Fibras de aço para concreto: entenda a real função desse elemento na construção

Conheça os diferentes tipos de fibras de aço, saiba quais são suas aplicações e entenda como esses materiais que evitam a propagação de fissuras no concreto funcionam

Por si só, o concreto apresenta algumas limitações e fragilidades, sendo suscetível a fissuras e rupturas. Para fortalecer a estrutura, é preciso adicionar componentes de alto desempenho ao concreto – caso, por exemplo, das fibras de aço. Distribuídas de forma aleatória na massa, as fibras de aço agem no concreto aumentando sua ductilidade (ou seja, sua resistência a fraturas). Daí o nome ‘concreto reforçado’. A seguir, saiba mais sobre o uso da fibra de aço para concreto, conheça os tipos de fibras e suas aplicações, e entenda o que levar em conta na hora de escolher tais elementos.

O que são fibras de aço

Fabricadas a partir de fios de aço ou chapas laminadas com baixo teor de carbono, as fibras de aço servem para reforçar o concreto estrutural ou refratário, e devem ser adicionadas diretamente ao concreto. As principais funções desse material são:

• Melhorar o comportamento dos elementos estruturais;
• Reduzir a formação de fissuras;
• Proporcionar maior durabilidade à obra.

Geralmente, as fibras de aço possuem extremidades na forma de gancho para aumentar sua ancoragem e têm comprimento variando de 25 mm (fibras curtas) a 60 mm (fibras longas). Por fim, fibras de aço podem ser fornecidas soltas ou coladas em pentes, sendo que as fibras coladas facilitam o processo de mistura e homogeneização do material. [caption id="attachment_4790" align="aligncenter" width="1000"] Imagem: FIGUEIREDO[/caption]

Classificações e tipos de fibras de aço – e seus níveis de resistência

Segundo a NBR 15530/2019, que regulamenta as especificações relacionadas às fibras de aço no Brasil, o desempenho da fibra de aço depende da sua configuração geométrica e de sua classe. Em relação à configuração geométrica, existem três tipos de fibras de aço:

• A: fibra de aço com ancoragens nas extremidades;
• C: fibra de aço corrugada;
• R: fibra de aço reto.

Já a classe da fibra de aço está relacionada à resistência, à tração do aço e ao fator de forma – que depende do tipo de aço utilizado na sua produção. Sendo assim, a classe das fibras está associada ao material de origem:

• I: fibra origem de arame trefilado a frio;
• II: fibra origem de chapa laminada cortada a frio;
• III: fibra origem de arame trefilado e escarificado.

[caption id="attachment_4791" align="aligncenter" width="1000"] Imagem: FIGUEIREDO[/caption] A tabela abaixo apresenta os níveis de resistência mínima das fibras de aço para cada classe: [caption id="attachment_4792" align="aligncenter" width="1000"] Imagem: FIGUEIREDO[/caption]

Indicações de aplicações da fibra de aço para concreto na construção civil:

• Pisos industriais e logísticos;
• Tubos de concreto;
• Estacionamentos e garagens;
• Túneis (anéis segmentados);
• Pavimentos portuários;
• Capas de compressão;
• Concreto projetado;
• Hangares/pátios para aeronaves;
• Radiers.

Por que utilizar fibras de aço no concreto

O concreto simples é um material frágil, quebradiço, com uma resistência baixa à tração e capacidade baixa de alongamento na tração. O papel das fibras de aço é atravessar as fissuras que se formam no concreto – seja quando sob a ação de cargas externas ou quando sujeito a mudanças na temperatura ou na umidade do meio ambiente. Afinal, por conta do seu elevado módulo de elasticidade, as fibras de aço dificultam a propagação de fissuras no concreto. Dessa forma, se as fibras forem suficientemente resistentes, bem aderidas à matriz cimentícia e em quantidade suficiente, elas ajudarão a manter pequena a abertura das fissuras. Além disso, com a utilização de fibras de aço, mesmo quando o concreto está fissurado, ele continua apresentando capacidade portante.

Nas figuras abaixo verifica-se a comparação do comportamento do concreto com e sem fibras quando submetido a concentrações de tensão. Sem a fibra de aço, há um aumento da propagação de fissuras. Em comparação, no concreto reforçado, as fibras atuam como pontes de transferência, diminuindo essas concentrações.

[caption id="attachment_4793" align="aligncenter" width="1000"] Imagem: FIGUEIREDO[/caption] “Os estudos demonstram também que o uso de fibras controla melhor o nível de fissuração dos elementos e são menos sujeitas à corrosão que os vergalhões convencionais, o que proporciona um horizonte de durabilidade superior ao sistema convencional de reforço”, destaca o engenheiro Antonio Domingues de Figueiredo, professor da Poli-USP.

Sendo assim, o uso de fibras de aço no concreto gera os seguintes benefícios:

• Aumento da tenacidade do concreto;
• Maior controle de fissuração;
• Maior resistência a impactos;
• Aumento da resistência à tração;
• Melhoria na ductilidade do concreto.
• Vida mais longa ao concreto.

Como usar as fibras de aço

A quantidade adequada de fibras pode variar de acordo com o perfil do projeto e o tipo de material. Os fabricantes das fibras de aço geralmente indicam o volume recomendado. Como exemplo, veja as orientações da fabricante Dramix: [caption id="attachment_4794" align="aligncenter" width="1000"] Imagem: Dramix[/caption] Recomendações para mistura: 1) Traço de concreto

• Teor de Argamassa > 50%
• Fator a/c (água/cimento) < 0,50
• Abatimento do tronco de cone de 110 + 20 mm

2) Como dosar a fibra de aço no concreto

• Na usina de concreto: as fibras devem ser adicionadas sem embalagem durante o carregamento do material na esteira, junto com os agregados graúdos e areia.
• No caminhão betoneira: ajustar o ‘slump’ do concreto para, no mínimo, 9cm. Adicionar as fibras de aço sem embalagem com velocidade máxima de 40 kg/min (2 sacos). Depois de adicionar as fibras, continuar misturando em alta velocidade durante cinco minutos.

Atenção! Nunca adicione as fibras como primeiro componente da mistura; inclua-as por último. 

Informações importantes sobre o uso de fibras de aço

Resistência X Ductilidade

A resistência à compressão não aumenta mais que 25%, mesmo com grande volume de fibras de aço (2% em volume). A real contribuição das fibras de aço é que elas aumentam a ductilidade do concreto, o que diminui a ocorrência de fissuras.

Redução – e não eliminação – das fissuras

A fissuração é uma característica inerente à matriz cimentícia, que é fraca na tração e tem pouca capacidade de deformação. O papel das fibras é reduzir a abertura das fissuras, por meio da ligação entre as duas bordas das fissuras. Então, as fibras não reduzem a quantidade total das fissuras, elas ajudam a conter a abertura das fissuras.

As fibras de aço não substituem barras da armadura

Barras da armadura (longitudinais e estribos) são colocadas em posições bem definidas nas estruturas, de modo a suportar forças de tração, cisalhamento e ocasionalmente de compressão. As fibras, sendo descontínuas e dispersas randomicamente na matriz do concreto, não são muito eficientes nesse sentido. Embora as fibras possam ser usadas para substituir algumas das armaduras de cisalhamento (estribos), a sua função principal é a de controlar a fissuração da matriz do concreto. As fibras são efetivas nesse controle da fissuração porque elas são muito numerosas e estão pouco espaçadas.  Dessa forma, as fibras devem ser vistas como um material complementar para ser usado junto com as barras convencionais de armadura – e não substituto. Leia também:

• O que é concreto translúcido e quais são as vantagens desse material
• Bioconcreto: o superconcreto que se autorrepara
• Tijolos e Blocos de concreto: vantagens de cada um e o que considerar na escolha

Informações: Belgo Bekaert 1; Belgo Bekaert 1; CFR - Mitos e Realidade; Antonio Domingues De Figueiredo; Dramix