*UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTAUNESP - Campus de Bauru/SPFACULDADE DE ENGENHARIADepartamento de Engenharia Civil

2151 CONCRETOS ESPECIAIS

CONCRETO COM FIBRAS

Prof. Dr. PAULO SRGIO DOS SANTOS BASTOS(wwwp.feb.unesp.br/pbastos)

*Fonte:Antonio Domingues de Figueiredo, Concreto com fibras. Concreto, Ensino, Pesquisa e Realizaes, So Paulo, Ed. Geraldo Cechella Isaia, IBRACON, 2005, pp.1194-1225.

*CONCRETO COM FIBRAS39.1 INTRODUOO concreto convencional tem comportamen-to frgil e baixa capacidade de deformao antes da ruptura.A resistncia trao baixa.As fibras so adicionadas para diminuir essas limitaes.As fibras podem aumentar a resistncia trao e a ductilidade.

*Concreto com fibras um compsito (material com pelo menos duas fases distintas): matriz (concreto) e as fibras.Fibras so elementos descontnuos, com comprimento bem maior que a seo transversal. Existem vrios tipos: ao, vidro, carbono, nylon, sisal, madeira, etc.Suas principais caractersticas so o mdulo de elasticidade e a resistncia mecnica.Existem fibras de baixo mdulo (polipropi-leno, nilon), e alto mdulo (ao)

*A base do desempenho dos concretos reforados com fibras est no papel exercido pelas fibras de ponte de transferncia de tenso pelas fissuras.

*As fibras de baixo mdulo de elasticidade e baixa resistncia so eficientes em concretos com tambm baixas resistncia e mdulo, sendo indicadas para melhoria no estado fresco e no processo de endurecimento, para o controle de fissurao plstica em pavimentos.

As fibras de alto mdulo e alta resistncia (ao) atuam como reforo do concreto endurecido, podendo substituir a armadura convencional.

*39.2 Interao Fibra-MatrizNo concreto simples uma fissura representa uma barreira propagao de tenses, o que causa uma concentrao de tenses na extremidade da fissura.O trabalho de ponte de transferncia de tenso de trao que a fibra realiza atravs das fissuras no concreto um mecanismo muito interessante de aumento de energia associada ruptura do material e restrio propagao das fissuras.

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*Interao Fibra-MatrizNum determinado instante a concentrao de tenses causa a ruptura da matriz, o que leva a uma extenso da fissura, sendo este um processo contnuo at a ruptura completa do concreto, caracterizando um comportamento frgil. De modo que no se pode contar com nenhuma capacidade resistente do concreto fissurado.

*Quando se adicionam fibras de resistncia e mdulo adequados ao concreto, numa quantidade apropriada (teor), o concreto deixa de ter comportamento frgil.Isso ocorre pelo trabalho de ponte de transferncia de tenses, exercido pelas fibras, que minimiza a concentrao de tenses na extremidade das fissuras.Interao Fibra-Matriz

*Com isso as fissuras propagam-se com menor velocidade, e o concreto passa a ter um comportamento dctil, isto , apresenta uma capacidade resistente aps a fissurao.

As fibras provocam o aparecimento de um nmero maior de fissuras, que se apresentam com aberturas menores.Interao Fibra-Matriz

Apresentao da fissura-o em dormentes de concreto protendido sem e com fibras de ao, aps ensaio esttico at a ruptura.

Apresentao da fis-surao em dormen-tes de concreto pro-tendido sem e com fibras de ao, aps ensaio esttico at a ruptura.

*39.2.2 Aspectos Tecnolgicos FundamentaisA capacidade de reforo proporcionado pelas fibras depende diretamente do teor de fibras. Quanto maior o teor, maior a quantidade de fibras atuando como ponte de transferncia de tenso nas fissuras, o que aumenta a resistncia ps-fissurao do concreto.

*Fig. 5 Concreto C20 com diferentes consumos de fibra.

*Aspectos Tecnolgicos FundamentaisAlm do teor de fibras, o desempenho aps a fissurao depende muito da geometria da fibra.Fator de forma: definido como o comprimento da fibra dividido pelo seu dimetro equivalente (dimetro do crculo com rea igual rea da seo transversal da fibra). Valores tpicos do fator de forma variam de 30 a 150 para fibras com comprimentos de 6,4 a 76 mm.

*Em geral, quanto maior o fator de forma, maior a capacidade resistente aps a fissurao do concreto. Porm, se a fibra for muito longa, ela poder se romper e no apresentar ganho de resistncia aps a fissurao.Aspectos Tecnolgicos Fundamentais

*Fig. 6 Concreto C30 com fibras de diferentes fatores de forma em funo do comprimento (fibra A 36 mm; fibra B 42 mm).

*A recomendao prtica que a fibra tenha comprimento igual ou superior ao dobro da dimenso mxima do agregado grado (pedra). Assim, a fibra refora o concreto e no apenas a argamassa.

Aumenta-se o comprimento da fibra ou diminui-se a dimenso dos agregados grados.Aspectos Tecnolgicos Fundamentais

*39.3 Controle Especfico do Concre-to com Fibras39.3.1 TenacidadeTenacidade a medida da rea sob a curva tenso x deformao, at um certo nvel de deformao. usada na avaliao dos compsitos e tem como ponto negativo depender das dimenses do corpo-de-prova.O ensaio mais utilizado no Brasil o da norma japonesa JSCE-SF4 (1984).

*Fig. 9 Ensaio de flexo com deflexo controlada, segundo JSCE SF4.

*A tenacidade dada pelo Fator de tenacidade (FT), tambm chamado Resistn-cia equivalente, que funo da rea sob a curva, medida at um deslocamento vertical (flecha) determinado (L/150).Outros tipos de ensaio so apresentados pela ASTM C1399 (2002), que procura eliminar a instabilidade ps-pico.Um dos ensaios mais promissores na atualidade o do RILEM TC162 (2002).Existem tambm os ensaios em placas de concreto, proposto pela EFNARC (1996).

*39.3.2 Trabalhabilidade e MisturaA adio de fibras altera a consistncia dos concretos e a trabalhabilidade.

O principal fator a geometria da fibra, que requer maior quantidade de gua e produz a perda da mobilidade do concreto no estado fresco.

Fonte: http://www.pisosindustriais.com.br/materias/noticia.asp?ID=146Nota: neste endereo, ler texto sobre pisos industriais reforados com fibras.

A trabalhabilidade pode ser medida pelo ensaio simples de abatimento, no sendo eficiente para teores muito elevados de fibras.Trabalhabilidade e MisturaFonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/163/artigo189448-1.asp Nota: neste endereo, ler texto sobre pisos industriais reforados com fibras.

*Trabalhabilidade e MisturaOutro ensaio com o cone em posio inver-tida, sendo o concreto com fibra adensado com vibrador de agulha (ASTM C995-94).Fonte: http://publicacoes.pcc.usp.br/PDF/BT260.pdf

*Trabalhabilidade e MisturaExiste tambm o ensaio VeBe, que depende de equipamento apropriado.

Fonte: http://publicacoes.pcc.usp.br/PDF/BT260.pdf

*A formao de ourios, que so bolas ou aglomerao de fibras, pode ocorrer quando o volume de fibras alto, quando as fibras so adicionadas rapidamente, e quando o fator de forma alto. Trabalhabilidade e Mistura

*39.3 Outras Propriedades e Caractersticas39.3.1 Resistncia CompressoO objetivo da adio de fibras no aumentar a resistncia compresso.As fibras resultam num ganho de tenacidade na compresso.Maiores teores e fatores de forma resultam maior tenacidade e controle da fissurao.

*39.3.2 Fadiga e Esforos DinmicosFadiga: ruptura de um material por esforo cclico (repetido), que ocorre num nvel de tenso inferior ao determinado durante o ensaio esttico.A fadiga ocorre porque a cada ciclo de carregamento, as fissuras tendem a se propagar, diminuindo a rea til para a transferncia de tenso.Quanto mais prxima for a tenso mxima da resistncia do material, menor ser o nmero de ciclos necessrios para a ruptura.

*Fadiga e Esforos DinmicosAs fibras de elevados mdulo e resistncia reduzem a propagao das fissuras, e aumentam o nmero de ciclos necessrios para a ruptura.Exemplo: fibras de ao (fator de forma = 60, 2 % de volume, com gancho) resultaram em 2.700.000 ciclos de tenso, com variao entre 10 a 70 % da resistncia esttica.

*Mesmo em pequenas quantidades as fibras aumentam a resistncia fadiga.Essa uma caracterstica muito importante que as fibras acrescentam nos concretos.Aplicaes: pavimentos (rodovias, aeropor-tos, pisos industriais), dormentes ferrovirios, base de mquinas, etc.A resistncia a cargas explosivas e dinmicas em geral trs a dez vezes maior.

Fadiga e Esforos Dinmicos

Sugesto de Textos para Leitura

http://www.anapre.org.br/boletim_tecnico/edicao37.asp