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.
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.
A tabela abaixo apresenta os níveis de resistência mínima das fibras de aço para cada classe:
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.
“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:
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.
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