

como é mostrado nas Figuras 3.2, Figuras 3.3 e Figuras 3.4., onde é possível notar que as

composições granulométricas dos agregados graúdos não se encaixaram dentro da faixa

prescrita pela NBR 7211:2005. Entretanto pode-se observar que todos os materiais

apresentaram uma distribuição continua dos grãos, o que permite um maior entrosamento dos

grãos proporcionando um maior grau de empacotamento entre as partículas do compósito.

54

Figura 3.2 - Curvas granulométricas do agregado graúdo e respectiva Zona inferior e superior

especificada pela NBR 7211 (2005).



0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1,00 10,00

% R

etid

a A

cum

ula

da

Aberturas das Peneiras (mm)

Agregado Graúdo Zona Granulométrica Inferior (4,75/12,5) Zona Granulométrica Superior (4,75/12,5)

2,36 4,75 9,56,3 12,4 19,0 25,4Fundo

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1,00 10,00

% R

etid

a A

cum

ula

da



Fundo 4,75 6,3 9,5 19,0 25,412,4 37,5

55



3.1.4 Agregado Miúdo

De acordo com a NBR NM 248:2003 é classificado como agregado miúdo a área de origem

natural ou resultante da britagem de rochas estáveis ou mistura de ambas cujos grãos passam

na peneira 4,75 mm e ficam retidos na peneira 0,75 mm.

O agregado miúdo utilizado foi à areia lavada coletada no estoque existente no Laboratório de

Materiais de Construção da Universidade Estadual de Feira de Santana (UEFS), cujas

características são apresentadas na tabela abaixo.

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1,00 10,00

% R

etid

a A

cum

ula

da



Fundo 4,75 6,3 9,5 12,4 19, 25,4 37,5

56

Tabela 3.7. - Característica do agregado Miúdo.

Abertura da peneira (mm) 6,30 4,75 2,36 1,18 0,60 0,30 0,15 <0,15

(%) retida média 0,00 0,00 6,00 17,00 37,00 33,00 5,00 1,00

(%) retida acumulada 0,00 0,00 6,00 23,00 60,00 94,00 99,00 100,00



Através dos resultados da composição granulométrica foi possível traçar o gráfico com a

curva granulométrica do agregado miúdo, com seus respectivos limites inferior e superior

como é mostrado nas Figuras 3.5, onde podemos verificar que este material se enquadra na

faixa prescrita pela NBR 7211:2005 além de possuir uma distribuição contínua dos grãos.

Figura 3.5 - Curvas granulométricas dos agregados miúdos e o respectivo limite inferior e

superior e especificada pela NBR 7211 (2005).

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

1 10

% R

etid

a ac

um

ula

da

Abertura da peneira (mm)

Agregado Miúdo Utilizável Inferior Utilizável Superior Ótima Inferior Ótima Superior

9,50,1Fundo 0,3 0,6 1,18 2,36 4,75 6,3

57

3.1.5 Água de amassamento

Nesta pesquisa o lubrificante hidráulico utilizado foi à água potável disponível na rede local

de abastecimento.

3.1.6 Determinação do traço de concreto

A determinação do traço adotado nesta pesquisa obedeceu os criterios preconizado pelo

Roteiro Prático para a Dosagem dos Concretos Estruturais em conjunto com as

recomendações da Dramix, visto que a este trabalho propõe obter um dosagem que

proporcione ao concreto no estado fresco uma maior mobilidade e distribuição de seus

constituites em especial as fibras de aço. A fase experimental parte do principio que são

necessários três pontos para poder montar o diagrama de dosagem, que correlaciona a

resistência a compressão, relação água/cimento, traço e consumo de cimento (HELENE e

TERZIAN, 1993).

Considerando que algumas variaveis são determinantes para a dosagem adequada do concreto

adotamos alguns parâmetros recomendados pelo fabricante de fibras de aço a Dramix.

As recomendações do fabricante das fibras de aço Belgo Bekaert Arames são:

Utilizar um teor de argamassa de, no mínimo, 50%;

Aplicar relação a/c menor que 0,55;

Obter abatimento de, no mínimo 100±20mm;

De acordo com o roteiro os principais pontos balizadores para a determinação da dosagem do

concreto podem ser obtidos da seguinte forma:

A resistência à compressão, varia inversamente com a relação água-cimento (a/c), de acordo

com a equação sugerida pela norma brasileira NBR 6118 : 2002

58

Onde:

fcdj = resistência à compressão à idade de j dias (MPa);

fckj = resistência característica do concreto à compressão (MPa);

sdj = desvio-padrão de dosagem, referido à idade j (em geral 28 dias), em MPa;

1,65 = coeficiente que admite que até 5% dos valores de resistência poderão estar abaixo de

fck.

Assim a relação agua/cimento pode ser obtida da correlação existente com a resistencia a

compressão para vários tipos de cimento através da equação proposta por (HELENE e

TERZIAN, 1992) .

De acordo com o ACI 544.1R-96 (2004), o concreto reforçado com fibra normalmente é

especificado pela resistência e pelo teor de fibra. Tipicamente especifica-se a resistência a

compressão de 34 a 48 MPa, com teor de fibra baixo de 30 kg/m³ (0,38% em volume) e alto

de até 220 Kg/m³ não sendo recomendado valores acima de 1,2% em volume (MEHTA e

MONTEIRO, 2008).

Nesta pesquisa foi arbitrado para o calculo da resistência a compressão aos 28 dias, uma

resistência característica a compressão aos 28 dias equivalente a 25 MPa, sobre condições de

dosagem propicias a adoção do desvio padrão igual a 5,5 MPa. Portanto de acordo com a

equação sugerida pela norma brasileira NBR 6118:2002 e por HELENE e TERZIAN, (1992),

a resistência a compressão aos 28 dias (fcdj) e a relação água/cimento usada na pesquisa

equivale a 34 MPa e 0,50 respectivamente.

Ao processo para a determinação do teor de argamassa é considerado uma das fases mais

importante desta pesquisa, visto que a incorporação das fibras de aço causa o aumento do

atrito interno, reduzindo a mobilidade de seus constituintes. Buscando minimizar esses

59

efeitos, adotou-se inicialmente o traço de 1:5 (traço intermediário), através do qual se

estabeleceu uma série de variações no teor de argamassa, lançando-se areia, cimento e água,

culminando com a obtenção do teor ideal de argamassa e do traço final como pode ser visto

na sequência de figuras abaixo.

Figura 3.6 - Homogeneização inicial do traço 1:5.

Fonte: (HELENE e TERZIAN, 1993).

Figura 3.7 - Aspecto da aparência do concreto da mistura inicial.

A superfície apresenta-se bastante áspera pela falta de argamassa. Esta avaliação deve ser

realizada com auxílio de uma colher de pedreiro.

60

Figura 3.8 - Determinação da consistência da mistura inicial.

Verificação da consistência através do abatimento do tronco de cone, onde a mistura mostrou-

se muito seca.

Figura 3.9 - Após pequenas batidas laterais com a haste metálica, o concreto apresenta-se com

baixa coesão.

61

Figura 3.10 - Lançamento de cimento e areia, correspondente ao acréscimo de teor de

argamassa da mistura.

Fonte: (HELENE e TERZIAN, 1993).

Figura 3.11 - Aspecto da superfície do concreto após a retiradas da colher.

62

Figura 3.12 - Determinação da consistência.

Após essa sequência de procedimento, determinou-se o teor final de argamassa e o respectivo

traço como pode ser visto na tabela 3.8

Tabela 3.8 - Determinação do teor ideal de argamassa para o traço 1:5.

α (%) Traço

Cimento (Kg)

Areia (Kg)

Brita (Kg)

Água (l)

Total Acréscimo Total Acréscimo Total Acréscimo Total Acréscimo

51 1:2,06:2,94 6,0 12,36 17,64 2,94

0,53 2,66 0,00 0,33

55 1:2,30:2,70 6,53 15,02 17,64 3,2

0,31

1,53

0,00 0,15

57 1:2,42:2,58 6,84 16,55 17,64 3,42

Portanto o traço unitário obtido após a sequência de procedimentos foi 1 : 2,42 : 2,58 : 0,5.

O abatimento correspondente a respectivo traço foi de 20 mm para o traço com agregado com

diâmetro igual a 9,5 mm e 40 mm para o agregado com diâmetro igual a 19,0mm.

↘

↙

↘

↘

↘

↘

↘

↘ ↙ ↙ ↙

↘ ↘ ↘ ↘

↙ ↙ ↙ ↙

63

Uma vez determinado o traço unitário da pesquisa, partimos para a quantificação da

composição do material da mistura, parametrizado um valor de 6,84 Kg de cimento, visto que

basta multiplicar cada valor do traço unitário para obter a quantidade de cada material, para

que assim seja possível obter a massa e o volume final que compõe o concreto. Para a

determinação do volume de concreto, adotou-se uma massa específica proposta por Mehta

(2008), equivalente a 2349 Kg/m³ de acordo com a fórmula abaixo:

=m/v

Onde:

= massa específica do concreto;

m = massa total do concreto;

v = volume de concreto.

Considerando as principais propriedades geométricas e a quantidade de fibras por quilo

sugerido pelo fabricante (ver tabela 3.3), obtemos a quantidade de fibra em massa que serão

utilizadas nesta pesquisa.

Para possibilitar a melhor distribuição das fibras na matriz de concreto, estas foram

adicionadas juntamente com ao agregado graúdo e 80% da água com o objetivo de provocar a

sua desagregação através do impacto mecânico com o agregado, para então prosseguir com os

outros materiais agregado miúdo, cimento e o restante da água.

64

Tabela 3.9 - Determinação do teor de fibras.

Traço Cimento Areia Brita Água Vol (m³). % Fibra. Fibras (Kg)

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 0,00 0,00

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 0,25 0,388

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 0,50

0,777

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 0,75 1,165

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 1,00

1,25

1,554

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 1,25 1,942

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 1,50 2,330

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 1,75 2,719

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 2,00 3,107

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 2,25 3,496

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 2,50 3,884

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 2,75 4,272

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 3,00 4,661

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 3,25 5,049

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 3,50 5,438

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 3,75 5,826

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 4,00 6,214

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 4,25 6,603

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 4,50 6,991

1:2,42:2,58:0,5 6,84 16,55 17,64 3,42 0,19 4,75 7,380

65

4 ANÁLISE DOS RESULTADOS

4.1 RESULTADO DO ENSAIO VEBE

A abordagem dos resultados obtidos sobre a trabalhabilidade do concreto é decorrente da

sequência de procedimentos realizado através do consistômetro VeBe como é descrito no item

2.1.2.1, onde o tempo para realização do ensaio (índice VeBe), é considerado como parâmetro

para medir a consistência do concreto, visto que quanto maior o teor de fibras presente no

compósito maior será o tempo para a realização do mesmo. As Tabela 4.1, Tabela 4.2 e

Tabela 4.3 apresentam os resultados do tempo VeBe para o concreto fibroso para três tipos de

agregado. O tempo VeBe foi obtido a partir da média entre dois ensaios consecutivos sob uma

freqüência máxima de 3.000 hertz.

Tabela 4.1 - Resultado de tempo VeBe para agregado com Dmáx = 4,75mm.

Traço

Teor de fibras Tempo VeBe (seg)

% Fibra Fibras (Kg) t1 t 2 t médio Desvio

Padrão

Coef.

Variação

1 : 5 : 0,5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1 : 5 : 0,5 0,25 0,388 1,76 2,47 2,12 0,50 0,25 1 : 5 : 0,5 0,50

0,777 2,92 3,11 3,02 0,13 0,02 1 : 5 : 0,5 0,75 1,165 4,34 5,31 4,83 0,69 0,47 1 : 5 : 0,5 1,00

1,25

1,554 6,4 6,65 6,53 0,18 0,03 1 : 5 : 0,5 1,25 1,942 8,74 8,82 8,78 0,06 0,00 1 : 5 : 0,5 1,50 2,330 9,14 10,01 9,58 0,62 0,38 1 : 5 : 0,5 1,75 2,719 10,87 11,33 11,10 0,33 0,11 1 : 5 : 0,5 2,00 3,107 12,09 12,10 12,10 0,01 0,00 1 : 5 : 0,5 2,25 3,496 14,41 14,67 14,54 0,18 0,03 1 : 5 : 0,5 2,50 3,884 16,53 16,6 16,57 0,05 0,00 1 : 5 : 0,5 2,75 4,272 19,24 19,79 19,52 0,39 0,15 1 : 5 : 0,5 3,00 4,661 20,95 21,13 21,04 0,13 0,02 1 : 5 : 0,5 3,25 5,049 23,46 24,25 23,86 0,56 0,31 1 : 5 : 0,5 3,50 5,438 28,74 29,46 29,10 0,51 0,26 1 : 5 : 0,5 3,75 5,826 48,01 49,59 48,80 1,12 1,25 1 : 5 : 0,5 4,00 6,214 93,47 97,81 95,64 3,07 9,42 1 : 5 : 0,5 4,25 6,603 190,66 194,19 192,43 2,50 6,23 1 : 5 : 0,5 4,50 6,991 286,31 295,02 290,76 6,16 37,93 1 : 5 : 0,5 4,75 7,380 366,44 369,09 367,77 1,87 3,51

66


Traço


% Fibra. Fibras (Kg) t 1 t 2 t médio Desvio

Padrão

Coef.

Variação

1:2,42 :2,58:0,5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1:2,42 :2,58:0,5 0,25 0,388 8,39 9,79 9,09 0,99 0,98

1:2,42 :2,58:0,5 0,50

0,777 13,05 12,55 12,80 0,35 0,13

1:2,42 :2,58:0,5 0,75 1,165 14,73 16,35 15,54 1,15 1,31

1:2,42 :2,58:0,5 1,00

1,25

1,554 18,87 19,25 19,06 0,27 0,07

1:2,42 :2,58:0,5 1,25 1,942 25,63 26,78 26,21 0,81 0,66

1:2,42 :2,58:0,5 1,50 2,330 36,59 38,05 37,32 1,03 1,07

1:2,42 :2,58:0,5 1,75 2,719 48,11 51,45 49,78 2,36 5,58

1:2,42 :2,58:0,5 2,00 3,107 64,66 67,52 66,09 2,02 4,09

1:2,42 :2,58:0,5 2,25 3,496 83,71 92,43 88,07 6,17 38,02

1:2,42 :2,58:0,5 2,50 3,884 123,61 126,81 125,21

2,26 5,12

1:2,42 :2,58:0,5 2,75 4,272 197,39 201,42 199,41 2,85 8,12

1:2,42 :2,58:0,5 3,00 4,661 312,53 315,71 314,12 2,25 5,06


Traço


% Fibra. Fibras (Kg) t 1 t 2 t médio Desvio

Padrão

Coef.

Variação

1:2,42 :2,58:0,5 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

1:2,42 :2,58:0,5 0,25 0,388 14,11 14,14 14,13 0,02 0,00

1:2,42 :2,58:0,5 0,50

0,777 20,14 20,13 20,14 0,01 0,00

1:2,42 :2,58:0,5 0,75 1,165 24,26 25,05 24,66 0,56 0,31

1:2,42 :2,58:0,5 1,00

1,25

1,554 28,17 30,02 29,10 1,31 1,71

1:2,42 :2,58:0,5 1,25 1,942 36,45 39,02 37,74 1,82 3,30

1:2,42 :2,58:0,5 1,50 2,330 49,87 53,81 51,84 2,79 7,76

1:2,42 :2,58:0,5 1,75 2,719 71,75 73,52 72,64 1,25 1,57

1:2,42 :2,58:0,5 2,00 3,107 105,77 106,39 106,08 0,44 0,19

1:2,42 :2,58:0,5 2,25 3,496 160,98 163,54 162,26 1,81 3,28

1:2,42 :2,58:0,5 2,50 3,884 243,21 247,33 245,27 2,91 8,49

1:2,42 :2,58:0,5 2,75 4,272 393,23 398,45 395,84 3,69 13,62

67

Visando caracterizar o desenvolvimento da trabalhabilidade do concreto com fibra de aço a

presente pesquisa baseou-se na adição de diferentes teores de fibra em diferentes compostos.

A sequência de procedimentos foi iniciada com o concreto comum buscando mostrar que este

ensaio não se aplica há concreto sem fibra, para então verificar a influência do volume de

fibra na trabalhabilidade do concreto. Adicionando quantidades constantes e equivalentes a

0,25% em volume de fibras, foi possível observar que inicialmente o concreto apresentou-se

trabalhável devido a pouca variação entre os tempos de compactação. Entretanto com o

aumento da concentração de fibra, o tempo de compactação sofre uma brusca variação

indicando que o concreto começa a perder a trabalhabilidade. Esta transição evidencia o

volume critico, a partir do qual o concreto se torna menos trabalhável.

Esta abordagem pode ser facilmente exposta quando condensamos todos esses dados no

gráfico da Figura 4.1, que correlaciona o teor de fibra, índice VeBe e a dimensão do agregado.

Através deste gráfico foi possível acompanhar a influência da dimensão máxima do agregado

na trabalhabilidade do concreto para diferentes teores de fibra, além disso, foi possível

confrontá-lo com algumas pesquisas existentes, com é exposto por Mehta e Monteiro, (2008).

Figura 4.1 - Efeito da dimensão do agregado e do teor de fibra na trabalhabilidade.

0

25

50

75

100

125

150

175

200

225

250

275

300

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tem

po

VeB

e, S

egu

nd

os

Teor de Fibras %

Argamassa c/ agregado Dmáx = 4,75 mm Concreto c/ agregado Dmáx = 9,5 mm Concreto c/ agregado Dmáx = 19,0 mm

Em peso

L/D = 80

68

Através deste gráfico podemos visualizar a interferência do volume da fibra e da dimensão do

agregado na trabalhabilidade da mistura, visto que tanto a curva da argamassa quanto a curva

dos concretos mostram um comportamento similar quanto à redução da trabalhabilidade, pois

à medida que se adiciona fibra em volume a mistura, verifica-se um progressivo aumento no

tempo de compactação dado pelo ensaio VeBe. Em todas as curvas nota-se dois momentos

distintos: o primeiro corresponde à fase inicial da curva, com pouca variação entre os tempos

de compactação com os pontos se propagando quase que paralelo ao eixo das abscissas, e um

segundo momento corresponde à fase final da curva com uma grande variação do tempo de

VeBe para pequenas variações no teor de fibras, mostrando o gráfico em sentido quase

vertical, paralelo ao eixo das ordenadas.

Estes dois momentos desenvolvidos pelas curvas dos compostos resumem o comportamento

do concreto quando em contato com as fibras de aço, indicando que existe um intervalo que

delimita este comportamento, evidenciado quando a reta muda sua trajetória de quase

horizontal para quase vertical onde o concreto inicialmente desenvolve certa trabalhabilidade

até uma grande perda da mesma, chegando a tornar o manuseio do concreto impraticável.

As três curvas quando analisadas individualmente mostram a evolução da trabalhabilidade em

função do teor de fibras, mas se analisadas em conjunto nota-se a influência da dimensão

máxima característica do agregado. O agregado graúdo atua restringindo a distribuição das

fibras na matriz e esta se agrava à medida que se aumenta o seu diâmetro. Por isso quando

observamos através do gráfico da Figura 4.1 notamos que, para um correspondente teor de

fibras existem três tempos de compactação referentes aos respectivos agregados.

69

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E RECOMENDAÇÕES

5.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Os resultados encontrados na pesquisa representam o comportamento do concreto reforçado

com fibras de aço no estado fresco, indicando que fatores como dimensão máxima

característica do agregado e o teor de fibras provocam uma série conseqüências à

trabalhabilidade do concreto como aumento da coesão e consequentemente redução da fluidez

e mobilidade do mesmo.

De acordo com a proposta de estudo, a pesquisa pode ser subdividida sob duas perspectivas: a

primeira é corresponde ao volume de fibras presente na mistura e a segunda diz respeito à

dimensão máxima característica do agregado.

A interferência gerada pelo volume de fibras está diretamente ligada à quantidade de fibras

presente na mistura, quanto maior o teor de fibras maior será o tempo VeBe. A justificativa

para este comportamento indica que existe uma limitação entre os constituintes do concreto e

o volume de fibras adicionado a partir do qual se torna inviável a sua utilização uma vez que

estas não conseguem se dispersar na matriz de concreto e acabam resultando em um concreto

seco, e sem mobilidade.

Comparando os três compostos utilizados na pesquisa verificou-se que a argamassa foi a que

menos sofreu com os impactos provocados pela adição das fibras. Esta capacidade de suportar

maiores volumes de fibras é devido à substituição do agregado graúdo pelo agregado miúdo,

aumentando a distribuição das fibras na matriz, reduzindo a probabilidade de formação de

vazios na matriz, já que a formação de novelos impede a penetração da matriz entre as fibras.

Isto porque influência na consistência do concreto contendo fibras de aço não é somente

função do volume de fibras, mas também função da dimensão máxima característica do

agregado.

A dimensão máxima característica do agregado, dentre outros elementos da curva

granulométrica, é um agente determinante na trabalhabilidade do concreto. Consequentemente

70

quando há a incorporação das fibras junto ao concreto, ocorre uma série de limitações entre

estes constituintes, entre as quais podemos ressaltar a incompatibilidade dimensional e a

formação novelos uma vez que o agregado acaba interceptando a passagem da fibra

resultando em um concreto pouco trabalhável.

Devido á interferência provocada pela dimensão do agregado existe uma desigualdade entre

os tempos de compactação correspondente a cada adição, por isso quando observamos a

disposição das curvas, verificamos que para certo volume de fibras existem tempos de

compactação distintos, correspondentes à dimensão máxima característica do agregado. Esta

interferência mostra-se evidente quando fixamos para o agregado o teor de fibras equivalente

a 1 e 2,75% e verificamos seus respectivos tempos de compactação. Através do gráfico

obtemos o seguinte resultados:

Tabela 5.1 - Comparação entre os teores de fibras.

Teor de fibras (%) Tempo VeBe (seg)

Dmáx = 4,75 mm Dmáx = 9,50 mm Dmáx = 19,0 mm

1 7 20 30

2,75 20 200 400

Inicialmente os resultados do ensaio mostram nitidamente a interferência do agregado na

trabalhabilidade do compósito, visto que para um teor de fibras constante o tempo para

realização do ensaio do concreto com agregado com dimensão máxima igual a 9,50 mm e do

concreto com agregado com dimensão máxima igual a 19,0 mm, chega a ser 10 e 20 vezes

maior que a Argamassa com agregado com dimensão máxima igual a 4,75 mm

respectivamente. No entanto se compararmos os tempos VeBe para à adição de 1%,

verificaremos que a diferença máxima entre eles é de aproximadamente 23 segundos, valor

bastante inferior a correspondente adição de 2,75 % onde esta diferença chega a 380 segundo.

Assim concluímos que tanto o agregado quanto a fibra contribuem para redução da

trabalhabilidade do compósito, sendo o ultimo o fator preponderante para redução da

trabalhabilidade.

Considerando o efeito provocado pela dimensão do agregado na trabalhabilidade do

compósito, verificou-se que o agregado com dimensão máxima característica igual a 19,0

71

mm, foi o que mais interferiu nesta propriedade, uma vez que este impede a dispersão das

fibras na matriz intensificando a probabilidade de formação de novelos.

Os resultados obtidos no ensaio findam as pretensões desta pesquisa demonstrando que a fibra

e o principal causador da redução da trabalhabilidade e que em conjunto com a dimensão

máxima do agregado essa situação é intensificada. Esta mesma analise é exposta por Mehta e

Monteiro (2008), (ver Figura 2.9) e apresenta como resultado o mesmo objetivo do nosso

estudo: a perda da trabalhabilidade do concreto quando em contato com a fibra e o agregado.

5.2 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS

O presente estudo apresenta diversas possibilidades de continuidade. Sendo que as seguintes

sugestões poderiam ser implementadas:

Influência do fator de forma da fibra de aço na trabalhabilidade do concreto com

diferentes teores de fibra;

Influência da trabalhabilidade no controle de fissuras do concreto com fibra;

Influência do comprimento crítico no controle de fissuração;

Comparação entre a capacidade de suporte a flexão entre uma viga armada e uma viga

com concreto com fibra de aço.

72

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