Fibras Sintéticas de Polietileno para Reforço de concreto
O concreto, material estrutural amplamente utilizado em todo o mundo, tem sido assunto de pesquisas contínuas no ramo da construção. Isso ocorre devido ao fato desse compósito apresentar certas limitações, como a baixa capacidade de deformação e a rápida propagação de fissuras quando submetido a esforços de tração. |
A utilização de fibras para reforço de concreto está amplamente difundida no mercado brasileiro.
Dentre os diversos métodos utilizados para essa finalidade, os ensaios realizados com sistema fechado de controle de velocidade de deslocamento fornecem resultados mais confiáveis. A principal vantagem conferida por esse sistema está na avaliação desses compósitos em baixo nível de fissuração, com maior nível de acurácia. O desempenho desses compósitos foi estudado segundo uma norma recente (ASTM C1609 - 2010) e outra que é uma referência tradicional no Brasil (JSCE-SF4 - 1984). Ambos os procedimentos prescrevem ensaios de flexão de corpos-de-prova prismáticos para determinação da resistência residual pós-fissuração e da tenacidade. A incorporação de fibras em materiais de construção é, na verdade, uma prática utilizada desde a antiguidade, quando se usava palha ou capim como reforços de tijolos de barro secos ao sol . Nascida na África e trazida para o Brasil com os escravos, vem do barro, é natural, foi e continua sendo usada em grandes e importantes civilizações. Trata-se do Adobe, que emprega apenas barro, palha e água para sua fabricação. A valorização do antigo, atualizado por pesquisas, é sempre uma fonte de inspiração. No Brasil, é possível aproveitar essa riqueza cultural com o correto incentivo a pesquisa dentro dos meios acadêmicos. Na Alemanha, na cidade de Weilburg, encontra-se o prédio mais alto da Europa construído neste sistema. Com 7 andares, o prédio já resistiu a um incêndio e tem quase 200 anos. |
As macrofibras sintéticas de polietileno são empregadas para minimizar o aparecimento das fissuras originadas pela retração plástica do concreto e para estruturar o concreto, formando uma armadura que elimina o uso de telas metálicas e fibras de aço em pisos industriais, concreto projetado etc...
Tanesi (1999) estudou a influência da adição de fibras sintéticas de polietileno na fissuração por retração plástica. Foram realizados ensaios, seguindo procedimentos utilizados por pesquisadores no Exterior, em placas com dimensões de (375 x 750 x 40 mm) e de (600 x 900 x 40 mm). As fissuras desenvolvidas eram muito finas e de difícil identificação e visualização. No entanto, verificou-se uma redução na fissuração por retração com a adição de fibras no teor de 0,1%. A diminuição da fissuração atingiu 99% nas placas (Tanesi, 1999).
A incorporação de fibras em misturas cimentícias promove uma melhora significativa em diversas propriedades mecânicas, com destaque para a tenacidade à flexão e a resistência à fadiga e ao impacto. Sua principal função é aumentar a capacidade de absorção de energia, pois atuam como ponte de transferência de tensões através das fissuras, reduzindo sua propagação e expansão. Além disso, concreto reforçado com fibras apresenta maior ductilidade em relação às matrizes não reforçadas, que se tornam deficientes após a formação de primeira fissura.
principais aplicações
quadras esportivas Galpões Industriais pisos de alta resistência
obras públicas pisos externos estacionamento
concreto projetado pavimento em concreto obras portuárias
Uma grande preocupação internacional, ainda ignorada no Brasil, é o risco da destruição da estrutura de túneis por ação de fogo. A ocorrência de fogo em túneis é relativamente freqüente no hemisfério Norte, onde esse tipo de construção é muito disseminado. Em 1990 ocorreu o colapso total do túnel Tutor Saliba/Perini em Los Angeles, nos Estados Unidos, devido ao incêndio ocorrido no interior quando ainda estava em construção. Em 1996, um incêndio num trem de transporte de caminhões no Eurotúnel provocou danos extensos na sua estrutura. Após esse incêndio houve a recomendação do emprego de fibras estruturais no revestimento secundário, visando a diminuição dos riscos aos usuários, pois um dos fatores que dificultou a extinção do fogo foi a obstrução da passagem dos bombeiros pelos pedaços de concreto que se desprenderam do revestimento do túnel. A ruptura da estrutura do túnel pela ação de um incêndio tem um encaminhamento básico. Com o início do incêndio a temperatura aumenta rapidamente podendo atingir 1.000oC em cerca de 20 minutos. Essa elevação brusca da temperatura causa a evaporação da água que satura os poros do concreto nas suas camadas mais superficiais. Se o vapor não encontra caminho de escape gera tensões internas elevadas. Além disso, a face exposta ao calor se dilata restringida pelas camadas internas, o que incrementa as tensões. Esse aumento de tensões leva ao fenômeno conhecido como lascamento (spalling) do revestimento de concreto que acaba por expor as camadas mais internas, gerando destacamentos progressivos como os ocorridos no Eurotúnel. A contínua liberação de calor provocada pelo incêndio pode levar à ruptura completa do revestimento do túnel e, sem essa camada, o maciço argiloso do entorno irá colapsar. A resistência à ação do fogo pelo concreto pode ser melhorada com a adição de fibras sintéticas de polietileno (Tanesi e Figueiredo, 1999). O aumento da pressão de vapor e das tensões de tração no interior do concreto, que causam o lascamento explosivo e posteriormente a sua ruptura, pode ser diminuído pela fusão das fibras. As fibras, por possuírem temperatura de fusão em torno de 165oC, ao se fundirem criam pequenos vazios e canais que permitem a dissipação dessa pressão de vapor, diminuindo assim as tensões de tração internas e a deterioração do concreto. Sem a ocorrência do destacamento, as camadas superficiais do concreto, mesmo calcinadas, protegem as mais internas e retardam ou evitam o colapso do túnel. A proteção passiva, como a utilização de fibras de baixo ponto de fusão, é apontada como a única forma de conter os lascamentos, sejam explosivos ou não (Ota, 2000).
A utilização de fibras de polietileno também causa um menor desgaste dos maquinários (projetor de concreto) e entupimento dos bicos deste mesmo projetor. Também não há necessidade de revestir o reboco aplicado no túnel porque as fibras sintéticas não oxidam, diferentemente das fibras metálicas que oxidam quando ficam aparente e podem produzir fissuras devido a oxidação, com isso, também gera-se economia de um reboco extra para ser aplicado de forma a proteger o que seria aplicado.
Em relação ao peso do concreto, também acontece uma redução em todo o reboco estrutural devido a proporção de fibras sintéticas aplicadas em relação as fibras de aço. Para concretos projetados, para cada 40/45 kg de fibras de aço, são necessários 6 kg de fibras sintéticas de polietileno, ou seja, se tem uma estrutura muito mais leve, se economiza em transporte, em valores finais do custo da obra etc... |