As fibras de aço atuam como reforço no concreto, interceptando microfissuras e evitando o surgimento prematuro de macrofissuras. Para que se obtenha um compósito de excelência, é preciso avaliar o seu desempenho.

O concreto é o material estrutural mais amplamente utilizado no ramo da construção civil, devido aos inúmeros benefícios proporcionados à execução de obras com as mais diversas solicitações. Apresentando uma excelente resistência à água, ao fogo e protegendo o aço contra corrosão, o material confere alta durabilidade às edificações.

Contudo, ele conserva algumas características de material frágil, sendo suscetível a fissuras e rupturas, e a adição de componentes de alto desempenho — como a fibra de aço — possibilita a mudança desse comportamento. Contudo, para que o compósito apresente a qualidade e a vida útil desejada, as fibras também devem ter atributos específicos que confiram maior ductilidade ao concreto.

Mas como avaliar a performance e o desempenho das fibras de aço? Para auxiliar você a compreender melhor essa questão, elaboramos este artigo com a ajuda do Eng. Thiago Fioravanti, Coordenador Técnico da unidade de construção civil da Belgo Arames. Confira!

Por que usar fibras de aço no concreto?

A adição de fibras de aço no compósito cimentício tem como principal objetivo aumentar a tenacidade e a ductilidade do concreto. Elas atuam interceptando as microfissuras que aparecem durante o endurecimento do concreto, e evitando o surgimento prematuro de macrofissuras.

Quando o concreto está endurecido, as fibras limitam a abertura e controlam a propagaçãode fissuras — diminuindo a sua permeabilidade e aumentando a sua durabilidade. Em concretos refratários, os segmentos aprimoram as propriedades de choque térmico.

Elas atuam tanto como reforço primário (em matrizes com base de cimento que não apresentam barras de aço convencionais) quanto como reforço secundário (em lajes, tubos de concreto para esgotos sanitários e pavimentos). Em ambos os casos agem elevando a resistência e a ductilidade do material, bem como controlando e reduzindo a fissuração.

A grande vantagem obtida ao reforçarmos uma matriz cimentícia frágil com fibras de aço é a de alterar o seu comportamento após a ocorrência das fissuras. Isso porque o compósito, ao invés de se romper de forma abrupta, apresenta uma deformação plástica significativa conferida pela interação matriz-fibra de aço.

Ao serem distribuídas aleatoriamente no concreto, com dosagem, comprimento e formato adequado, as fibras de aço reforçam a seção transversal em todas as direções, tornando o concreto um compósito adequado para o uso na construção civil.

Qual a importância dos ensaios mecânicos para caracterizar oconcreto reforçado com fibras?

Para que se obtenha todos benefícios deste tipo de solução, as fibras devem ser suficientemente resistentes, estarem em quantidade adequada e muito bem aderidas à matriz cimentícia. Nesse contexto, a maneira correta de se avaliar o desempenho das fibras de aço é a realização de ensaios de caracterização do compósito.

Nestes ensaios, os corpos de provas são submetidos a carregamentos para verificar a capacidade do concreto reforçado com fibras, de resistir às tensões de tração bastante elevadas e de se deformar no estágio pós-fissuração. O objetivo dos ensaios é, portanto, analisar se as fibras estão servindo como ponte para a transferência de tensões e provendo resistências residuais pós-fissuração ao concreto.

Thiago destaca que os ensaios permitem avaliar o desempenho do compósito por intermédio das resistências residuais obtidas, possibilitando determinar quais tipos de concreto, dosagens e fibras são adequados para cada aplicação.

Quais ensaios podem ser aplicados para caracterizar o concreto reforçado com fibras?

Em 2007 a ABNT publicou a norma NBR 15530 sobre a especificação das fibras de aço para concreto  — atualmente em revisão — com o objetivo de padronizá-las no mercado. Anorma classifica as fibras e determina os seus padrões mínimos, como forma geométrica, tolerância aos defeitos de fabricação, além da sua resistência à tração e ao dobramento dos segmentos.

Contudo, esta norma estabelece parâmetros para o produto fibra de aço e não para o desempenho do compósito, após as fibras serem adicionadas ao concreto — pois isso depende de fatores como a aplicação destinada, o volume de fibras e, também, da resistência da matriz cimentícia. Sendo assim, os ensaios de caracterização sãonecessários para avaliar a performance do compósito.

Thiago explica que o ensaio mais adequado é o descrito pela EN 14651, que consiste em medir a resistência à tração na flexão em corpos de prova prismáticos previamente moldados e preparados com entalhe em sua face inferior localizado no meio do vão. Este método de ensaio prevê a determinação do limite de proporcionalidade (LOP) e de um conjunto de valores residuais de resistência à tração na flexão.

Quais os resultados confirmam a qualidade da fibra de aço?

Todos os ensaios são realizados visando avaliar o desempenho do concreto em conjunto das fibras de aço, mas, segundo Thiago, é importante destacar que o método que permite a melhor avaliação de performance para concreto reforçado com fibras, é o método proposto pela EN 14651. Isso se deve, basicamente, a dois fatores. O primeiro é porque oparâmetro Re,₃ (relação de resistência à flexão equivalente), muito utilizado no Brasil, está em desuso em todo o mundo.

O segundo é porque a performance do compósito está muito relacionada à solicitação à qual ele será submetido. Pistas de pouso de aeroportos têm demandas diferentes das dos pavimentos de edifícios-garagem, por exemplo. Da mesma forma, túneis marítimos estão sujeitos a condições diferentes dos tubos de concreto para esgoto sanitário. Isso significa que avaliar a performance do concreto reforçado com fibras através de método que determine resistências residuais, permite aplicação de métodos de cálculo onde o tipo, dosagem de fibras e concreto escolhidos estejam adequados às necessidades do projeto.Portanto, não há uma receita pronta que ofereça um resultado específico e a escolha de um método de ensaio que permita avaliar de forma coerente o desempenho do compósito, é muito importante.

Como você pode imaginar, o que é fundamental, quando se fala em alto desempenho de fibra de aço, é buscar por um fornecedor idôneo, que tenha experiência, apresente boas referências no setor e utilize uma matéria-prima de qualidade na fabricação dos segmentos. Esse é o caso das fibras de aço Dramix® da Belgo Arames Arames, que são produzidas a partir de fios de aço trefilados, — tendo como matéria-prima o Fio Máquina ArcelorMittal —, e conferem resistência, durabilidade e um resultado de excelência à obra. 

A tecnologia da construção civil não se resume ao melhoramento da composição dos materiais. Ela também está presente na forma como os compósitos são aplicados nas estruturas. Saiba, agora, quais as vantagens e desvantagens da aplicação do concreto projetado!