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  • 8/17/2019 Utilização de Fibras Para Concreto

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    UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZDEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICASENGENHARIA CIVILTECNOLOGIA DAS CONSTRUÇÕESPROFESSORA: INDARA SOTO IZQUIERDO

     

    UTILIZAÇÃO DE FIBRAS PARA CONCRETO

    PAULO VISCO BITENCOURT BORGES (20202!!"VICTOR MAGALH#ES SILVA (20200$" 

    ILH%US & BAHIA

    20'RESUMO

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    O material de constr!"o mais tili#ado no mndo atalmente $ o concreto% No entanto&o concreto $ considerado 'raco na tens"o e se (e)ra mito '*cil& al$m de a+resentar ma +e(ena ca+acidade de de'orma!"o& sendo essas caracter,sticas (e n"o com)inamcom o ramo da constr!"o ci-il% Bscando resol-er isso& o .omem 'oi a +rocra de maalternati-a +ara '/ir desses +ro)lemas e o (e tem se mostrado mito -i*-el $ a

    tili#a!"o de 'i)ras como re'or!o no concreto% As 'i)ras +ossem caracter,sticassin/lares +ara o com)ate a certas +atolo/ias (e de/radam as estrtras de concretoem /eral% O o)0eti-o deste tra)al.o ser-e +ara e1+or as caracter,sticas e +ro+riedades decom+2sitos com adi!"o de 'i)ras% O tra)al.o em si constiti todo m +rocesso (ea)orda temas como3 ti+os de 'i)ras&

     

    rela!4es com a tra)al.a)ilidade& m2dlo deelasticidade e 'ator de 'orma das 'i)ras% A+2s a reali#a!"o do tra)al.o& 'oi +oss,-elo)ser-ar o acr$scimo das (alidades (e as 'i)ras incor+oram nos concretos& /erandom consider*-el 'ator de se/ran!a& +e!as de concreto com mel.ores aca)amentos e at$mesmo li-res de indese0adas +atolo/ias como a 'issra!"o do concreto%

    PALAVRASCHAVE3 CONCRETO% FIBRAS% ELASTICIDADE% FOR5A%TRABAL6ABILIDADE% FISSURAÇÃO

    ) INTRODUÇ#O

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    O material de constr!"o mais tili#ado no mndo $ o concreto& salmente $'eito de cimento Portland& areia& )rita e */a% Estima7se m consmo /lo)al na casa dos

     )il.4es de toneladas& sendo o se/ndo material mais tili#ado +elo .omem& +erdendoa+enas +ara a */a%

    Por$m o concreto $ 'raco na tens"o& tem car*ter (e)radi!o e a+resenta +e(enaca+acidade de de'orma!"o& caracter,sticas essas (e s"o des'a-or*-eis +ara a constr!"oci-il% Uma alternati-a (e tem se mostrado -i*-el +ara '/ir dessas ad-ersidades $ atili#a!"o de 'i)ras como re'or!o no concreto% A tili#a!"o de 'i)ras +ara mel.orar caracter,sticas constrti-as $ ma +r*tica )em anti/a% E1iste docmentos (e relatam oso de +al.a em )locos 'eitos com ar/ila .* mais de cinco mil anos% 8 interessante notar (e a tili#a!"o de 'i)ras -ai al$m da tili#a!"o .mana& o 9o"o7de7)arro +or e1em+lo&em+re/a o so de 'i)ras e /al.os em ma mistra de ar/ila e esterco& criando assim ose nin.o%

    Fi/ra :7 Nin.o de m 9o"o7de7)arro 'eito com 'i)ras e ar/ila%

    A+esar da sa tili#a!"o ser )em anti/a o so em concreto de 'orma e'iciente $recente& 'a#endo com (e a tecnolo/ia ainda este0a em desen-ol-imento& se0aeconomicamente o cienti'icamente% O mercado de concreto re'or!ado com 'i)rascresce na Am$rica do Norte em ma ta1a de ;concentra!"o de tens4es e +ro+a/a!"o de ma 'issra a +artir do crescimento da tens"oim+osta% Na +r*tica $ o)ser-ado (e no momento em (e .* a +rimeira rac.adra oconcreto normal c.e/a ao se estado ?ltimo e tem ma r+tra 'r*/il% O se0a& n"o se

     +ode contar com nen.ma ca+acidade de [email protected] do concreto 'issrado% 

    Por$m&(ando se adicionam 'i)ras ao concreto& este dei1a de ter o car*ter marcadamente 'r*/il%Isto ocorre +or(e as 'i)ras ser-em como distri)idoras de tens4es +elas 'issras&minimi#ando a concentra!"o de tens4es nas e1tremidades das mesmas%

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    Fi/ra ;3 A+resenta!"o da 'issra!"o em dormentes de concreto +rotendido sem e com 'i)ras de a!o& a+2sensaio est*tico at$ a r+tra%

     Na constr!"o ci-il se $ tili#ado 'i)ras de -*rios taman.os& dimetros& 'ormatose materiais& +rod#idas a +artir de a!o& +ol,meros& -idro o at$ mesmo materiaisor/nicos% Cada ti+o de 'i)ra reslta em caracter,sticas +ara o concreto& sendo a de a!o amais tili#ada& de-ido a +ro+riedades mecnicas& 'acilidade de +rod!"o e )ai1o csto%

     Na Fi/ra temos ma t,+ica cr-a da car/a a+licada +ela de'orma!"o de doiscor+os de +ro-a& m com+osto de concreto sim+les e otro com+osto de concreto

    re'or!ado com 'i)ras% En(anto o cor+o de +ro-a 'eito a+enas com concreto tem sar+tra de 'orma (e)radi!a o se0a& de 'orma re+entina& de-ida > )ai1a tenacidade doconcreto o cor+o de +ro-a 'eito com concreto re'or!ado com 'i)ras conse/e carre/ar car/as ainda maiores e resiste a de'orma!4es s+eriores > de'orma!"o de r+tra%

    Fi/ra 7 Cr-a De'orma!"o 1 Car/a +ara cor+o de +ro-a de concreto e cor+o de +ro-a de concretore'or!ado com 'i)ras%

    ando se 'ala de concreto re'or!ado com 'i)ras& m dos crit$rios mais

    im+ortantes +ara de'inir as caracter,sticas desse concreto $ a (antidade de 'i)rastili#ada e1+resso em 'ra!"o do -olme das 'i)ras em rela!"o ao -olme do concreto

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    re'or!ado% A (antidade de 'i)ras $ diretamente li/ada as +ro+riedades do concreto enormalmente -aria entre

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    Por$m& ma maior [email protected] das 'i)ras com a matri# n"o $ necessariamente al/o )om& se .o-er mita [email protected] as 'i)ras -"o (e)rar em -e# de distri)ir a car/a +or meio da tens"o de [email protected]& o (e resltaria em m concreto com caracter,sticas )emsemel.antes ao concreto normal& com +ocos mel.oramentos em sas caracter,sticasmecnicas% Ao lado de (e& se a [email protected] 'or )ai1a demais as 'i)ras -"o sim+lesmente

    escorre/ar da matri#& +erdendo assim as caracter,sticas )scadas ao se sar m concretore'or!ado com 'i)ras% Um dos desa'ios dessa tecnolo/ia $ o de ac.ar m +onto deo+timi#a!"o& em (e as 'i)ras 'orneceriam a maior distri)i!"o de car/a +or meio datens"o de [email protected] sem c.e/arem a se +artir%

    O com+rimento das 'i)ras $ otro 'ator (e de-e ser considerado nos c*lclos& sea 'i)ra 'or mito +e(ena a ancora/em na matri# n"o -ai ser s'icientemente 'orte&'a#endo com (e a [email protected] da 'i)ra se0a )ai1a e drante o carre/amento& (andocome!ar a a+arecer 'issras ela tender* a ser arrancada do lado (e ti-er o menor com+rimento em)tido na matri#%

    De 'orma /eral& recomenda7se (e o taman.o da 'i)ra se de& +elo menos& das-e#es o taman.o da dimens"o m*1ima caracter,stica do a/re/ado tili#ado no concreto%Esta com+ati)ilidade dimensional +ossi)ilita a ata!"o da 'i)ra como re'or!o doconcreto e n"o como mero re'or!o da ar/amassa do concreto% Isto $ im+ortante +elo 'atoda 'ratra se +ro+a/ar +re'erencialmente na re/i"o de inter'ace entre o a/re/ado /ra?doe a +asta +ara concretos de )ai1a e moderada [email protected] mecnica% Assim& a 'i)ra (ede-e atar como +onte de trans'[email protected] de tens4es nas 'issras de-e ter mcom+rimento tal (e 'acilite o se correto +osicionamento em rela!"o > 'issra& o se0a&s+erior a das -e#es a dimens"o m*1ima do a/re/ado

      Fi)ras crtas drante o carre/amento /eram -*rias micro rac.adras e s"otili#adas (ando se dese0a o)ter m concreto com maior [email protected] e tenacidade&

    mito ?til +ara +a-imentos (e est"o so)re e'eitos de im+actos& como o +a-imento dema '*)rica% Fi)ras lon/as /eram m n?mero menor de rac.adras& +or$m dedimens4es maiores% Elas amentam )astante a dctilidade do concreto& +or$m de-emser sadas com cidado& +or(e elas a+resentam m maior -olme& amentando assim a

     +orcenta/em do -olme de 'i)ras na rela!"o -olme de 'i)ras +elo -olme total&diminindo assim a tra)al.a)ilidade de 'orma si/ni'icati-a e e1i/indo m"o de o)ra(ali'icada e ma(in*rio mais +otente% Drante a mistra do concreto com 'i)ras lon/aselas tendem a se 0ntarem e 'a#er ma es+$cie de )ola de ne-e& o (e $ e1tremamente

     +re0dicial +ara a estrtra%

    Fi/ra H 7 E'eito do taman.o das 'i)ras no ti+o de rac.adras

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    A tili#a!"o de 'i)ras& de 'orma /eral e inde+endentemente da (antidade oti+o& dimini a tra)al.a)ilidade do concreto% A tra)al.a)ilidade $ diretamente

     +ro+orcional > concentra!"o de 'i)ras no concreto& (anto maior essa concentra!"omenor a tra)al.a)ilidade% Este $ m +onto (e de-e ser le-ado em conta na .ora daescol.a da concentra!"o tili#ada& +or(e de m lado ma concentra!"o maior /era

    caracter,sticas mecnicas 'a-or*-eis& mas +or otro lado a tra)al.a)ilidade +odedecrescer tanto a +onto de 'icar in-i*-el a tili#a!"o do concreto% Al/mas sa,das +ara +oder amentar a concentra!"o de 'i)ras $ a tili#a!"o de +lasti'icantes no concreto s"o3amentar a (antidade de ar na mistra& o so de +lasti'icantes +ara mel.orar atra)al.a)ilidade& tili#ar de a/re/ados menores de 'ato& a/re/ados maiores (e : mmn"o s"o recomendados o at$ mesmo a tili#a!"o de ma +ro+or!"o maior de +asta decimento%

    Fi/ra J 7 Gr*'ico (e re+resenta e'eitos do amento da [email protected] e conse(entemente +erda de tra)al.a)ilidadecom o amento da ra#"o de 'i)ras tili#ada%

    =) MÓDULO DE ELASTICIDADE E SUA INFLUÊNCIA

    A )ase do desem+en.o dos concretos re'or!ados com 'i)ras est* no +a+el

    e1ercido +elas 'i)ras de +onte de trans'[email protected] de tens"o +elas 'issras%As 'i)ras de )ai1o m2dlo de elasticidade e )ai1a [email protected] s"o e'icientes em

    concretos com tam)$m )ai1as [email protected] e m2dlo& sendo indicadas +ara mel.oria noestado 'resco e no +rocesso de endrecimento& +ara o controle de 'issra!"o +l*stica em

     +a-imentos% As 'i)ras de alto m2dlo e alta [email protected] a!o atam como re'or!o doconcreto endrecido& +odendo s)stitir a armadra con-encional%

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    Fi/ra K 7 5atri# de concreto%

     No concreto sim+les ma 'issra re+resenta ma )arreira > +ro+a/a!"o detens4es& o (e casa ma concentra!"o de tens4es na e1tremidade da 'issra%

    O tra)al.o de +onte de trans'[email protected] de tens"o de tra!"o (e a 'i)ra reali#aatra-$s das 'issras no concreto $ m mecanismo mito interessante de amento deener/ia associada > r+tra do material e > restri!"o > +ro+a/a!"o das 'issras%

    >) FATOR DE FORMA

    A ca+acidade de re'or!o +ro+orcionado +elas 'i)ras de+ende diretamente do teor de 'i)ras% anto maior o teor& maior a (antidade de 'i)ras atando como +onte detrans'[email protected] de tens"o nas 'issras& o (e amenta a [email protected] +2s7'issra!"o doconcreto%

    Fi/ra M Concreto C;< com di'erentes consmos de 'i)ra%

    Al$m do teor de 'i)ras& o desem+en.o a+2s a 'issra!"o de+ende mito da/eometria da 'i)ra% Le-a7se em considera!"o o 'ator de 'orma& (e $ de'inido como ocom+rimento da 'i)ra di-idido +elo se dimetro e(i-alente dimetro do c,rclo com*rea i/al > *rea da se!"o trans-ersal da 'i)ra% alores t,+icos do 'ator de 'orma -ariamde < a :H< +ara 'i)ras com com+rimentos de J& a KJ mm% Em /eral& (anto maior o

    'ator de 'orma& maior a ca+acidade resistente a+2s a 'issra!"o do concreto% Por$m& se a

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    'i)ra 'or mito lon/a& ela +oder* se rom+er e n"o a+resentar /an.o de [email protected] a+2s a'issra!"o%

    Fi/ra M Concreto C< com 'i)ras de di'erentes 'atores de 'orma em 'n!"o do com+rimento 'i)ra A M Jmm 'i)ra B M ; mm%

    A recomenda!"o +r*tica $ (e a 'i)ra ten.a com+rimento i/al o s+erior aodo)ro da dimens"o m*1ima do a/re/ado /ra?do +edra% Assim& a 'i)ra re'or!a oconcreto e n"o a+enas a ar/amassa%

    ') TIPOS DE FIBRAS

    As 'i)ras +ara concreto s"o tili#adas com di-ersos 'ins& como 'n!"o estrtral&controle de 'issras& /an.o de [email protected] ao 'o/o& /an.o de [email protected] ao im+acto% Nomercado da constr!"o& e1istem al/ns ti+os de 'i)ras +ara concreto (e se di'erenciam

     +elas dimens4es e mat$ria7+rima% E1iste ma -ariedade (e se classi'ica entremicro'i)ras e macro'i)ras%

    Para escol.er o modelo mais ade(ado de 'i)ra +ara concreto& o cliente de-e seatentar a di-ersos 'atores relati-os > 'ncionalidade do elemento constrti-o% Comoe1em+lo& +ode7se citar a constr!"o de m +iso indstrial (e +ode ser armadoestrtralmente com macro'i)ra sint$tica estrtral& e ainda adicionar as micro'i)ras de

     +oli+ro+ileno +ara controle de 'issras no estado 'resco e /an.o de [email protected] aoim+acto no estado endrecido& (ando o +iso 0* esti-er em o+era!"o& o se0a& $ +oss,-elainda com)inar esses di-ersos ti+os de 'i)ras% Portanto& a 'inalidade do elemento a ser constr,do de'inir* os ti+os de 'i)ras +ara concreto mais ade(ado +ara madeterminada sita!"o%

    Os ti+os de 'i)ras +ara concreto contam com caracter,sticas (e di'erem )astanteentre si% Con'orme 0* citado anteriormente& .* ma enorme im+ortncia em con.ecer oelemento constrti-o (e rece)er* o concreto com 'i)ras& al$m das condi!4es de so doam)iente +ara a escol.a dos ti+os de 'i)ras e +ara a dosa/em correta de cada ma das'i)ras a com+or o concreto e alcan!ar o desem+en.o es+erado do concreto no estadoendrecido em so% ando o concreto re(er aca)amento es+ec,'ico& $ im+ortante-eri'icar anteci+adamente se a 'i)ra escol.ida com+romete o o)0eti-o est$tico& sem

     +erder o /an.o t$cnico% Para isso& recomenda7se a e1ec!"o de m teste +iloto antes dede'inir +ela 'i)ra o con0nto de 'i)ras a tili#ar%

    As 'i)ras est"o +resentes em todo nosso am)iente% Se0a no meio natral oarti'icial% Di#7se arti'icial +ara as s)stncias e com+ostos (e o .omem conse/e

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     +rocessar e o)ter m no-o ti+o de material% No cam+o das 'i)ras natrais& o seencontro se d* na +r2+ria natre#a& con'orme classi'ica!"o a+resentada na Fi/ra :

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    Fi/ra :; 7 Fi)ra de sisal%

    Al$m das 0* mencionadas& no cam+o das natrais encontram7se as 'i)ras deamianto e cellose& (e s"o mat$rias7+rimas +ara o)ten!"o de materiais de re-estimentona constr!"o ci-il%

    Fi/ra : 7 Fi)ra de cellose%

    Fi/ra : 7 Fi)ra de amianto%

    As 'i)ras natrais a+resentam mitas -anta/ens em rela!"o as 'i)ras sint$ticas&tais como conser-a!"o de ener/ia& )ai1o csto& )ai1a densidade& s"o encontradas em/rande (antidade na natre#a& n"o s"o +re0diciais > sa?de& s"o )iode/rad*-eis e tem a

     +ossi)ilidade de incremento na economia a/r,cola% No entanto& a+resentam tam)$mal/ns +ontos ne/ati-os& como a )ai1a dra)ilidade +ara o se so em matri#esciment,cias e tam)$m no se +re+aro em com+ostos +ara re'or!o da matri#& se estadonatral en'ra(ece a ades"o na matri# do com+osto%

     No /r+o das 'i)ras or/nicas& e1istem as 'i)ras de trans'orma!"o de +ol,merosnatrais& como +or e1em+lo 'i)ras de acetato CA& al/inato ALG e triacetato CTA%

     Na 'i/ra :H& +ode ser -isto m e1em+lo de 'i)ra de acetato%

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    Fi/ra :H M Fi)ra de acetato%

     No /r+o das 'i)ras sint$ticas& e1istem as 'i)ras de +oli+ro+ileno PP& +oliestireno PES& acr,lico PAN& aramida AR& dentre otras% Al/ns e1em+los +odem ser -istos nas 'i/ras a se/ir3

    Fi/ra :J M Fi)ra de +oli+ro+ileno%

    Fi/ra :K M Fi)ra de acr,lico%

    As 'i)ras arti'iciais tam)$m +odem ser di-ididas entre as 'i)ras inor/nicas&como as 'i)ras de car)ono CF& cermica CEF& -idro GF e metal 5TF% istosal/ns e1em+los nas 'i/ras : e :%

    Fi/ra : 7 Fi)ra de -idro%

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    Fi/ra : 7 Fi)ra de metal%

     Neste /r+o das 'i)ras arti'iciais& as 'i)ras met*licas s"o de'inidas comoelementos descont,nos +rod#idos com ma alta -aria)ilidade de 'ormatos& dimens4ese mesmo ti+os de a!o% As 'i)ras de a!o s"o consideradas 'i)ras de alto m2dlo& +ois

     +odem atar como re'or!o estrtral no concreto%

    ?) CONSIDERAÇÕES FINAIS

    A tili#a!"o de 'i)ras como re'or!o em concreto tem se mostrado ma +r*tica mitoe'eti-a& +rinci+almente de-ido ao 'ato de +ro+orcionar m amento de caracter,sticasmecnicas teis estrtralmente& tais como [email protected] e [email protected] a 'adi/a e im+acto%Elas tam)$m se mostram economicamente -i*-eis& c.e/ando at$ a ser ma alternati-amais )arata (ando se 'ala das 'i)ras de a!o& +ois n"o $ necess*ria ma tecnolo/iaes+ec,'ica& 'a# so de materiais relati-amente )aratos e +odem economi#ar concreto&-isto (e as dimens4es de ma estrtra +odem ser menores de-ido >s mel.ores

    caracter,sticas mecnicas do concreto re'or!ado com 'i)ras% Al$m disso& +ode7semencionar ainda o 'ato de (e a -ida ?til de m concreto re'or!ado com 'i)ras c.e/a aser de# -e#es maior (ando com+arado ao normal& +rinci+almente +a-imentos (erece)em im+actos constantes& como o +a-imento de ma '*)rica o de m aero+orto%Dessa 'orma& analisando os di-ersos ti+os de 'i)ras&

     

    estdando as rela!4es delas com atra)al.a)ilidade& m2dlo de elasticidade e os ses res+ecti-os 'atores de 'orma +erce)e7se m acr$scimo das (alidades (e as 'i)ras incor+oram nos concretos& o (e /era mincremento no 'ator de se/ran!a& 'a# com (e as +e!as de concreto ten.am mel.oresaca)amentos e se0am& at$ mesmo& li-res de indese0adas +atolo/ias como a 'issra!"o doconcreto%

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    REFERÊNCIAS [email protected]

    BASTOS& P% S% S% Concreto com Fibras% Uni-ersidade Estadal Palista% ;