UNIVERSIDADE DA AMAZÔNIA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
Eduardo Sydney Dobbin Junior
Luiz Felipe Serique Rocha
ESTUDO DE CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRA DE
POLIPROPILENO PARA CONTROLE DA FISSURAÇÃO
BELÉM
2011
EDUARDO SYDNEY DOBBIN JUNIOR
LUIZ FELIPE SERIQUE ROCHA
ESTUDO DE CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRA DE
POLIPROPILENO PARA CONTROLE DE FISSURAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao curso de Engenharia
Civil do Centro de Ciências Exatas e
Tecnologia
da
Universidade
da
Amazônia para obtenção do grau de
bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Msc. José Zacarias
Rodrigues da Silva Júnior
Co-Orientador: Prof. Msc. Clementino
José dos Santos Filho
BELÉM
2011
EDUARDO SYDNEY DOBBIN JUNIOR
LUIZ FELIPE SERIQUE ROCHA
ESTUDO DE CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRA DE
POLIPROPILENO PARA CONTROLE DE FISSURAÇÃO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao curso de Engenharia Civil do Centro de
Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade da Amazônia para obtenção do grau de
bacharel em Engenharia Civil.
Banca Examinadora
___________________________________________
Prof. Msc. José Zacarias Rodrigues da Silva Júnior
Professor e Orientador – CCET UNAMA
___________________________________________
Prof. Msc. Clementino José dos Santos Filho
Professor - CCET UNAMA
___________________________________________
Prof. Msc. Paulo Márcio da Silva Aranha
Professor – CCET UNAMA / UFPA
Apresentado em: _____/_____/_____
Conceito: _______________________
Aos nossos pais e a busca incessante de conhecimento.
AGRADECIMENTOS
Aos pais e familiares de que forma direta e indireta nos conduziram a esta grande
vitória.
A empresa Safira Engenharia Ltda., que nos disponibilizou todo o aparato técnico e
material para a realização dos experimentos.
A Universidade da Amazônia - UNAMA, por ter nos cedido corpo técnico capacitado
para colher todos os resultados dos experimentos.
Ao nosso orientador Prof. Msc. José Zacarias Rodrigues da Silva Júnior, que nos
guiou de forma séria e responsável.
Aos nossos colegas de curso de Engenharia Civil, na compartilhação de
conhecimento.
A todos que acreditaram em nosso potencial e nos deu todo tipo de apoio e força na
obtenção de nossos objetivos.
“No que diz respeito ao desempenho, ao
compromisso, ao esforço, à dedicação, não
existe meio termo. Ou você faz uma coisa
bem-feita ou não faz.”
(Ayrton Senna)
RESUMO
As fibras são materiais que já vem sendo utilizados há muitos anos no ramo da
construção civil, porém, a falta de conhecimento no mercado ainda é abrangente. Em
específico, as fibras de polipropileno, possuem características singulares para o
combate a certas patologias que degradam as estruturas de concreto em geral. O
objetivo deste trabalho serve para expor as características e propriedades de
compósitos com adição de fibras de polipropileno. Buscando obter parâmetros para
utilização em dosagens de fibras nos concretos. Tais propriedades das fibras de
polipropileno ainda são desconhecidas por grande parte da sociedade e é um grande
avanço tecnológico que buscam garantir além de melhores compósitos, um aumento
considerável na segurança das estruturas de concreto. O trabalho em si constituiu
todo um processo que aborda temas como: tipos de fibras, métodos de dosagem,
fator de forma das fibras, metodologia de ensaios e experimentos práticos. Foram
escolhidos para a parte experimental da pesquisa, ensaios capazes de realizar uma
avaliação das características e propriedades que as fibras proporcionam nos
compósitos. Ensaio como compressão axial, tração indireta por compressão
diametral, carbonatação, ascensão capilar e tenacidade. Conforme observado nos
resultados, as fibras não proporcionam ganho de resistência mecânica em concretos,
porém, proporcionam condições de resistência a cargas mesmo após o aparecimento
das primeiras fissuras. Além de proporcionar ao compósito uma redução nos efeitos
de carbonatação e ascensão capilar devido a redução da porosidade do mesmo.
Sendo realizada uma leitura geral dos resultados obtidos a partir da realização dos
ensaios, foi escolhido como dosagem ideal o traço com adição de 0,7% de adição de
fibras por volume de concreto, a qual gerou dados aceitáveis em todos os
experimentos realizados e inclusive manteve a mistura fluída, coesa e com boa
trabalhabilidade. Foi possível observar o acréscimo das qualidades que as fibras
incorporam nos concretos, gerando um considerável fator de segurança, peças de
concreto com melhores acabamento e livres de indesejadas patologias como a
fissuração do concreto.
PALAVRAS-CHAVE: CONCRETO. FIBRAS. POLIPROPILENO. DOSAGEM.
ABSTRACT
The fibers are materials that have been used for many years in the business of
construction, however, the lack of knowledge in the market is still comprehensive. In
particular, the polypropylene fibers have characteristics unique to combat certain
diseases that degrade concrete structures in general. The objective of this study is to
describe the characteristics and properties of composites with the addition of
polypropylene fibers. Seeking to obtain parameters for use in strengths of fibers in
concrete. Such properties of polypropylene fibers are still unknown to much of society
and is a major technological breakthrough that seek to ensure better than composite,
a considerable increase in the safety of concrete structures. The work itself was a
process that addresses issues such as: fiber types, measurement methods, form
factor of the fibers, test methodology and experiments. Were chosen for the
experimental part of the research, tests able to perform an evaluation of the
characteristics and properties that provide the fibers in composites. Essay as axial
compression, indirect tensile diametrical compression, carbonation, capillary rise and
tenacity. As noted in the results, the fibers do not provide mechanical strength gain in
concrete, however, provide load bearing conditions even after the appearance of first
cracks. In addition to providing a reduction in the composite effects of carbonation and
capillary rise due to a reduction of the porosity of the same. Being held a general
reading of the results obtained from the tests, was chosen as the optimal dosage the
dash with the addition of 0.7% addition of fibers per volume of concrete, which
generated acceptable data in all experiments and even the mixture remained fluid,
cohesive and good workability. It was possible to observe the increase of the qualities
that embody the fibers in the concrete, creating a significant safety factor, pieces of
concrete with better finishing and free from unwanted diseases such as cracking of
concrete
KEYWORDS: CONCRETE. FIBER. POLYPROPYLENE. DOSING.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Classificação das Fibras Segundo a BISFA. .............................................. 17
Figura 2 - Fibra de Coco ............................................................................................. 17
Figura 3 - Fibra de Sisal ............................................................................................. 18
Figura 4 - Fibra de Celulose ....................................................................................... 18
Figura 5 - Fibra de Amianto ........................................................................................ 18
Figura 6 - Fibra de acetato (CA) ................................................................................. 19
Figura 7 - Fibras de polipropileno (PP) ....................................................................... 19
Figura 8 - Fibra de acrílico (PAN) ............................................................................... 19
Figura 9 - Fibra de vidro ............................................................................................. 20
Figura 10 - Fibra de metal .......................................................................................... 20
Figura 11 - Traço de concreto com fibras de PP ........................................................ 21
Figura 12 - Fibra de Polipropileno Monofibriladas ...................................................... 22
Figura 13 - Fibra de Polipropileno Fibriladas .............................................................. 22
Figura 14 - Aderência das fibras de PP. ..................................................................... 25
Figura 15 - Solicitação de esforço à tração no concreto. ............................................ 26
Figura 16 - Linha de tensões em concretos sem fibras. ............................................. 27
Figura 17 - Linha de tensões em concretos com fibras. ............................................. 28
Figura 18 - Aderência das fibras................................................................................. 29
Figura 19 - Corpo-de-prova com fibras de PP. ........................................................... 30
Figura 20 - Processo de Fissura por Assentamento Plástico. .................................... 33
Figura 21 - Exsudação em Concretos sem Fibras de PP. .......................................... 34
Figura 22 - Exsudação em Concretos com Fibras de PP. .......................................... 35
Figura 23 - Mecanismos das Fibras de Polipropileno no Controle da Exsudação. ..... 35
Figura 24 - Exemplo de Fissura por Retração Plástica. ............................................. 36
Figura 25 - Concreto com Fissuras por Retração. ...................................................... 37
Figura 26 - Concreto com Fibras de PP – Redução das Fissuras. ............................. 39
Figura 27 - Execução de Concreto Projetado Via Úmida. .......................................... 42
Figura 28 - Execução de Concreto Projetado Via Seco. ............................................ 42
Figura 29 - Acompanhamento de Concretagem com Concreto Projetado Via Úmida.
................................................................................................................................... 43
Figura 30 - Ângulo de Incidência de Concreto Projetado Via Úmida. ......................... 43
Figura 31 - Espaço Vazio Deixado pela Fibra. ........................................................... 47
Figura 32 - Canais Produzidos pelas Evaporação das Fibras Após 360ºC. ............... 48
Figura 33 - Aumento de Pressão em Concretos sem Fibras. ..................................... 48
Figura 34 - Ensaio em Peça sem Fibras. ................................................................... 49
Figura 35 - Ensaio em Peça com Fibras. ................................................................... 49
Figura 36 - Ensaio de Combate ao Calor – Corpo sem Fibras. .................................. 50
Figura 37 - Ensaio de Combate ao Calor – Corpo com Fibras. .................................. 50
Figura 38 - Prensa Utilizada em Ensaios de Compressão. ........................................ 51
Figura 39 - Detalhe de Molde de Corpo-de-prova. ..................................................... 52
Figura 40 - Ensaio de Compressão Axial Simples. ..................................................... 53
Figura 41 - Detalhes do Corpo-de-prova para Ensaio de Compressão Diametral...... 54
Figura 42 - Detalhe de Ensaio de Carbonatação........................................................ 56
Figura 43 - Ensaio de Tração na Flexão. ................................................................... 58
Figura 44 - Ensaio JSCE-SF4. ................................................................................... 59
Figura 45 - Ensaio do tipo EFNARC. .......................................................................... 59
Figura 46 - Moldagem de Corpos-de-prova para Ensaio de Tenacidade. .................. 61
Figura 47 - Corpos-de-prova Moldados para Ensaio de Tenacidade. ........................ 61
Figura 48 - Leitura de Ensaio de Carbonatação do Corpo-de-prova do Traço Normal.
................................................................................................................................... 74
Figura 49 - Leitura de Ensaio de Carbonatação do Corpo-de-prova do Traço com
Fibras. ........................................................................................................................ 75
Figura 50 - Pesagem do Corpo de Prova em Balança Digital. ................................... 76
Figura 51 - Corpo de Prova Imerso na Lâmina D’água. ............................................. 77
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Propriedades de fator de forma FibroMac 6. ............................................. 23
Tabela 2 - Propriedades de fator de forma FibroMac 12. ........................................... 23
Tabela 3 - Propriedades de fator de forma FibroMac 24. ........................................... 23
Tabela 4 - Características Mecânicas das Fibras. ...................................................... 24
Tabela 5 - Consumo de Material em Concreto Projetado. .......................................... 44
Tabela 6 - Relação de Normas para Ensaio de Tenacidade. ..................................... 60
Tabela 7 - Lista de Materiais Utilizados. ..................................................................... 62
Tabela 8 - Volume de Concreto .................................................................................. 63
Tabela 9 - Peso das Fibras de PP .............................................................................. 64
Tabela 10 - Uso de Aditivo. ........................................................................................ 65
Tabela 11 - Resultados Gerais de Ensaio de Compressão Axial Simples. ................ 67
Tabela 12 - Resultados Gerais de Ensaio de Compressão Diametral Simples. ......... 70
Tabela 13 - Resultados Gerais de Ensaio de Flexão por Compressão Prismática
Simples. ...................................................................................................................... 72
Tabela 14 - Resultados Gerais de Ensaio de Carbonatação. ..................................... 74
Tabela 15 - Resultados Gerais de Ensaio de Ascensão Capilar. ............................... 75
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Nível de volume crítico de fibras ............................................................... 31
Gráfico 2 - Deformação x Número de Horas. ............................................................. 40
Gráfico 3 - Temperatura x Degradação do Concreto.................................................. 45
Gráfico 4 - Exemplificação do Efeito “Spalling”........................................................... 46
Gráfico 5 - Consumo de Fibras por Traço. ................................................................. 64
Gráfico 6 - Consumo de Aditivo .................................................................................. 66
Gráfico 7 - Valores Resultantes Gerais de Ensaio de Compressão Axial Simples. .... 67
Gráfico 8 - Resultantes do Ensaio de Compressão Axial Simples para 07 Dias. ....... 68
Gráfico 9 - Resultantes do Ensaio de Compressão Axial Simples para 28 Dias. ....... 68
Gráfico 10 - Valores Resultantes Gerais de Ensaio de Compressão Diametral
Simples. ...................................................................................................................... 70
Gráfico 11 - Resultantes do Ensaio de Compressão Diametral Simples para 07 Dias.
................................................................................................................................... 71
Gráfico 12 - Resultantes do Ensaio de Compressão Diametral Simples para 28 Dias.
................................................................................................................................... 71
Gráfico 13 - Resultantes de Compressão Prismática Simples para 28 Dias. ............. 73
Gráfico 14 - Resultados de Ensaio de Ascensão Capilar. .......................................... 76
SUMÁRIO
1
INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 11
1.1
PROBLEMATIZAÇÃO ................................................................................... 13
1.2
OBJETIVO..................................................................................................... 13
1.2.1
Objetivo Geral ................................................................................................................. 13
1.2.2
Objetivos Específicos .................................................................................................. 14
1.3
JUSTIFICATIVA ............................................................................................ 14
1.4
METODOLOGIA ............................................................................................ 14
2
CONCEITO DE FIBRA ................................................................................................... 16
2.1
TIPOS DE FIBRAS ........................................................................................ 16
2.2
INFLUÊNCIA DO FATOR DE FORMA .......................................................... 20
2.3
MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA ......................................................... 25
3
PROPRIEDADES DAS FIBRAS DE POLIPROPILENO ..................................... 32
3.1
USO DE FIBRAS DE POLIPROPILENO PARA CONTROLE E REDUÇÃO
DE EXSUDAÇÃO ....................................................................................................... 32
3.1.1
Fissuras de Assentamento Plástico ...................................................................... 32
3.1.2
Resistência ao Desgaste ............................................................................................ 33
3.1.3
A Exsudação e as Fibras de Polipropileno ........................................................ 34
3.2
CONTROLE DA RETRAÇÃO DO CONCRETO E ARGAMASSAS............... 36
3.2.1
A Retração do Concreto ............................................................................................. 36
3.2.2
Atuação de Fibras de Polipropileno ao Combate a Retração .................... 38
3.3
UTILIZAÇÃO DE FIBRAS DE POLIPROPILENO PARA REDUÇÃO DA
REFLEXÃO DE CONCRETOS PROJETADOS ......................................................... 41
3.4
USO DAS FIBRAS PARA CONCRETOS RESISTENTES A FOGO ............. 44
4
METODOLOGIA DE ENSAIOS ................................................................................... 51
4.1
ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES ............................................. 51
4.2
ENSAIO DE TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ......... 53
4.3
CARBONATAÇÃO ........................................................................................ 55
4.4
ASCENSÃO CAPILAR .................................................................................. 56
4.5
TRAÇÃO NA FLEXÃO .................................................................................. 57
4.5.1
Tenacidade ....................................................................................................................... 58
5
MÉTODOS DE DOSAGEM ........................................................................................... 62
5.1
OBTENÇÃO DO VOLUME TOTAL DE CONCRETO .................................... 63
5.2
DOSAGEM DA FIBRA................................................................................... 63
5.3
DOSAGEM DO ADITIVO .............................................................................. 65
6
EXPERIMENTOS ............................................................................................................. 67
6.1
COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES ................................................................. 67
6.2
TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ............................. 69
6.3
FLEXÃO POR COMPRESSÃO PRISMÁTICA SIMPLES .............................. 72
6.4
CARBONATAÇÃO ........................................................................................ 73
6.5
ASCENSÃO CAPILAR .................................................................................. 75
7
ANÁLISE DOS RESULTADOS ................................................................................... 78
7.1
COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES ................................................................. 78
7.2
TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL ............................. 78
7.3
CARBONATAÇÃO ........................................................................................ 79
7.4
ASCENSÃO CAPILAR .................................................................................. 79
7.5
FLEXÃO POR COMPRESSÃO PRISMÁTICA SIMPLES .............................. 80
8
CONSIDERAÇÕES FINAIS .......................................................................................... 81
REFERÊNCIAS...........................................................................................................83
ANEXOS..................................................................................................................... 85
11
1
INTRODUÇÃO
A utilização de fibras nos compósitos é um método já utilizado há vários anos
e ainda pode ser amplamente explorado para agregar benefícios a estruturas de
concreto. Há, inclusive, relatos de seu uso no Egito, quando o povo utilizava palha
como argamassa. Como dito no livro sagrado, “[...] não continueis a fornecer palha ao
povo, como antes, para o fabrico de tijolos”. Na Antiga China, há indícios de seu uso
para a construção da mundialmente conhecida muralha da China. Seu estudo
científico sobre o comportamento destes deu-se apenas na década de 50 com a
entrada das fibras de aço e vidro. (TANESI; FIGUEIREDO, 1999).
Atualmente, vem sendo largamente utilizada para vários setores da construção
civil no intuito de gerar propriedades benéficas em termos de segurança aos
compósitos. Pode ser na fabricação de telhas, uso em pavimentações, painéis de
vedação vertical, dentre outros. Todos com o fim de procurar minimizar deficiências
dos compósitos convencionais que não conseguem o desempenho desejado.
Sua procura também se deve ao ser requerido em locais ou condições
adversas as quais também não se consegue o resultado esperado de compósitos
convencionais.
Compósitos, como já diz o nome, são materiais compostos basicamente por
duas fases: a matriz e as fibras. As fibras podem atuar como um reforço da matriz em
função das propriedades deste e das próprias fibras. (FIGUEIREDO, 2000). Tais
como concreto, composto por uma fase agregado e outra fase pasta, que é a matriz,
cujo comportamento consiste na combinação das propriedades dos materiais que o
constituem. (FIGUEIREDO, 2000).
Segundo Figueiredo (2000), é sabido que a qualidade dos componentes de
matrizes de cimento não é mais caracterizada apenas pela resistência que
apresentam , mas devem refletir outras propriedades que influenciam o desempenho
do material como um todo.
Vale ressaltar que existem outros tipos de fibras, sendo elas: orgânicas e
sintéticas. Dentro do grupo de orgânicas podemos ressaltar o sisal, a casca de coco
12
e a celulose. Das sintéticas também são empregadas as de nylon, poliéster,
polietileno e poliamida para os fins de reforço das matrizes cimentíceas.
As fibras de polipropileno, nylon e polietileno podem ser classificadas como
fibras de baixo modulo, que restringe sua aplicação ao controle de fissuração quando
as matrizes possuem baixo modo de elasticidade, como é o caso de retração plástica
em argamassas. (FIGUEIREDO, 2000). Para Tanesi e Figueiredo (1999), o reforço
de fibras de polipropileno tem entre as suas funções a de controlar as fissurações
causadas por mudanças de volume em matrizes de concreto, problema muito
habitual em países de clima quente.
Existem dois tipos básicos de fibras de polipropileno: monofilamentos e
fibriladas. As fibras chamadas de monofilamento consistem em fios cortados em
comprimento padrão. Já as fibriladas apresentam-se como uma malha de finos
filamentos de seção retangular. A estrutura em malha das fibras de polipropileno
fibrilado promove um aumento de adesão entre a fibra e a matriz, devido a um efeito
de intertravamento. O uso das fibras de polipropileno disperso aletoriamente na
massa de concreto estabiliza a abertura das fissuras nas primeiras horas. (TANESI;
FIGUEIREDO, 1999)
Na cura do concreto, ocorre um processo químico exotérmico, no qual existe o
deslocamento de água para fora de sua superfície, provando a secagem da
superfície, ocasionando o calor de hidratação, sendo o mesmo responsável pelo
aparecimento de fissuras no concreto ainda recente. A grande área em questão para
evaporação facilita este surgimento das fissuras. Processo conhecido também como
retração do concreto.
Para Tanesi e Figueiredo (1999), a sedimentação pode ser outra importante
formação de fissuras, pois leva à abertura de canais de água e por conseqüência o
surgimento de tensões de tração na superfície do concreto.
Estas fissuras têm maior probabilidade de surgir logo nas primeiras horas,
visto que a resistência do compósito ainda é baixa, comprometendo desta maneira
toda a peça não somente quanto à sua estética, mas também em relação a sua
resistência às mais variadas cargas.
13
Vale ressaltar que o uso das fibras de polipropileno é recomendado para
trabalhar as fissuras de retração e não para compensar no ganho de resistência à
compressão da peça. Tendo que ter em vista também que sua dosagem só é
beneficiada com concentrações de no máximo 1% de volume. (TANESI;
FIGUEIREDO, 1999.).
Em contrapartida à utilização das fibras, está na grande limitação de não haver
um método reconhecido de dosagem para controle de fissurações. E também, ainda
não possuem métodos mundialmente reconhecidos de ensaio de controle. Sua
dosagem ainda é realizada de maneira empírica, com consumo de 0,9kg/m³ (0,1% de
volume) (TANESI; FIGUEIREDO, 1999.).
1.1
PROBLEMATIZAÇÃO
Com o início do uso de fibras para o combate a fissuração, ainda são poucas
as informações concretas sobre tal assunto. A busca pelo método de dosagem dos
compósitos para a obtenção da diminuição de tal problema continua altamente
empírica e somente por métodos de tentativas de acordo com o determinado tipo de
construção, não havendo uma metodologia empregada para tais dosagens.
Este trabalho procura fazer um consenso entre o consumo empírico já utilizado
com ensaios laboratoriais para a obtenção de uma metodologia aceitável, para as
mais variadas construções que procuram obter resultados ao combate a fissuração
por retração.
1.2
OBJETIVO
1.2.1 Objetivo Geral
O objetivo consiste em apresentar uma proposta voltada ao método prático do
uso de fibras sintéticas de polipropileno em concretos, tendo a busca de uma
dosagem para ser possível chegar a um índice desejável da melhor percentagem de
adição visando o controle de fissuração dos compósitos.
14
1.2.2 Objetivos Específicos
Tendo em vista o conhecimento teórico, este trabalho irá comprovar a
obtenção de uma metodologia aplicada ao uso das fibras de polipropileno, através
das análises dos ensaios realizados.
1.3
JUSTIFICATIVA
Devido o pouco conhecimento sobre o assunto, e ainda não existir métodos de
ensaio aceitos para o controle da dosagem de fibras de polipropileno, na mesma
tampouco para avaliar a fissuração por retração e pelo fato de não haver um método
aceitável de dosagem é ideal a procura por meios tanto literários quanto práticos para
saciar estas deficiências.
1.4
METODOLOGIA
Para realização deste trabalho foi necessária, inicialmente, a realização de
pesquisa específica em artigos acadêmicos sobre concretos com uso de fibras, com
foco nas fibras de polipropileno. As dosagens do concreto seguiram os padrões
adotados para os métodos de dosagem convencional.
O método utilizado nesta pesquisa foi com base em um processo
experimental, sendo realizada no laboratório de experimentos da Universidade da
Amazônia (UNAMA) a confecção de corpos de prova para obtenção de resultados
comparativos entre concreto convencional e concreto com adição de fibras de
polipropileno, ambos com o mesmo traço. Esta última parte, sendo realizada de
forma dedutiva, com várias porcentagens de acréscimo de volume das fibras, indo de
0,1% até 1%. Para a melhor comparação dos resultados encontrados.
Para os ensaios de resistência mecânica, foram realizados experimentos com
relação à compressão axial simples e à tração na compressão diametral, foram
utilizados um total de 40 corpos-de-prova cilíndricos, de dimensões 10x20cm. Sendo
destes, 4 com concreto convencional sem fibras, 4 com adição de 0,3% de fibras de
polipropileno, 4 com adição de 0,5% de fibras de polipropileno, 4 com adição de 0,7%
de fibras de polipropileno e 4 com adição de 0,9% de fibras de polipropileno para o
15
ensaio a compressão diametral, e para o ensaio â compressão axial simples, 4 com
concreto convencional e 4 com adição de 0,3% de fibras de polipropileno, 4 com
adição de 0,5% de fibras de polipropileno, 4 com adição de 0,7% de fibras de
polipropileno e 4 com adição de 0,9% de fibras de polipropileno.
Foram confeccionados, também, 10 corpos de prova prismáticos, sendo 2 com
concreto convencional e 2 corpos-de-prova para cada dosagem com adição de fibras,
todos moldados para o ensaio de resistência à tração na flexão.
Para o ensaio da tenacidade foi confeccionado um corpo-de-prova para cada
tipo de dosagem, em forma de paralelepípedo.
Para se analisar as propriedades químicas, foi confeccionado um corpo-deprova de cada dosagem, sendo um para o ensaio de carbonatação e um para o
ensaio de ascensão capilar.
Todo os ensaios foram realizados com os corpos de provas nas idades de 7 e
28 dias de cura. Sendo que para o ensaio de carbonatação foi-se estimado um prazo
de 90 dias para cura. Após a execução de todos os ensaios, para conclusão, os
resultados obtidos foram computados para a obtenção dos resultados.
16
2
CONCEITO DE FIBRA
A fibra é um material fino, fibrilado e alongado. Na natureza, as fibras podem
ser encontradas inclusive nos seres vivos, pois são elas que fazem o sustento dos
tecidos. Elas podem ser aproveitadas para diversas finalidades, dependendo da sua
origem e composição. Podem ser encontradas fibras naturais, artificiais e sintéticas.
As naturais são as fibras encontradas prontas na natureza, as artificiais são
produzidas pelo homem através das materiais da natureza e as sintéticas são
também produzidas pelo homem, porém, oriundas de produtos químicos.
Segundo o site Wikipedia (s.a), As fibras de polipropileno fazem parte da
classe das fibras sintéticas, sendo produzida pelo homem, através de material
petroquímico reciclado. É mais conhecida pela sua sigla PP (Polipropileno).
A produção das fibras de polipropileno acabou por ter sido desenvolvida e ter
o seu processo patenteado pela empresa de produtos petrolíferos Shell. Seu método
foi o de produzir fibras fibriladas picotadas, como também concretos contendo tais
fibras. (FIGUEIREDO; TANESI, 1999).
As fibras de polipropileno são classificadas como fibras de baixo módulo,
trabalhando em matrizes cimentíceas reforçando o compósito sobre todas as suas
propriedades com base, sendo elas a tensão de tração, flexão e tenacidade da
matriz.
2.1
TIPOS DE FIBRAS
As fibras estão presentes em todo nosso ambiente. Seja no meio natural ou
artificial. Diz-se artificial para as substâncias e compostos que o homem consegue
processar e obter um novo tipo de material. No campo das fibras naturais, o seu
encontro se dá na própria natureza, conforme classificação apresentada na Figura 1,
abaixo:
17
Figura 1 - Classificação das Fibras Segundo a BISFA.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a.)
As fibras em geral podem ser classificadas como naturais, metálicas ou
sintéticas, podendo ou não ter alguma intervenção química para melhoria de suas
propriedades. O uso desse material em termos de propriedades construtivas se dá há
vários séculos, na sua utilização para criação de casas e outros tipos de construção.
Dentro do ramo das fibras naturais, existem as vegetais de madeira ou bambu,
como também sementes, fibras de frutas e fibras de folhas. São exemplos as fibras
de sisal, eucalipto, juta, coco, banana e etc. Ver Figuras 2 e 3, abaixo:
Figura 2 - Fibra de Coco
Fonte: Manuel Lourenço (s.a).
18
Figura 3 - Fibra de Sisal
Fonte: Hipergesso (s.a).
Ainda no campo das naturais encontram-se as fibras de amianto e celulose,
que são matérias-primas para obtenção de materiais de revestimento na construção
civil. (Ver Figuras 4 e 5).
Figura 4 - Fibra de Celulose
Fonte: Hotfrog (s.a).
Figura 5 - Fibra de Amianto
Fonte: Brasil Escola (s.a).
As fibras naturais possuem uma gama de vantagens em comparação as fibras
sintéticas, como conservação de energia, são encontrada em grande abundância,
possuem baixo custo, não são prejudiciais à saúde, possuem baixa densidade, são
biodegradáveis e têm a possibilidade de incremento na economia agrícola.
Em contrapartida, para o seu uso em matrizes cimentícias elas possuem baixa
durabilidade e também, no seu preparo em compostos para reforço da matriz, seu
estado natural enfraquece a adesão na matriz do composto.
19
No grupo das fibras orgânicas, existem as fibras de transformação de
polímeros naturais. Esse processo é realizado por intermédio do homem. São
exemplos: Fibras de acetato (CA), alginato (ALG) e triacetato (CTA). Conforme visto
na Figura 6.
Figura 6 - Fibra de acetato (CA)
Fonte: Allbiz (s.a).
No campo dos polímeros sintéticos, também gerados por intermédio do
homem, se contemplam as seguintes fibras: Polipropileno (PP), poliestireno (PES),
acrílico (PAN), aramida (AR), dentre outras. Conforme alguns exemplos vistos nas
Figuras 7 e 8.
Figura 7 - Fibras de polipropileno (PP)
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
Figura 8 - Fibra de acrílico (PAN)
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
20
As fibras artificiais também podem ser divididas entre as fibras inorgânicas,
como as fibras de carbono (CF), cerâmica (CEF), vidro (GF) e metal (MTF). Vistos
alguns exemplos nas Figuras 9 e 10.
Figura 9 - Fibra de vidro
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
Figura 10 - Fibra de metal
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
Neste grupo das fibras artificiais, as fibras metálicas são definidas como
elementos descontínuos produzidos com uma alta variabilidade de formatos,
dimensões e mesmo tipos de aço. As fibras de aço são consideradas fibras de alto
módulo, pois podem atuar como reforço estrutural no concreto.
2.2
INFLUÊNCIA DO FATOR DE FORMA
Segundo o Manual Técnico Maccaferri (s.a.), o fator de forma se dá pela
relação entre o comprimento e o diâmetro da fibra. Nesta relação, quanto mais
elevado for o seu fator de forma, menor será o seu diâmetro, ou seja, a fibra será
mais esbelta.
21
Segundo Figueiredo (2000, p.6):
[...] quanto maior for o fator de forma, maior será também a influência
da fibra na perda de fluidez do material. Isso ocorre pelo fator de se
ter uma elevada área específica que demanda uma grande
quantidade de água de molhagem aumentando o atrito interno do
concreto e reduzindo a sua mobilidade.
Este fato é comprovado na prática, conforme Figura 11, tendo conhecimento
que, com o aumento do teor de fibras adicionado em relação ao volume do
compósito,
se
dificulta
a
trabalhabilidade
do
material,
como
também
a
homogeneidade do composto. Desta forma, tendo em vista que quanto mais próximo
se trabalha do limite de adição de fibras no compósito (1% em relação ao volume de
concreto), mais difícil se torna a sua mobilidade.
Figura 11 - Traço de concreto com fibras de PP
Fonte: Arquivo pessoal.
Ainda segundo Figueiredo (2000, p.6):
[...] no caso de concretos plásticos, existe outro fator que pode gerar
dificuldades de aplicação e consequentemente prejuízos a
trabalhabilidade do material que é a baixa massa específica da fibra,
que produz uma tendência à segregação do material que tende a
“boiar” no concreto, concentrando-se na parte superior, caso a mistura
conte com elevada relação água/materiais secos por exemplo.
Este fato se resume pela relação água / cimento (A/C) estar elevada. Com
base neste alto teor, as fibras que possuem baixa massa específica, acabam por não
conseguir realizar uma mistura totalmente homogênea. Causando a segregação e,
posteriormente, o prejuízo com o material final que não terá as propriedades
desejadas. Isto muito se deve também, a falta de normas para dosagem das fibras,
tornando o processo de controle mais difícil.
22
Segundo o fator de forma, as fibras de polipropileno são divididas em
monofibriladas e fibriladas. As fibras monofibriladas possuem grande fator de forma,
podendo ser visto na Figura 12, ou seja, sua relação entre o diâmetro da fibra e seu
comprimento é alta. Novos tipos de fibra, como alternativa estão sendo produzidos,
como é o caso das fibras fibriladas. (FIGUEIREDO 2000).
Figura 12 - Fibra de Polipropileno Monofibriladas
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
As fibriladas, vistas na Figura 13, possuem telas que se abrem no decorrer da
mistura com o compósito, atenuando o impacto da adição de fibra. Desta forma, para
um mesmo volume de fibras, em relação das monofibriladas para as fibriladas, há um
ganho de na capacidade de reforço, pois elas estarão agindo intertravadas no
concreto. (FIGUEIREDO 2000).
Figura 13 - Fibra de Polipropileno Fibriladas
Fonte: Fitesa – Apostila Técnica nº 001 (2001).
Segue abaixo, exemplos dos fatores de forma das fibras de polipropileno da
fabricante Maccaferri, utilizadas no estudo, de acordo com as Tabelas 1, 2 e 3.
23
Tabela 1 - Propriedades de fator de forma FibroMac 6.
Propriedades Físicas – Fibras de Polipropileno (Ex. FibroMac® 6 – Maccaferri
Diâmetro
µm
18
Seção
-
Circular
Comprimento
Mm
6
Alongamento
%
80
Matéria-prima
-
Polipropileno
Peso Específico
g/cm³
0,91
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (S.A.)
Tabela 2 - Propriedades de fator de forma FibroMac 12.
Propriedades Físicas – Fibras de Polipropileno (Ex. FibroMac® 12 – Maccaferri
Diâmetro
µm
18
Seção
-
Circular
Comprimento
Mm
12
Alongamento
%
80
Matéria-prima
-
Polipropileno
Peso Específico
g/cm³
0,91
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (S.A.)
Tabela 3 - Propriedades de fator de forma FibroMac 24.
Propriedades Físicas – Fibras de Polipropileno (Ex. FibroMac® 24 – Maccaferri
Diâmetro
µm
18
Seção
-
Circular
Comprimento
Mm
24
Alongamento
%
80
Matéria-prima
-
Polipropileno
Peso Específico
g/cm³
0,91
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (S.A.)
Levando em consideração os aspectos tecnológicos, segue abaixo na Tabela
4, valores de resistência mecânica e módulos de elasticidade para os mais diversos
tipos de fibra.
24
Tabela 4 - Características Mecânicas das Fibras.
FIBRAS
Aço
Vidro
Amianto
DIÂMET
RO (µm)
5–
500
9 – 15
0.02 –
0.04
DENSIDA
MÓDULO
DE
ESLASTICIDA
(10³kg/m³)
DE (KN/mm²)
RESISTÊN
ALONGAMEN
CIA A
TO NA
TRAÇÃO
RUPTURA
(KN/mm²)
(%)
7.84
200
0.5 – 2
0.5 – 3.5
2.60
70 – 80
2–4
2 – 3.5
3.00
180
3.30
2–3
0,90
5–7
Polipropil
20 –
eno
200
Nylon
-
1.10
4
0.90
13 – 15
-
0.95
0.30
0.0007
10
Carbono
9
1.90
230
2.60
1
Kevlar
10
1.45
65 – 133
3.60
2.1 – 4
Acrílico
18
1.18
14 – 19.5
0.4 – 1
3
Celulose
-
1.2
10
0.3 – 0.5
-
1 – 50
-
0.8
3.0
1.5
71
0.90
-
Polietilen
o
Sisal
Fibra de
madeira
10 –
50
-
0.5 –
0.75
8
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (S.A.)
O comprimento das fibras tem uma relação direta com o desempenho do
compósito, quanto menor for a sua dimensão de comprimento, maior será a
possibilidade de elas serem arrancadas. Para uma análise completa, há a
necessidade de se verificar também o seu diâmetro, pois depende dele também a
capacidade da fibra desenvolver resistência as cargas nelas solicitadas. Fato
ilustrado na Figura 14.
25
Figura 14 - Aderência das fibras de PP.
Fonte: RODRIGUES; MONTARDO (2002)
Segundo Rodrigues e Montardo (2002, p. 6):
[...] a relação l/d é proporcional ao quociente entre a resistência à
tração da fibra e a resistência de aderência fibra/matriz, na ruptura.
Em grande parte, a tecnologia dos materiais compósitos depende
desta simples equação: se a fibra tem uma alta resistência à tração,
por exemplo, como o aço, então ou a resistência de aderência
necessária deverá ser alta para impedir o arrancamento antes que a
resistência à tração seja totalmente mobilizada ou fibras de alta
relação l/d deverão ser utilizadas.
A Figura 14 mostrou uma disposição idealizada da fibra em relação à fissura.
A orientação da fibra relativa ao plano de ruptura do concreto ou uma simples fissura,
influencia na sua capacidade de transmitir cargas.
2.3
MECANISMOS DE TRANSFERÊNCIA
Figueiredo (2000) discorre sobre as variações e propriedades do concreto,
tendo como abordagem principal as limitações do compósito comparando seu
comportamento de frágil ruptura e pouca deformação com outros elementos como o
aço. Como se é esperado, o concreto não apresenta um bom desempenho de
resistência à tração quando comparado com sua resistência à compressão. Este
propósito está associado diretamente ao comportamento das fissuras no interior da
matriz. No momento da solicitação do concreto às forças de tração, fissuras já
presentes ou novas formações de fissuras prejudicam seu desempenho.
26
Ilustrando este raciocínio, o modelo da Figura 15 exemplifica o comportamento
destes materiais tipicamente frágeis ao tipo de solicitação que transfere tensão
através do contato quando se esta comprimindo. Já no momento em que o conjunto
é colocado a uma força de tração, ele não oferece resistência à separação.
Figura 15 - Solicitação de esforço à tração no concreto.
Fonte: FIGUEIREDO (2000)
È possível associar a dificuldade da resistência à tração do concreto com a
mesma dificuldade do mesmo interromper a propagação das fissuras quando
solicitado a este tipo de esforço. (FIGUEIREDO, 2000).
O concreto é susceptível à concentração de tensão no surgimento de uma
fissura e propagação da mesma, como pode ser visto na Figura 16. A fissura
representa um escudo a esta propagação da tensão. Após este desvio das forças,
uma concentração irá ocorrer no lado da extremidade da fissura. Caso esta tensão
supere a resistência da matriz do compósito, irá ocorrer um rompimento abrupto do
material. No caso de solicitação do tipo cíclica, pode-se compreender o rompimento
abrupto como sendo a cada ciclo da tensão o aparecimento de novas micro-fissuras,
que vão se acumulando até ocorrer o rompimento do material. Obtendo isto como
exemplo, podemos associar ao concreto sem fibras que, após o aparecimento das
27
fissuras, não há mais possibilidade de haver capacidade de resistência do material.
(FIGUEIREDO, 2000).
Figura 16 - Linha de tensões em concretos sem fibras.
Fonte: FIGUEIREDO (2000)
Uma contribuição das fibras está relacionada ao seu efeito na ponte de
transferência de tensões. O aparecimento das fissuras ocorre no momento em que o
concreto chega ao seu ponto de ruptura, a tensão aplicada na matriz se transfere
para as fibras, desta maneira interceptando a propagação da fissura, controlando a
abertura da mesma. Este fenômeno se denomina ponte de transferência de tensões,
vistos na Figura 17. Esta relação só será mantida se for possível manter o nível de
carregamento no corpo de prova constante ou até mesmo diminuir. Este fato é difícil
de garantir, pois o corpo de prova pode apresentar vazios que podem interferir nos
resultados. (TANESI; FIGUEIREDO, 1999).
28
Figura 17 - Linha de tensões em concretos com fibras.
Fonte: FIGUEIREDO (2000)
Segundo Tanesi e Figueiredo (1999, p.13): “[...] a transferência de tensão para
uma região não fissurada promoverá nela um incremento de tensão, que quando
atingir a tensão de ruptura da matriz resultará no aparecimento de mais fissuras.”.
Desta forma, um compósito que é reforçado com fibras, possuirá mais fissuras
com relação a uma matriz sem fibras, porém, com um controle da abertura das
fissuras, tornando-as menores. A tensão de ruptura aplicada ao concreto não poderá
passar da tensão suportada pela fibra, tão quanto à aderência da relação fibra/matriz
para não ocorrer consequências, como o escorregamento e possível arrancamento
da fibra da matriz. O efeito de escorregamento e arrancamento geram gasto de
energia, promovendo o aumento da tenacidade dos compósitos reforçados com fibras
em geral, como pode ser visto na Figura 18. (TANESI; FIGUEIREDO, 1999).
29
Figura 18 - Aderência das fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a.)
Acreditava-se que, no acréscimo das fibras em elemento de concreto próximas
uma das outras, poderiam criar uma barreira contra a propagação das fissuras,
dando ao concreto um aumento da resistência a tração. Após experimentos utilizados
para tal comprovação, foi comprovado que mesmo com a incorporação das fibras de
diferentes tamanhos e formas ao concreto ou argamassas convencionais, não há um
aumento de resistência comparado às misturas correspondentes de concreto sem
fibras, embora pesquisas posteriores comprovem a considerável melhora no
comportamento pós-fissuração nos concretos com fibras. O concreto com fibras
torna-se muito tenaz, ou seja, deformável e mais resistente a impactos. (MEHTA;
MONTEIRO, 1994).
Este efeito de transferência de tensões gera um aumento da deformação até o
aparecimento da primeira fissura como também uma alta deformação até seu
colapso, como visto abaixo na Figura 19. O compósito resiste ao carregamento e
continua a se deformar, inclusive após o aparecimento das fissuras iniciais, como
também as conseqüências de descolamento e arrancamento das fibras da matriz.
(TANESI; FIGUEIREDO, 1999).
30
Figura 19 - Corpo-de-prova com fibras de PP.
Fonte: Arquivo pessoal.
Segundo Mehta e Monteiro (1994), é conhecido que na adição de fibras em
concretos simples ocorre a perda de trabalhabilidade do material. Dependendo do
tipo da fibra adicionada, a perda da trabalhabilidade será proporcional a
concentração do volume de fibras no concreto.
Um fator importante em concretos com adição de fibras é o fator de seu
volume de fibras em relação ao volume de concreto conforme gráfico abaixo (ver
Gráfico 1). O volume crítico em um compósito se dá ao teor de fibras necessárias
para manter a mesma capacidade portante a partir da ruptura da matriz. Sendo o
volume de fibras abaixo do volume crítico, há a ocorrência necessária de uma perda
de carga que o material tem capacidade de suportar. Quando o volume está acima
do crítico, o compósito consegue suportar níveis crescentes de carregamento,
mesmo após o surgimento da primeira fissura. (FIGUEIREDO, 2000).
31
Gráfico 1 - Nível de volume crítico de fibras
Fonte: FIGUEIREDO (2000)
Os níveis de fibras ficando acima do da curva de volume crítico, apesar de
suportar inicialmente maiores níveis de carregamentos, perde grande capacidade na
trabalhabilidade do material ainda no estado fresco. Desta forma, gerando uma
grande dificuldade para a moldagem de estruturas e controle de integridade física da
peça.
32
3
PROPRIEDADES DAS FIBRAS DE POLIPROPILENO
3.1
USO DE FIBRAS DE POLIPROPILENO PARA CONTROLE E REDUÇÃO DE
EXSUDAÇÃO
O fenômeno da exsudação é um problema que se tem decorrência nos
concretos logo nas suas primeiras idades. Porém este efeito pode acarretar em
danos também em longo prazo. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 3, 2002).
Exsudação se define como a separação da parte de água do compósito, a
qual aflora para a superfície do mesmo. A partir deste efeito, é gerado um aumento
direto na relação a/c na superfície do concreto, prejudicando a área.
A utilização das fibras de polipropileno possui capacidades que vão além de
aumento da tenacidade em compósitos, tornando o grau de exsudação menor
nesses materiais. Há vários fatores que provocam este processo, sendo que os
mesmos, sempre estão diretamente ligados aos teores de finos do concreto, que são
formados pelos agregados finos e o cimento, e aos grandes teores de água, mesmo
combinados com aditivos. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 3, 2002).
Fatores que são comumente encontrados em serviços diversos que provocam
o aumento da exsudação são: a vibração e acabamento excessivo do concreto.
Estes processos combinados acarretam na aceleração do processo e normalmente
não são bem controlados por estarem ligados à trabalhabilidade do material.
3.1.1 Fissuras de Assentamento Plástico
As principais patologias encontradas em processos de exsudação não
controlados são as fissuras de assentamento plástico. Este fenômeno ocorre durante
o processo da concretagem das estruturas. Durante o lançamento do concreto, o
espaço entre a ferragem e o concreto fica preenchido por água. Posteriormente, esta
água tende a percolar para a superfície, onde se forma uma lâmina de água. (FITESA
– BOLETIM TÉCNICO Nº 3, 2002).
Em situações onde a exsudação é elevada, ocorre uma grande mudança no
volume de concreto, fazendo com que o recobrimento da armadura diminua,
33
acarretando
na
retração
por
assentamento
plástico,
conforme
Figura
20.
Posteriormente, são geradas tensões internas de tração no concreto, fazendo ocorrer
fissuras.
Figura 20 - Processo de Fissura por Assentamento Plástico.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 3 (2002)
As fissuras que surgem por parte deste processo de retração plástica são
independentes dos fatores externos, como o sol, que permitem a evaporação e
secagem da superfície do concreto.
Deve-se levar em consideração também que, dependendo do nível de
abatimento do concreto, ou seja, quanto mais ele for adensado, e se
proporcionalmente quanto maior for a bitola de armadura, mais vulnerável está o
concreto para o aparecimento destas fissuras por retração plástica.
3.1.2 Resistência ao Desgaste
O concreto possui uma grande resistência ao desgaste, que é co-relacionada
à sua resistência à compressão. Existem também outros fatores que influenciam
nesta resistência, e umas delas são as alterações que ocorrem no concreto em
estado fresco. Devido ao efeito da exsudação, que causa a saída gradativa de água
do concreto, este efeito corrobora diretamente em alterações nos níveis da relação
a/c (relação água cimento) do compósito. A resistência mecânica, como a resistência
compressão ou ao desgaste, é totalmente dependente desta relação. A partir do
momento em que a água que exsuda forma uma película em cima da superfície,
forma-se uma camada porosa, sendo a mesma com baixa resistência mecânica,
34
fazendo com que o compósito apresente desgaste com mais facilidade. (FITESA –
BOLETIM TÉCNICO Nº 3, 2002).
Este efeito pode atenuar-se devido, a re-incorporação desta água da
superfície por meio de desempeno do concreto excessivo e/ou fora de hora. Desta
mesma forma, a superfície também poderá apresentar desgaste com mais rapidez e
também surgimento de erosão e pó, como é comum de se ver em pisos de
estacionamentos e calçadas.
3.1.3 A Exsudação e as Fibras de Polipropileno
Após o surgimento das fibras de polipropileno, se tornou possível um ataque
contra estas patologias. As fibras possibilitam a diminuição do aparecimento de
fissuras causadas por assentamento plástico, como também, aumentam a resistência
dos compósitos a abrasão pelo controle de exsudação. As fibras de polipropileno no
interior do compósito tendem a impedir a saída da água, servindo como barreiras,
revelando sua capacidade de retenção.
O polipropileno é um material hidrofóbico, ou seja, não absorve água. Como
sua adição no concreto se deve à inúmeros filamentos, estes se comportam como
verdadeiras barreias, impedindo com que a água exsude, conforme visto no exemplo
nas Figuras 21 e 22. Desta forma, por um maior período de tempo, a água
permanece no concreto, gerando melhores condições de hidratação do mesmo e
diminuindo as patologias geradas pela exsudação elevada. (FITESA – BOLETIM
TÉCNICO Nº 3, 2002).
Figura 21 - Exsudação em Concretos sem Fibras de PP.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (s.a).
35
Figura 22 - Exsudação em Concretos com Fibras de PP.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (s.a).
As fibras de polipropileno do tipo multifilamento, por possuírem pequeno
diâmetro e baixa densidade, apresentam elevada área superficial. Estas fibras, como
as demais, não absorvem água, mas realizam um processo de adsorção, que faz
com que as moléculas de água sejam mantidas perto delas, conforme figura abaixo
(Ver Figura 23). Também realizando a diminuição do processo de exsudação,
tornando-a controlada.
Figura 23 - Mecanismos das Fibras de Polipropileno no Controle da Exsudação.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 3 (2002).
Muitos ensaios realizados atualmente que procuram a medição da exsudação,
não conseguem ser bem sucedidos na avaliação da influência das fibras de
polipropileno no combate a este fenômeno. Porém, vários estudos internacionais,
utilizando a princípio o túnel de vento, estão sendo bem sucedidos e comprovando
esta exponencial melhora do concreto ao combate a exsudação com o uso das
fibras. As qualidades das fibras de polipropileno contra este fenômeno da exsudação
podem ser visualizadas de forma bem clara ao se observar concretagens de pisos e
lajes de concreto.
36
3.2
CONTROLE DA RETRAÇÃO DO CONCRETO E ARGAMASSAS
No momento da adição das fibras de polipropileno em concreto para pisos, há
uma facilidade na percepção de uma grande qualidade, o aumento da coesão da
mistura no estado fresco. A base desta qualidade propõe a diminuição, ao máximo,
do aparecimento de fissuras que geralmente ocorrem no estado plástico do
compósito e nas suas primeiras horas de endurecimento. (FITESA – BOLETIM
TÉCNICO Nº 2, 2002).
3.2.1 A Retração do Concreto
Várias ações climáticas, principalmente por motivos térmicos, irão influenciar
diretamente no volume do concreto logo após o seu lançamento e, posteriormente,
durante toda a sua vida. Esta variação é intensificada principalmente nos primeiros
meses da estrutura.
Uma destas variações mais conhecidas se dá com retração hidráulica. Este
fenômeno pode acontecer em duas fases distintas do concreto, uma é quando o
concreto já está endurecido ou em processo de endurecimento. E a outra se
denomina de retração inicial ou plástica, sendo esta fase a mais propícia para o
aparecimento de fissuras, devido à perda de água. A Figura 24 mostra uma fissura
típica de retração plástica. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 2, 2002).
Figura 24 - Exemplo de Fissura por Retração Plástica.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 2 (2002).
37
A retração plástica é subdividida em quatro fases distintas, sendo que cada
uma age de acordo com a fase específica do concreto, podendo ser logo após o
lançamento, tão quanto após tempos depois da concretagem.
A primeira fase é o assentamento plástico, ocorre quando a água do concreto
não foi evaporada. As partículas sólidas estão envolvidas com água, assim, depois
que estas partículas se assentam, existe uma tendência da água percolar até a
superfície do concreto, este fenômeno, como já foi referido anteriormente, é chamado
de exsudação.
A segunda fase chama-se de retração plástica primária, é a fissura comum,
acontece quando a água começa a evaporar pelas ações do tempo como: sol, calor e
vento. Uma situação importante é quando a taxa de evaporação é maior que a taxa
de exsudação, neste estágio o concreto começa a contrair. Este tipo de retração
ocorre antes e durante a pega, devido às pressões que acontecem nos poros
capilares do concreto, conforme Figura 25.
Figura 25 - Concreto com Fissuras por Retração.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (s.a).
A terceira fase chama-se de retração autógena, é a retração que ocorre sem
troca de massa com o meio ambiente, ou seja, sem que exista perda de água. Esta
retração se dá quando a hidratação do concreto de desenvolve e os produtos
38
envolvem os agregados, mantendo todos unidos. Assim, os níveis de capilaridade, o
assentamento plástico e a retração plástica primária decrescem. Tal fenômeno ocorre
quase que totalmente após a pega do concreto. Atualmente leva-se muito em
consideração este estágio, tendo em vista que a relação água/cimento apresenta
níveis muito baixos.
Quando o concreto começa a endurecer e assim ganhar resistência a retração
plástica tende a desaparecer. Sendo esta a quarta e última fase, denominada de
retração plástica secundária.
Por conhecimento de que em concretos já endurecidos ou em processo de
endurecimento já há o ganho substancial de resistência mecânica, as fissuras
tornam-se cada vez mais raras para aparecimento. Tendo assim, somente as três
primeiras fases de retração como sendo mais comuns.
Era imaginado que as fissuras por retração plástica eram meramente
estéticas, sem apresentar riscos à estrutura, por motivo de não apresentar grandes
patologias muito aparentes, como fissuras de grandes profundidades ao qual
preocupam as condições do concreto. Isto se levando em consideração este fator
quando a retração hidráulica baixas. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 2, 2002).
Atualmente, através dos estudos em pisos de concreto, pode-se observar que
com o advento do uso de fibras neste tipo de estrutura, houve uma grande redução
na espessura para o mesmo. Desta forma, acarretando no aumento de tensões no
concreto. Porventura disto, é observado um aumento do aparecimento de fissuras,
cuja explicação vem das fissuras plásticas.
3.2.2 Atuação de Fibras de Polipropileno ao Combate a Retração
O emprego das fibras de polipropileno para a resolução de problemas na
retração plástica já vem sendo bastante praticado. Mesmo que seu mecanismo de
acontecimento não seja ainda totalmente conhecido.
Conforme observado por Padron e Zollo (1990), concretos reforçados com
fibras de polipropileno, em condições bastante solicitadas e severas, a variação das
fissuras em relação ao concreto simples foi entre 18% e 23%. Sua variação de
39
retração aconteceu em torno de 52% a 100%, também em relação ao concreto
simples. Fato que se mostrou interessante, tendo a amostra que continha fibras de
polipropileno apresentou o mesmo padrão de retração, porém, uma quantidade
menor de fissuras, como pode ser visto na Figura 26. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO
Nº 2, 2002).
Figura 26 - Concreto com Fibras de PP – Redução das Fissuras.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (s.a).
Este comportamento estudado se deve ao principal mecanismo de atuação
das fibras. Tendo conhecimento do funcionamento do concreto simples, que logo
após ser feito seu lançamento, ainda é fluído, porém com o passar de certo tempo ele
perde sua fluidez junto com sua capacidade de deformação.
O momento de aparecimento das fissuras ocorre na etapa da evaporação da
água de exsudação, provocando no concreto um processo de retração. Quando o
mesmo não consegue mais suportar a deformação provocada, as fissuras aparecem.
Conforme demonstrado nesta pesquisa, as fibras de polipropileno de baixo
módulo, ao adicionado no concreto, torna o mesmo mais maleável nas primeiras
idades. Esta propriedade da fibra é transmitida ao concreto, que passa a trabalhar de
forma eficaz a deformação por retração. Desta forma, as fissuras são controladas e,
40
em alguns casos, até totalmente contidas, fato demonstrado no Gráfico 2. (FITESA –
BOLETIM TÉCNICO Nº 2, 2002).
Gráfico 2 - Deformação x Número de Horas.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 2 (2002).
Para obter total sucesso é necessário alcançar a máxima eficiência das fibras
utilizadas. As fibras de polipropileno estão correlacionadas a fatores como: relação
l/d, comprimento, módulo de elasticidade, dosagem e também dependendo de
propriedades do próprio concreto, como as características da matriz. Concretos com
fibras de menor relação cimento / areia se adaptam melhor à adição de fibras. Desta
forma, o concreto apresentará um maior potencial de redução de fissuras que outros
concretos com adição de fibras iguais. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 2, 2002).
Em estudos realizados por diversos pesquisadores da área científica, em
fibras tanto de aço quanto sintéticas, no intuído do combate a retração, pôde-se
chegar a várias conclusões, dentre elas três são principais:
a) A adição de fibras em concreto, mesmo que em baixo teor, garante reduções
substanciais no aparecimento de fissuras.
41
b) No caso das fibras longas, as que apresentam menor módulo de elasticidade
se desempenham melhor.
c) Em fibras sintéticas, como as de polipropileno, não ocorre a redução do
aparecimento de fibras, mas sim o seu controle de dimensão.
Com base neste conhecimento, é comprovado não poder ser generalizada a
dosagem de fibras em concretos. Para uma melhor eficácia com produto final, é
indispensável o artifício de análises experimentais para se chegar ao denominador
comum que resulta no melhor resultado.
3.3
UTILIZAÇÃO DE FIBRAS DE POLIPROPILENO PARA REDUÇÃO DA
REFLEXÃO DE CONCRETOS PROJETADOS
O concreto projetado é muito utilizado na estabilização de taludes, paredes de
túneis, canais e galerias. Uma das grandes vantagens é a rapidez do lançamento e a
pouca mão-de-obra envolvida no processo. Existem dois meios de ser realizar o
lançamento: via seca e via úmida. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a).
Na via seca, o concreto é transportado até o bico de lançamento – concreto
seco ou com pouca umidade – e, chegando lá, é o operador o responsável pela
adição de água, dependendo do mesmo a qualidade do concreto. Vale ainda lembrar
que o concreto projetado através deste meio é muito mais prejudicial, porque ocorre
muito mais desperdício de material. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 5, 2003).
Outro processo é o lançamento via úmida, sendo muito simples. Trata-se de
lançar o concreto pronto, pré-misturado, passando até o bico de projeção, que
posteriormente será lançado até a parede a ser revestida. No bico de projeção é
aplicado ar comprimido em alta pressão, depois sendo jateado em alta velocidade até
a superfície desejada.
Com a adição da fibra de polipropileno, existe uma redução à reflexão do
concreto projetado, ou seja, há uma redução do desperdício de material. Quando a
fibra é acrescida ao concreto, o mesmo se torna mais coeso e denso, assim, a taxa
de perda depois que o concreto sofre impacto na parede, é consideravelmente
reduzida. O processo de lançamento de concreto tanto via úmida quanto via seca
42
pode ser acompanhada nas Figuras 27, 28 e 29, abaixo: (FITESA – BOLETIM
TÉCNICO Nº 5, 2003).
Figura 27 - Execução de Concreto Projetado Via Úmida.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (s.a).
Figura 28 - Execução de Concreto Projetado Via Seco.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (S.A.).
43
Figura 29 - Acompanhamento de Concretagem com Concreto Projetado Via Úmida.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (S.A).
Um cuidado fundamental com este tipo de prática é sempre observar se o
mangote está em um ângulo de incidência perpendicular à superfície de aplicação,
como visto na Figura 30.
Figura 30 - Ângulo de Incidência de Concreto Projetado Via Úmida.
Fonte: Manual Técnico da Maccaferri (S.A.).
Tornando o concreto muito mais viável, pois depois que sofre a reflexão, este
material que não sofreu a incorporação será “perdido”, impossibilitando a reutilização
na projeção. Tudo isso se dá pelo fato de que as fibras de pequeno diâmetro elevam
a coesão do concreto por terem uma grande área especifica, formando um
44
entrelaçamento de agregados finos e graúdos, tornando o concreto, um material
bastante estável. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a.).
A tabela a seguir (Ver Tabela 5) mostra como a fibra trabalha de forma
significativa no concreto. Foi adicionado a este concreto 1kg/m³ de fibra de
polipropileno, deixando claro que o índice de reflexão decresceu consideravelmente
em relação ao concreto sem fibra. Considerando o concreto projetado via úmida.
Tabela 5 - Consumo de Material em Concreto Projetado.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 5 (2003)
Esta propriedade da fibra de polipropileno trás uma grande vantagem
econômica para execução de grandes obras de túneis e demais estruturas que
necessitam deste tipo de concreto.
3.4
USO DAS FIBRAS PARA CONCRETOS RESISTENTES A FOGO
Tornar estruturas resistentes a incêndios são de grande relevância, tanto para
projetistas quando para grandes entidades da engenharia. O motivo está no alto risco
decorrente de um incêndio em grandes estruturas, como no caso de túneis, onde os
danos além dos materiais existem o risco da perda de vidas humanas. (MANUAL
TÉCNICO MACCAFERRI, s.a.)
Estruturas como as de túneis, por serem confinadas, em caso de incêndio as
chamas entram em contato rapidamente e diretamente com o concreto. Com este
contato direto, o concreto é colocado diante de altas temperaturas e sofre uma rápida
deterioração.
A forma como a estrutura irá se comportar, em caso de incêndio, depende
diretamente do tipo de fogo que está ocorrendo. Os valores de temperatura têm uma
alta variabilidade para cada tipo de incêndio. Pela alta temperatura, o concreto sofre
consequências em suas características mecânicas e físicas. Esta degradação ocorre
em etapas, relativamente ao aumento de temperatura do incêndio. O Gráfico 3,
45
abaixo, demonstra o efeito de degradação conforme a intensidade do fogo. (FITESA
– BOLETIM TÉCNICO Nº 6, 2004).
Gráfico 3 - Temperatura x Degradação do Concreto.
Fonte: Manual Maccaferri (s.a).
Em virtude do aumento da temperatura, ocorre no concreto um efeito de
aumento intensivo da poro-pressão, gerando lascamentos explosivos de sua
superfície. Este efeito se dá devido o aumento da temperatura na superfície do
concreto, fazendo com que parcelas de vapor de água que se encontram nesta
região movam-se em direção ao núcleo do concreto, desta maneira acarretando em
um aumento de pressão interna na matriz. Em sua certa hora, a pressão fica
tamanha que supera a própria resistência do concreto, produzindo o efeito do
lascamento explosivo. Este fenômeno também é nomeado como “spalling” ou
lascamento explosivo. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a)
No Gráfico 4, pode-se notar a exemplificação do fenômeno, sendo
representados todos os carregamentos causados pelo aumento da pressão interna
até o momento do efeito “spalling”.
46
Gráfico 4 - Exemplificação do Efeito “Spalling”.
Fonte: Fitesa – Boletim Técnico nº 6 (2004)
O maior objetivo na proteção passiva ao fogo é a eficácia na defesa de vidas
humanas. Para isto se concretizar, algumas características chave do concreto devem
ser preservadas, tendo como principais as características mecânicas:
a) Conservação da capacidade portante;
b) Não emissão de gases inflamáveis na superfície exposta;
c) Isolamento térmico da matriz do concreto;
d) Não dissipação das chamas e gases tóxicos.
Desta forma os elementos estruturais poderão permanecer estáveis durante o
processo de evacuação do local durante um incêndio por um determinado período de
tempo.
47
Em pesquisas recentes realizadas pela Maccaferri, foi notada a capacidade no
uso das fibras de polipropileno (PP), de monofilamento e diâmetros inferiores a
32mm, na matriz de concreto na redução de efeito do fenômeno “spalling”. Esta
adição possui uma relação direta na concentração de fibras ao concreto à melhoria
do fenômeno. Quanto mais fibras adicionadas, melhor será o resultado na redução
do fenômeno. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a.)
As fibras são uma solução simples na redução do fenômeno. Incrementadas
na mistura do concreto, em caso de exposições a fogo, à uma temperatura de 160ºC,
as fibras começam a se fundir, reduzindo grande parte de sua massa. Após a
temperatura alcançar 360ºC, as fibras evaporam totalmente, deixando espaços
vazios na matriz de concreto, conforme visto na Figura 31. (FITESA – BOLETIM
TÉCNICO Nº 6, 2004).
Figura 31 - Espaço Vazio Deixado pela Fibra.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Estes vazios deixados pelas fibras trabalham como canais, que percorrem
todo o concreto, indo de sua matriz até a superfície, como pode ser visto nas Figuras
32 e 33:
48
Figura 32 - Canais Produzidos pelas Evaporação das Fibras Após 360ºC.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Figura 33 - Aumento de Pressão em Concretos sem Fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Devido à geração destes canais gerados, a percolação do vapor até a
superfície se torna mais rápido, e a poro-pressão gerada na matriz do concreto, caso
49
ainda exista, é menor que a resistência do concreto, evitando assim os lascamentos
explosivos do compósito. (FITESA – BOLETIM TÉCNICO Nº 6, 2004)
Seguem, abaixo, exemplos de ensaios de resistência ao calor, realizados com
e sem a adição de fibras de polipropileno (Ver Figuras 34 e 35).
Figura 34 - Ensaio em Peça sem Fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Figura 35 - Ensaio em Peça com Fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (S.A).
As fibras de polipropileno se destacam nesta propriedade terminal devido a
sua associação à faixa de temperatura em que o combate ao efeito “spalling” ocorre.
Com o surgimento dos vazios permeáveis ao longo de todo o concreto, caminho por
onde percola o vapor de água, ocorre numa faixa de temperatura específica onde a
50
maior parte da água está contida dentro da estrutura do concreto. Sendo o aumento
desta permeabilidade ocorrendo dentro dessa faixa de temperatura, o lascamento
explosivo consegue ser evitado, como pode ser verificado nas Figuras 36 e 37.
(MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a.).
Figura 36 - Ensaio de Combate ao Calor – Corpo sem Fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Figura 37 - Ensaio de Combate ao Calor – Corpo com Fibras.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
Desta forma, as fibras de polipropileno conseguem ser as mais adequadas
para o combate a altas temperaturas, tendo a finalidade no controle da pressão
gerada no interior do concreto, ao invés de fibras que possuem outras características
de estabilidade térmica. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a.).
51
4
METODOLOGIA DE ENSAIOS
4.1
ENSAIO DE COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES
O ensaio de compressão axial simples é o mais comumente utilizado para se
aferir a resistência mecânica a compressão em concretos. Para uma correta
execução deste ensaio, deve-se atentar para os seguintes parâmetros:
a) O maquinário para a realização do ensaio pode ser de qualquer tipo, porém,
deve ter capacidade suficiente para possibilitar carga contínua e sem choques
no corpo de prova.
b) A máquina utilizada deve portar de dois pratos de aço, com espessura
suficiente para evitar deformações do corpo de prova durante o ensaio (Ver
Figura 38). Em prensar verticais, o prato superior deve se assentar em rótula
esférica e o outro em um bloco rígido e plano. Um dos pratos deve conter
referências para facilitar a centralização do corpo-de-prova.
c) Deve-se possuir um tanque ou recipiente capazes de serem destinados à
imersão dos corpos de prova à temperatura ambiente durante o tempo de cura
do concreto.
Figura 38 - Prensa Utilizada em Ensaios de Compressão.
Fonte: Arquivo Pessoal
52
Para este trabalho, aplicamos o teste somente para duas etapas: 7 dias e 28
dias. Assim, tornando o ensaio menos abrangente, mas com um espaço amostral
maior. O ensaio é feito a partir da moldagem de corpos-de-prova (CP) cilíndricos,
com dimensões: diâmetro de 150 mm e 300 mm de altura, conforme Figura 39:
Figura 39 - Detalhe de Molde de Corpo-de-prova.
Fonte: NBR – 5738 (1994).
Os cilindros são comprimidos verticalmente até ocorrer à primeira fissura,
sabendo-se a sua resistência à compressão, como mostra a Figura 40, a seguir.
(NBR – 5738, 1994).
53
Figura 40 - Ensaio de Compressão Axial Simples.
Fonte: Arquivo Pessoal
Para a realização do ensaio foram moldados, para cada tipo de traço utilizado
na pesquisa, 04 corpos de prova. Estes foram divididos para análise entre 7 e 28 dias
de cura. O ensaio de compressão axial simples deve ser realizado de acordo com a
sua norma vigente - NBR – 5739 (1994).
4.2
ENSAIO DE TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
Por existirem grandes dificuldades práticas de realizar este ensaio, foi
desenvolvida uma alternativa para realizá-lo com mais facilidade e agilidade, sendo
chamado de compressão diametral ou “ensaio brasileiro”. (MANUAL TÉCNICO
MACCAFERRI, s.a.).
Segundo Macaferri (s.a, p. 30): “[...] a ruptura é ocorre quando é alcançada a
máxima resistência à tração na direção ortogonal a força aplicada. A partir da carga
máxima, obtém-se a resistência à tração indireto do concreto reforçado com fibras.”.
Neste ensaio usa-se corpos de prova de mesma dimensão assim como
citados no tópico anterior e também rompidos nas mesmas circunstancias de idade, e
a fibra de polipropileno atua de forma muito intensa. A fibra atua na matriz de
54
concreto de forma intertravada, evitando que a fissura se propague e, até mesmo,
controlando seu tamanho. Vale ressaltar que, com a adição de PP, a deformação fica
acentuada, ou seja, a matriz de concreto resiste de forma eficiente até mesmo depois
da primeira fissura aparecer e também consegue resistir esforços crescentes de
carregamento.
O corpo de prova deve ser colocado deitado entre os pratos da máquina de
ensaio, e o seu contato deve acontecer ao longo de seu eixo por intermédio de
taliscas de madeira padronizadas (Ver Figura 41). A força é aplicada até o momento
de ruptura do concreto. (Pinheiro, et. al, 2010).
Figura 41 - Detalhes do Corpo-de-prova para Ensaio de Compressão Diametral.
Fonte: Pinheiro, Muzardo, Santos, Catoia e Catoia (2010).
Para a realização do ensaio, foram moldados corpos-de-prova semelhantes
aos utilizados em ensaios de compressão axial simples, de forma cilíndrica com o a
altura CP sendo o dobro de seu diâmetro. De forma que seja a dimensão mais
comum de 150mm de diâmetro por 300mm de altura.
Nesta pesquisa, foi necessária a moldagem de 04 corpos de prova para cada
tipo de traço utilizado. Sendo a sua análise realizada com 02 amostragens para cada
tempo estimado de cura a ser rompido. O ensaio de compressão diametral deve ser
realizado de acordo com a sua norma vigente - NBR – 7222 (1994).
55
4.3
CARBONATAÇÃO
O fenômeno da carbonatação é bem conhecido e bastante estudado, devido
sua ocorrência esta presente em todas as estruturas de concreto armado. Este
ensaio tem grande influência no meio acadêmico e comercial, porque é por ele que
podemos quantificar a carbonatação no concreto e saber se o mesmo irá apresentar
algumas patologias futuras, como fissura no concreto, destacamento do recobrimento
do aço, redução de seção do aço, entre outros.
Nesses ambientes, o concreto está exposto à grande quantidade de gás
carbônico (CO2). Este composto penetra no concreto, através de seus poros e se
associa com a umidade presente na matriz, formando assim outra substância: o ácido
carbônico (H2CO3). (TOKUDOME, 2009). Para este mesmo autor:
Este ácido reage com alguns componentes da pasta de cimento
hidratada e resulta em água e carbonato de cálcio (CaCO 3). O
composto que reage rapidamente com (H2CO3) e o hidróxido de cálcio
(Ca(OH)2). O carbonato de cálcio não deteriora o concreto, porém
durante a sua formação consome os álcalis da pasta (ex: Ca(OH) 2 e
C-S-H) e reduz o pH. (TOKUDOME, 2009, p. 1)
Geralmente o concreto possui pH entre 12,6 e 13,5. Depois deste processo de
carbonatação o seu pH abaixa e permanece em torno de 8,5. A carbonatação iniciase na superfície da matriz, composta por duas zonas uma com pH básico e outra
neutra. Este processo viaja até o interior do concreto e encontra a armadura,
ocorrendo a despassivação e tornando o aço vulnerável. Após a eliminação da
camada protetora, a carbonatação irá ocorrer com a presença de três fatores:
umidade, agente agressor (CO2) ou fuligem e oxigênio.
Para a execução do ensaio de carbonatação, é necessário o uso de solução
de Fenolftaleína, a qual reage com a camada superficial do concreto a ser analisada,
colorindo a parte de concreto em um tom roxo (Ver Figura 42). Em caso de reação
com o ácido carbônico gerado pelas reações no concreto, a cor roxa deixa de se
destacar. É neste momento de reação que se faz a aferição do grau de carbonatação
da peça.
56
Figura 42 - Detalhe de Ensaio de Carbonatação.
Fonte: Arquivo pessoal
Deve-se medir, com o auxílio de um paquímetro, partindo da face do concreto
até onde a mancha roxa deixa de se destacar na superfície do corpo-de-prova. O
resultado desta medição é tido como o valor de carbonatação que o concreto sofreu
durante o período estudado.
Para esta pesquisa, foi utilizada a moldagem de um corpo de prova cilíndrico,
de dimensões iguais as do ensaio de compressão axial simples e compressão
diametral, medindo em seu diâmetro 150mm x 300mm em sua altura, com um
período de 90 dias de cura, tempo determinado para possibilitar que as reações
ocorressem no concreto.
4.4
ASCENSÃO CAPILAR
O ensaio de ascensão capilar define a quantidade e forma dos poros do
concreto, ou seja, dos buracos que implicam na penetração da água, provocando
lixiviação dos sais do concreto.
A execução deste ensaio se baseia em realizar a medição da absorção de
água em corpos-de-prova de concreto com tempo de cura de vinte e oito dias de
idade. A sua metodologia de ensaio, baseia-se em manter o corpo-de-prova que irá
57
ser analisado na câmara úmida até o dia anterior ao seu ensaio. O mesmo deverá ser
colocado na estufa durante o período de 24 horas. Após este período, o corpo-deprova deverá ser posto a temperatura ambiente para, posteriormente, poder ser
pesado em balança eletrônica e feita a imersão em um recipiente com uma lâmina
d’água de 01 centímetro de altura. Após este processo, o corpo-de-prova é,
novamente, pesado na balança eletrônica para ser verificada a quantidade de água
que foi absorvida pelo concreto.
A ascensão capilar é realizada com um período de curta no concreto de 28
dias e serve para a verificação da evolução da hidratação do cimento e,
consequentemente, a redução dos poros. Para a presente pesquisa, foi-se moldado
um corpo de prova para cada tipo de traço analisado, ambos de mesma dimensão
dos utilizados nos ensaios anteriores.
A ascensão capilar é definida pela seguinte fórmula matemática:
AC = P / 187,5 (g/cm²), onde:
P = Quantidade de água absorvida, em gramas.
AC = Índice de ascensão capilar, em g/cm²
O ensaio de ascensão capilar deve ser realizado de acordo com a sua norma
vigente - NBR – 9778 (1987).
4.5
TRAÇÃO NA FLEXÃO
Para Pinheiro e seus colaboradores (2010), na realização de um ensaio a
tração na flexão, o corpo de prova é moldado com uma seção prismática, de medidas
padrões de 15x15x50cm. Na máquina de ensaio, ele é submetido à flexão, com
carregamentos em suas duas seções simétricas, até o seu momento de ruptura (Ver
Figura 43).
58
Figura 43 - Ensaio de Tração na Flexão.
Fonte: Pinheiro e seus colaboradores (2010).
Para este ensaio, foram moldados 02 corpos-de-prova prismáticos para cada
traço utilizado, com dimensões padrões, sendo rompidos com 28 dias de cura. O
ensaio de tração na flexão deve ser realizado de acordo com a sua norma vigente NBR – 12142 (1991).
4.5.1 Tenacidade
Segundo o Boletim Técnico 19, da ANAPRE (2009), o ensaio de tenacidade
serve para medir o comportamento de pós-fissuração em concretos, ou seja, permitir
que o concreto continue a receber carga mesmo sofrendo deformações. No Brasil, o
método de determinação mais empregado para tal ensaio é o utilizado pela Japan
Society of Civil Engineers - JSCE-SF4 (1984). É um ensaio realizado por meio de
corpos-de-prova prismáticos carregados por quatro cutelos, como pode ser visto na
Figura 44, abaixo:
59
Figura 44 - Ensaio JSCE-SF4.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a).
O ensaio de flexão também permite o controle da tenacidade, desde que seja
realizado com a deformação controlada. Conforme visto na Figura 44, acima, a
prensa para o ensaio deve dispor de controle eletrônico de deslocamento por meio
de um transdutor do tipo LVDT. (BOLETIM TÉCNICO 19 ANAPRE, 2009).
Outra forma de controle da tenacidade está no ensaio de flexão sobre placa
(Ver Figura 45), podendo ser chamando também de puncionamento. Foi elaborado
pelo Serviço Nacional Ferrovias Francesas – SNCF, em 1989. A diferença primordial
deste ensaio para o anterior se deve à aplicação de uma carga concentrada no
centro de uma placa, sendo assim através da pré-flexão, ocorre a determinação da
energia absorvida. (MANUAL TÉCNICO MACCAFERRI, s.a).
Figura 45 - Ensaio do tipo EFNARC.
Fonte: Manual Técnico Maccaferri (s.a.)
60
No Brasil, não há norma sobre o assunto. De acordo com outros métodos para
a realização do controle de tenacidade, pode-se observar na Tabela 6 abaixo,
normas mundiais utilizadas para a realização do ensaio. (BOLETIM TÉCNICO 19
ANAPRE, 2009).
Tabela 6 - Relação de Normas para Ensaio de Tenacidade.
Fonte: Figueiredo, 2000.
Nas figuras abaixo (Ver Figuras 46 e 47), nota-se as placas de concreto
moldadas com base na norma da Experts for Specialized Constrution and Concrete
Systems - EFNARC para a realização dos ensaios.
61
Figura 46 - Moldagem de Corpos-de-prova para Ensaio de Tenacidade.
Fonte: Arquivo Pessoal
Figura 47 - Corpos-de-prova Moldados para Ensaio de Tenacidade.
Fonte: Arquivo Pessoal
Para o ensaio de tenacidade, foram moldados placas de concreto, com
dimensões de 60x60x10cm com base na norma da EFNARC, sendo confeccionados
dois corpos-de-prova para cada traço de concreto analisado.
62
5
MÉTODOS DE DOSAGEM
Neste capítulo exploraremos o processo experimental do trabalho, sendo o
mesmo responsável por quantificar todos os materiais necessários para a confecção
do traço ideal. Vale ressaltar que todos os materiais utilizados no ensaio experimental
foram adquiridos na região metropolitana de Belém, através de representantes da
fábrica da Maccaferri, buscando sempre um traço comum utilizado em obras.
Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP (s.a.), “[...]
dosagem nada mais é, do que o proporcionamento adequado e mais econômico de
matérias: cimento, água, agregados, adições e aditivos.”. Os materiais utilizados no
concreto têm cada um sua particularidade, sendo assim, cada um influencia na
dosagem. Por exemplo, o maior consumo de cimento acarreta em: maior
plasticidade, maior coesão, menor segregação, menor exsudação e maior calor de
hidratação. (ABCP, s.a.).
O traço padrão adotado para este trabalho foi: 1; 2,17; 2,44, a/c 0,35; sendo 1
kg de cimento, 2,17 de areia, 2,44 de seixo e relação água/cimento de 0,35 ml.
Houve também o acréscimo de aditivo superplastificante, sendo a dosagem do
mesmo variável, de 0 a 2% em relação ao peso do cimento em quilos (Kg). Os
materiais utilizados neste estudo foram os seguintes, como mostra a Tabela 7:
Tabela 7 - Lista de Materiais Utilizados.
COMPONENTE
TIPO
MARCA
ESPECIFICAÇÃO
Cimento
Portland
Nassau
Z – 32
Agregado Miúdo
Areia
-
Granulometria média
Agregado Graúdo
Seixo rolado
-
Granulometria média
Aditivo
Superplastificante
BASF
Glenium 51
Fonte: Arquivo pessoal.
Foram adotados para os experimentos cinco traços tendo a variação do traço
padrão a partir da adição das fibras de polipropileno. As fibras foram adicionadas
devido à percentagem do volume de concreto, conforme segue:
63
5.1
OBTENÇÃO DO VOLUME TOTAL DE CONCRETO
No procedimento de dosagem das fibras de polipropileno, sua adição no
concreto é realizada através de sua dosagem com base da percentagem desejada de
fibras em relação ao volume total de concreto.
Para a obtenção do volume de concreto,
devem-se quantificar os
componentes do concreto de acordo com sua unidade de consumo e fazer a relação
com base no seu peso específico, obtendo assim, a relação da fórmula
.
O peso de cada material é diretamente relacionado ao traço padrão adotado.
Sendo o traço 1; 2,17; 2,44, a/c 0,35, os materiais são quantificados de acordo com a
multiplicação de cada índice pelo valor do peso do cimento. Após a obtenção destes
valores, torna-se possível o prosseguimento da dosagem de fibras de polipropileno
(PP) a serem adicionadas ao concreto, conforme demonstrado na Tabela 8.
Tabela 8 - Volume de Concreto
MATERIAL
PESO (KG)
PESO ESPECÍFICO
(KG/CM²)
VOLUME
(L)
Cimento
Areia
50
108,5
1.4
1.6
35,71
67,81
Seixo
122
1.5
81,33
Àgua
17,5
1
17,5
Volume total de concreto
202,35
Fonte: Arquivo pessoal.
O peso de cada material é divido por seu peso específico, obtendo-se assim o
volume, em litros (L), de cada material. A soma de todos os resultados desta razão
de cada material é o volume total de concreto.
5.2
DOSAGEM DA FIBRA
Para a obtenção de dosagem da fibra a partir do volume de concreto, utiliza-se
em relação direta, a multiplicação do volume total de concreto pela percentagem
desejada de fibras, juntamente com o peso específico da fibra utilizada. Resultando,
64
desta maneira, no peso desejado para dosagem de fibras a serem adicionadas no
concreto.
Este procedimento repete-se de acordo com a percentagem utilizada para
qualquer traço desejado, conforme apresentado na Tabela 9 e no Gráfico 5, a seguir:
Tabela 9 - Peso das Fibras de PP
VOLUME
CONCRETO (L)
PERCENTUAL
DE DOSAGEM
(%)
PESO
ESPECÍFICO DA
FIBRA (G/CM³)
PESO PARA
DOSAGEM (KG)
202,35
0,3
0,91
0,5524
202,35
0,5
0,91
0,9207
202,35
0,7
0,91
1,2890
202,35
0,9
0,91
1,6573
Fonte: Arquivo pessoal.
Gráfico 5 - Consumo de Fibras por Traço.
Fonte: Arquivo pessoal.
Vale ressaltar a importância do volume crítico de fibras de polipropileno a ser
dosada para concretos, que não pode ser superior a 1%. Uma dosagem superior ao
volume crítico, além de apenas gerar desperdício de material por não conseguir
aumentar suas propriedades, pode causar uma grande perda da trabalhabilidade do
compósito, devido o volume de fibras ser bastante elevado, fato este que pode ser
65
comprovado no gráfico acima, que demonstra o aumento do volume das fibras em
relação ao percentual da dosagem escolhido.
5.3
DOSAGEM DO ADITIVO
Aditivos são materiais adicionados a concretos simples para obter
propriedades específicas de acordo com cada tipo, como controle de tempo de pega,
redução do calor de hidratação, teor de plasticidade e etc.
Para concretos ricos em fibras, os aditivos plastificantes são indispensáveis,
pois este aditivo, tendo efeitos benéficos com a possibilidade da redução de água,
consegue adequar a plasticidade do compósito. Isto tem grande utilidade, tendo em
vista que as fibras mesmo não absorvendo a água, geram um processo de adsorção,
o qual torna o concreto bastante seco, dificultando sua trabalhabilidade.
A relação de aditivo necessário a ser adicionado varia de traço para traço, a
sua relação se dá em virtude da relação direta da percentagem de aditivo a ser
adicionada pelo peso do cimento, em quilos. A superdosagem de aditivo na mistura
não é benéfica, pelo contrário, se torna um grande mal para o concreto. No caso dos
plastificantes, sua superdosagem pode segregar os agregados, aumentar efeitos de
exsudação e entre outros.
Os aditivos, em geral, são explorados por fabricantes especializados. Em seus
catálogos, os mesmos dão informações pormenorizadas sobre o emprego e dosagem
destes produtos. A dosagem, dependendo do tipo do material e aditivo, varia de 0,2%
a 2%. Segue abaixo, na Tabela 10, a forma da dosagem utilizada na parte
experimental.
Tabela 10 - Uso de Aditivo.
COMPONENTE
TRAÇO
PESO
CIMENTO
(KG)
Glenium 51
Glenium 51
Glenium 51
Glenium 51
Glenium 51
Padrão
0,3% PP
0,5% PP
0,7% PP
0,9% PP
50
50
50
50
50
Fonte: Arquivo pessoal.
PERCENTAGEM
VOLUME (ML)
DO ADITIVO (%)
0,4
0,5
0,8
1,4
2
200
300
400
700
1000
66
No Gráfico 6, abaixo, pode-se notar o gradativo aumento da dosagem de
aditivo de acordo com o aumento da percentagem de fibras no concreto.
Gráfico 6 - Consumo de Aditivo
Fonte: Arquivo pessoal.
Este fato se dá pela busca da trabalhabilidade do material, visto que quanto
mais se chega no nível crítico de fibras, maior a concentração, tendo assim um maior
fenômeno de adsorção, tornando o material cada vez mais difícil de se trabalhar.
67
6
EXPERIMENTOS
6.1
COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES
O experimento se deu com a confecção de quatro corpos de prova para cada
traço a ser analisado. Foram arbitradas duas idades para o seu rompimento, sete (7)
dias e vinte e oito (28) dias. Para cada idade, foram dispostos dois corpos-de-prova
para análise. Para cada idade analisada foi escolhido, para efeito de resultado, o
maior valor resultante entre os dois corpos de prova, para, desta forma, extrair
possíveis erros provenientes de moldagem. Os resultados seguem na Tabela 11,
abaixo:
Tabela 11 - Resultados Gerais de Ensaio de Compressão Axial Simples.
TRAÇO
7 DIAS (MPA)
28 DIAS (MPA)
NORMAL
14,97
18,21
0,3% PP
18,62
18,46
0,5% PP
21,91
14,11
0,7% PP
13,79
16,47
0,9% PP
15,97
18,72
Fonte: Arquivo Pessoal
De acordo com o Gráfico 7, pode ser observado a variabilidade como
ocorreram os resultados.
Gráfico 7 - Valores Resultantes Gerais de Ensaio de Compressão Axial Simples.
25
20
15
7 dias (Mpa)
10
28 dias (Mpa)
5
0
Normal
Fonte: Arquivo Pessoal
0.30%
0.50%
0.70%
0.90%
68
Nos Gráficos 8 e 9 abaixo, estão demonstrados os resultados registrados pela
máquina de compressão após a realização do ensaio.
Gráfico 8 - Resultantes do Ensaio de Compressão Axial Simples para 07 Dias.
Fonte: Arquivo Pessoal
Gráfico 9 - Resultantes do Ensaio de Compressão Axial Simples para 28 Dias.
69
Fonte: Arquivo Pessoal
Os gráficos confeccionados para a leitura dos resultados procuram mostrar a
evolução que o concreto sofreu de acordo com os diferentes traços analisados.
6.2
TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
O experimento se sucedeu com a confecção de quatro corpos de prova para
cada traço a ser analisado. Foram arbitradas duas idades para o seu rompimento,
sete (07) dias e vinte e oito (28) dias. Para cada idade, foram dispostos dois corposde-prova para análise. Para cada idade analisada, foi escolhido, para efeito de
resultado, o maior valor resultante entre os dois corpos de prova, para, desta forma,
extrair possíveis erros provenientes de moldagem. Os resultados seguem na Tabela
12, abaixo:
70
Tabela 12 - Resultados Gerais de Ensaio de Compressão Diametral Simples.
TRAÇO
7 DIAS (MPA)
28 DIAS (MPA)
NORMAL
2,74
2,38
0,3% PP
2,60
2,43
0,5% PP
2,12
2,58
0,7% PP
2,26
2,05
0,9% PP
2,58
2,28
Fonte: Arquivo Pessoal
De acordo com o Gráfico 10, pode ser observada a variabilidade como
ocorreram os resultados.
Gráfico 10 - Valores Resultantes Gerais de Ensaio de Compressão Diametral Simples.
3
2.5
2
7 dias (Mpa)
1.5
28 dias (Mpa)
1
0.5
0
Normal
0.30%
0.50%
0.70%
0.90%
Fonte: Arquivo Pessoal
Nos Gráficos 11 e 12 abaixo, estão demonstrados os resultados registrados
pela máquina de ensaio.
71
Gráfico 11 - Resultantes do Ensaio de Compressão Diametral Simples para 07 Dias.
Fonte: Arquivo Pessoal
Gráfico 12 - Resultantes do Ensaio de Compressão Diametral Simples para 28 Dias.
Fonte: Arquivo Pessoal
72
Os gráficos confeccionados para a leitura dos resultados procuram mostrar a
evolução que o concreto sofreu de acordo com os diferentes traços analisados.
6.3
FLEXÃO POR COMPRESSÃO PRISMÁTICA SIMPLES
O experimento se deu com a confecção de dois corpos-de-prova para cada
traço a ser analisado. Foi arbitrada somente uma idade para o seu rompimento, que
foi de vinte e oito (28) dias. Para tal idade, foi disposto de dois corpos-de-prova para
análise. Para a idade analisada, foi escolhido, para efeito de resultado, o maior valor
resultante entre os dois corpos de prova para, desta forma, extrair possíveis erros
provenientes de moldagem. Os resultados seguem na Tabela 13, abaixo:
Tabela 13 - Resultados Gerais de Ensaio de Flexão por Compressão Prismática Simples.
TRAÇO
28 DIAS (KGF)
NORMAL
2532
0,3% PP
2452
0,5% PP
2433
0,7% PP
2551
0,9% PP
2456
Fonte: Arquivo Pessoal
No Gráfico 13, abaixo, está demonstrado o resultado registrado pela máquina
de ensaio.
73
Gráfico 13 - Resultantes de Compressão Prismática Simples para 28 Dias.
Fonte: Arquivo Pessoal
Os gráficos confeccionados para a leitura dos resultados procuram mostrar a
evolução que o concreto sofreu de acordo com os diferentes traços analisados.
6.4
CARBONATAÇÃO
Para efeito de análise de resultado do ensaio de carbonatação, foi moldado
um corpo-de-prova para cada traço analisado. Para tal procedimento, foi arbitrado um
período de noventa (90) dias para execução do ensaio, para que fosse possível
constatar fatores relevantes para leitura dos resultados. Os resultados seguem na
Tabela 14, abaixo:
74
Tabela 14 - Resultados Gerais de Ensaio de Carbonatação.
TRAÇO
90 DIAS (MM)
NORMAL
0,57
0,3% PP
0
0,5% PP
0
0,7% PP
0
0,9% PP
0,17
Fonte: Arquivo Pessoal
Nas Figuras 48 e 49, abaixo, pode ser observado o método executivo de
ensaio de carbonatação e sua forma de leitura dos resultados.
Figura 48 - Leitura de Ensaio de Carbonatação do Corpo-de-prova do Traço Normal.
Fonte: Arquivo Pessoal
75
Figura 49 - Leitura de Ensaio de Carbonatação do Corpo-de-prova do Traço com Fibras.
Fonte: Arquivo Pessoal
A carbonatação é um ensaio criterioso a ser executado e deve se atentar para
a limpeza do corpo-de-prova, como também da qualidade da mistura de fenolftaleína
que deve estar dentro de sua validade e estocada em local adequado para ser
possível a correta obtenção dos resultados.
6.5
ASCENSÃO CAPILAR
Para efeito da análise de resultado do ensaio de ascensão capilar, foi moldado
um corpo-de-prova para cada traço analisado. Para tal procedimento, foi arbitrado um
período de vinte e oito (28) dias para execução do ensaio. Os resultados seguem na
Tabela 15, abaixo:
Tabela 15 - Resultados Gerais de Ensaio de Ascensão Capilar.
TRAÇO
PESO SECO(G)
PESO ÚMIDO (G)
NORMAL
3454,22
3454,92
0,7
0,0037
0,3% PP
3397,17
3397,70
0,53
0,0028
0,5% PP
3498,91
3499,31
0,40
0,0021
0,7% PP
3407,20
3407,51
0,31
0,0016
0,9% PP
3543,43
3544,05
0,62
0,0033
Fonte: Arquivo Pessoal
DIFERENÇA (G)
AC (G/CM²)
76
No gráfico abaixo (Ver gráfico 14), pode ser observado de forma clara os
resultados de ensaio de ascensão capilar.
Gráfico 14 - Resultados de Ensaio de Ascensão Capilar.
28 dias (AC)
0.004
0.0035
0.003
0.0025
0.002
28 dias (AC)
0.0015
0.001
0.0005
0
Normal
0.30%
0.50%
0.70%
0.90%
Fonte: Arquivo Pessoal
O método executivo de ensaio pode ser observado nas Figuras 50 e 51,
abaixo.
Figura 50 - Pesagem do Corpo de Prova em Balança Digital.
Fonte: Arquivo Pessoal
77
Figura 51 - Corpo de Prova Imerso na Lâmina D’água.
Fonte: Arquivo Pessoal
O ensaio de ascensão capilar é um dos mais simples execução, porém,
fornece dados importantes que podem definir o futuro da qualidade do concreto
examinado.
78
7
ANÁLISE DOS RESULTADOS
7.1
COMPRESSÃO AXIAL SIMPLES
Como já mencionado no trabalho, a fibra de polipropileno é considerada de
baixo módulo, ou seja, não é estrutural. Desta forma, não gera ganho de resistência
mecânica ao concreto. O observado nos resultados dos experimentos demonstra, a
primeira vista, um ganho crescente na resistência à compressão de acordo com o
aumento da dosagem das fibras. Este fato não é verdadeiro, sendo a razão para tal a
possibilidade de ter ocorrido falhas durante o processo de moldagem dos corpos de
prova.
Os traços decorreram diretamente de um traço padrão e não ocorreram
alterações na sua dosagem, apenas a adição das fibras. Os gráficos apresentam
picos de resistência distintos entre os traços, os quais não devem ser relacionados
com a adição das fibras de polipropileno. Para uma leitura correta, as fibras de
polipropileno demonstraram-se inertes em relação a resistência mecânica de
compressão axial simples.
7.2
TRAÇÃO INDIRETA POR COMPRESSÃO DIAMETRAL
De acordo com a obtenção dos resultados, as fibras demonstraram-se
eficazes em proporcionar aos concretos, mesmo após o aparecimento das primeiras
fissuras e ruptura de sua estrutura, uma capacidade de resistir ao carregamento se
deformando e mantendo a sua capacidade portante.
Tal feito é essencial para um acréscimo de segurança em estruturas de
concreto como pontes, túneis e estruturas em geral. Possibilitando um ganho de
tempo até o colapso geral do concreto, fazendo com que a estrutura possa ter uma
alta deformabilidade.
No contexto da resistência mecânica, as fibras, mais uma vez, demonstraramse inertes, não havendo acréscimo em sua resistência, mesmo dentre as diferentes
dosagens utilizadas neste trabalho.
79
7.3
CARBONATAÇÃO
As fibras de polipropileno, em virtude de sua propriedade na diminuição da
capilaridade do compósito e de proporcionar uma maior aderência e enlaçamento
dos agregados com o cimento, possibilita uma redução considerável na porosidade
do concreto. Devido esta redução, o concreto passa a possuir uma vida útil
prolongada e um aumento de sua resistência ao efeito da carbonatação.
Como observado nos resultados dos ensaios, foi comprovada a redução da
carbonatação dentro do período analisado, de acordo com o acréscimo das fibras de
polipropileno ao concreto.
Na dosagem do traço de concreto com a adição de 0,90% de fibras de
polipropileno, devido sua alta dosagem, próxima do volume crítico, a fibra prejudicou
na trabalhabilidade do compósito. Portanto, impossibilitando na sua perfeita
moldagem, tornando-o mais poroso. Desta forma, para este traço, foi observado um
pequeno aumento no efeito da carbonatação durante o período proposto em relação
aos demais traços com fibras utilizados.
7.4
ASCENSÃO CAPILAR
A ascensão capilar é vinculada diretamente ao grau de porosidade do
concreto. Devido às fibras de polipropileno serem eficazes na diminuição da
porosidade, de acordo com os resultados do ensaio, ficou comprovado a diminuição
da absorção de água nos concretos conforme a dosagem das fibras de forma
crescente e com base na sua dosagem.
De acordo com os experimentos, quanto maior a dosagem da fibra, a
ascensão capilar tendeu a diminuir. Porém, à medida que se aproxima da dosagem
crítica, ocorre um aumento da porosidade do compósito, devido a dificuldade na
trabalhabilidade de moldagem, acarretando uma absorção maior de água, havendo,
desta forma, um aumento na ascensão capilar do compósito. Fato que é comprovado
nos resultados do ensaio.
80
7.5
FLEXÃO POR COMPRESSÃO PRISMÁTICA SIMPLES
Com a obtenção dos resultados do ensaio, foi possível observar o ganho do
concreto na sua capacidade portante mesmo após o surgimento das primeiras
fissuras. Com a adição das fibras, de acordo com o acréscimo de sua dosagem,
houve o acréscimo de deformabilidade da estrutura por um maior período de tempo.
Este feito possibilita um acréscimo considerável na segurança de estruturas. Visto a
importância no ganho de tempo em estruturas que entram em colapso. O concreto,
mesmo após passar do ponto de ruptura, continua a resistir às cargas solicitadas.
81
8
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O uso das fibras sintéticas em concretos, em especial as de polipropileno, já
deixou de ser uma grande novidade no meio acadêmico e comercial. Porém, o
desconhecimento geral sobre suas propriedades e características ainda é muito
elevado. Com a elaboração desta pesquisa, esperamos ter conseguido aumentar o
campo de conhecimento sobre o assunto e gerar interesse para futuros estudos no
ramo.
A busca pelo método de dosagem ideal para as fibras de polipropileno são de
certa forma totalmente empíricas. Pela razão de diversos pesquisadores utilizarem
uma linha diferente de pesquisa, o entendimento geral sobre o assunto fica
impossibilitado de ocorrer. Porém, com os frutos desta pesquisa, foi possível chegar
a um denominador comum para futuras dosagens aceitáveis em peças de concreto
conforme nossas perspectivas levantadas.
Tendo uma visão geral dos resultados obtidos com os ensaios, foi possível
constatar a plenitude de uma dosagem em especial, a qual gerou dados aceitáveis
em todos os ensaios executados e ainda conseguiu a mistura do compósito
totalmente coeso e fluído, com boa trabalhabilidade. A dosagem em questão é a de
0,70% de fibras em relação ao volume de concreto.
Tendo em vista a proposta de esta pesquisa ser voltada para o método prático,
foi procurada para execução dos experimentos uma condição mais próxima da real
possível, ou seja, em obra de acordo com o contexto atual do mercado de nossa
região.
Em virtude do mesmo, não houve condições de acontecer o controle de
umidade dos agregados, influenciando desta forma em uma alteração indesejada na
relação água/cimento. Diretamente ligada a esta relação, com o acréscimo de água
na mistura do compósito, ocorre a diminuição de sua resistência mecânica. Fato que
foi comprovado em todos os resultados dos ensaios com relação à resistência
mecânica do concreto.
Infelizmente a realização do experimento de tenacidade por meio de placas de
concreto não foi possível de ser executado, visto que o equipamento técnico para a
82
realização do mesmo não é encontrado na entidade local e nas demais instituições
do país ainda está em fase de testes. Sendo o procedimento uma novidade no setor
da engenharia civil brasileira, as opções para ensaios são poucas. Feito que tornaria
nossa pesquisa inédita no assunto, por abordar uma característica marcante e
importante das fibras de polipropileno.
O mérito desta pesquisa procurou levantar todas as características e
propriedades positivas das fibras de polipropileno, porém, segue como nossa
sugestão para frutos de futuras pesquisas, o seguimento desde mesmo raciocínio
envolvendo demais fibras que são fartas na natureza e ainda continuam
desconhecidas pelo mundo acadêmico como material a ser utilizado na construção
civil.
83
REFERÊNCIAS
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto
- Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994.
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12142:
Concreto - Determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova
prismáticos. Rio de Janeiro, 1991.
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em: 23 set 2011.
BRASIL ESCOLA. O Amianto usado em caixas d’águas é cancerígeno?
Disponível em: <http://www.brasilescola.com/curiosidades/o-amianto-usado-caixasdagua-cancerigeno.html>, Acesso em: 17 out 2011.
CURTI, Rubens. Propriedades e Dosagem do Concreto. Associação Brasileira de
Cimento
Portland
–
ABPC.
Disponível
em:
<http://www.abcp.org.br/comunidades/recife/download/pm_minicursos/11_curso_inte
nsivo/Dosagem.pdf>, Acesso em: 10 out 2011.
FIGUEIREDO, A. D. Concreto com Fibras de Aço. Boletim Técnico. Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, 2000.
FITESA. As Fibras de Polipropileno e a Retração Plástica do Concreto. Boletim
Técnico nº 2, 2002. Disponível em: <www.fitesa.com.br>, Acesso em: 13 mar 2011.
FITESA. As Influencias das Fibras de Polipropileno na Exsudação do Concreto.
Boletim Técnico nº 3, 2002. Disponível em: <www.fitesa.com.br>, Acesso em: 13 mar
2011.
FITESA. Uso de Fibras de Polipropileno para Reduzir a Reflexão de Concretos
Projetados. Boletim Técnico nº 5, 2003. Disponível em: <www.fitesa.com.br>,
Acesso em: 14 mar 2011.
FITESA. Uso de Fibras na Construção Civil. Apostila Técnica nº 001, 2001.
Disponível em: <www.fitesa.com.br>, Acesso em: 15 mar 2011.
FITESA. Efeito “Anti-Spalling” das Fibras de Polipropileno. Boletim Técnico nº 6,
2004. Disponível em: <www.fitesa.com.br>, Acesso em: 15 mar 2011.
HIPERGESSO.
Fibra
de
sisal.
Disponível
em:
<http://hypergesso.wordpress.com/produtos-2/fibra-de-sisal/>, Acesso em: 10 set
2011.
HOTFROG.
Fibra
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Disponível
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http://www.hotfrog.com.br/Empresas/Celulose-Ambiental/Fibra-de-Celulose-285457>,
Acesso em: 20 ago 2011.
84
LOURENÇO,
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Nossas
orquídeas.
Disponível
em:
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http://orquidea.base33.net/duvidas/98-plantio-de-orquideas>, Acesso em: 15 ago
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MACCAFERRI. Manual Técnico. Fibras como elemento estrutural para reforço de
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MEHTA, P. K. e MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, propriedades e
materiais. São Paulo: PINI, 1994.
PADRON, Isabel; ZOLLO, Ronald F. Effect of synthetic fibers on volume stability
and cracking of Portland Cement Concrete and Mortar. Journal of Materials.
American Concrete Institute: 1990.
PINHEIRO, Libânio M.; MUZARDO, Cassiane D.; SANTOS, Sandro P.; CATOIA,
Thiago; CATOIA, Bruna. Estruturas de Concreto. USP – EESC – Departamento de
Engenharia de Estruturas, 2010.
QUINTA, Marcelo Toledo. BOLETIM TÉCNICO 19º ANAPRE.
Tenacidade para Concretos Reforçados com Fibra, 2009.
Ensaio
de
TANESI, J.; FIGUEIREDO, A. D. Fissuração por retração em concretos
reforçados com fibras de polipropileno (CRFP). Boletim Técnico. Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo, 1999.
WIKIPEDIA.
Fibra
Têxtil.
Disponível
<http://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_t%C3%AAxtil>, Acesso em 17 Ago 2011.
em:
85
ANEXOS
86
ANEXO 1 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão Axial Simples 7 dias - Traço normal
Fonte: Arquivo Pessoal
87
ANEXO 2 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 28 dias - Traço normal
Fonte: Arquivo Pessoal
88
ANEXO 3 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 7 dias - Traço normal
Fonte: Arquivo Pessoal
89
ANEXO 4 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 28 dias - Traço normal
Fonte: Arquivo Pessoal
90
ANEXO 5 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão prismática 28 dias - Traço normal
Fonte: Arquivo Pessoal
91
ANEXO 6 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 7 dias - Traço 0,3% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
92
ANEXO 7 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 28 dias - Traço 0,3% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
93
ANEXO 8 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 7 dias - Traço 0,3% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
94
ANEXO 9 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 28 dias - Traço 0,3% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
95
ANEXO 10 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão prismática 28 dias - Traço 0,3% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
96
ANEXO 11 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 7 dias - Traço 0,5% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
97
ANEXO 12 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 28 dias - Traço 0,5% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
98
ANEXO 13 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 7 dias - Traço 0,5% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
99
ANEXO 14 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 28 dias - Traço 0,5% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
100
ANEXO 15 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão prismática 28 dias - Traço 0,5% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
101
ANEXO 16 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 7 dias - Traço 0,7% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
102
ANEXO 17 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 28 dias - Traço 0,7% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
103
ANEXO 18 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 7 dias - Traço 0,7% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
104
ANEXO 19 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 28 dias - Traço 0,7% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
105
ANEXO 20 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão prismática 28 dias - Traço 0,7% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
106
ANEXO 21 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 7 dias - Traço 0,9% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
107
ANEXO 22 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão axial simples 28 dias - Traço 0,9% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
108
ANEXO 23 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 7 dias - Traço 0,9% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
109
ANEXO 24 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão diametral 28 dias - Traço 0,9% PP
Fonte: Arquivo Pessoal
110
ANEXO 25 – Gráfico de ensaio laboratorial – Compressão prismática 28 dias - Traço 0,9% PP
Fonte: Arquivo Pessoal