Desenvolvimento e avaliação mecânica de concretos reforçados com fibras de aço para aplicações estruturais na construção civil

Abstract

O concreto é um material amplamente utilizado na construção civil, por suas propriedades e versatilidade, sendo obtido no estado fresco a partir da dosagem conveniente de cimento Portland, agregados inertes (finos e grossos), água e aditivos. Apesar de apresentar boa resistência à compressão no estado endurecido, sabe-se que o concreto convencional é um material frágil, fazendo-se necessária a utilização de outros materiais conjugados para torná-lo resistente à tração, como por exemplo o concreto armado, habilitando-o ao uso com função estrutural. Esse tipo de concreto reforçado já é utilizado para algumas aplicações, como no revestimento das paredes de túneis e na execução de pisos industriais, porém ainda não são utilizados em aplicações estruturais nas edificações. O objetivo desse estudo foi verificar a viabilidade de se utilizar concreto reforçado com fibras de aço nas edificações em substituição a outros materiais convencionais com função estrutural, a partir da análise dos resultados de ensaios em amostras com diferentes teores de fibras de aço, além de determinar a influência do tempo de cura na performance do material. A avaliação do desempenho mecânico foi realizada comparativamente, considerando-se o teor de fibras e o tempo de cura, através dos ensaios de compressão diametral e flexão em três pontos em corpos-de-prova cilíndricos de 100x200mm. A partir da análise dos resultados, foi observado que a adição de fibras melhora as propriedades do material, aumentando sua resistência com o acréscimo no teor de fibra. Já o excesso de fibras não é interessante, pois prejudica a interação com a matriz, causando incompatibilidade principalmente com os agregados graúdos, o que sugere um aumento da porosidade do material e consequente piora da sua performance. Sendo assim, a partir dos ensaios realizados nas condições desse trabalho, o teor de fibras mais eficiente na melhora das propriedades do concreto foi o de 1,5%.

Concrete is a widely used material in construction, due to its properties and versatility, being obtained in the fresh state from the convenient dosage of Portland cement, inert aggregates (fine and coarse), water and additives. Although it has good compressive strength in the hardened state, it is known that conventional concrete is a fragile material, so the use of other conjugate materials, such as reinforced concrete, becomes necessary to make it resistant to traction so it can be used as a structural material. This type of reinforced concrete is already used for some applications, such as tunnel linings and industrial floors, but they are not yet used for structural applications in buildings. The objective of this study was investigating the feasibility of using reinforced concrete with steel fibers in buildings instead of other conventional materials with structural function through the analysis of the experimental results in samples with different contents of steel fibers, besides determining the influence of curing time on the performance of the material. The evaluation of the mechanical performance was carried out comparatively, considering the fiber content and curing time, through the diametral compression and three point bend tests in cylindrical specimens of 100x200mm. From the analysis of the results, it was observed that the addition of fibers improves the properties of the material, increasing its resistance with the increment of the fiber content. However, the excess of fibers is not interesting, once it impairs the interaction with the matrix, causing incompatibility mainly with the large aggregates, which suggests an increase of the porosity of the material and consequent worsening of its performance. Thus, from the tests carried out under the conditions of this paper, the fiber content that was more efficient in the improvement of the material properties was of 1.5%.