APLICAÇÃO DE FIBRA DE COCO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Abel Caspers, Daniel Rieth, Jucilei Ritter, Rodigo Werlang, Stefano Kunrath1

RESUMO: Tendo em vista os avanços tecnológicos, a construção civil vem

buscando sistemas com mais eficiência de construção tendo como objetivo

aumentar sua produção, diminuindo o desperdício e o custo. As fibras naturais

existem em abundância e têm seu uso motivado por serem renováveis,

biodegradáveis, pela sua disponibilidade a baixo custo. O presente trabalho

apresenta uma revisão sobre o reaproveitamento da fibra do coco na construção

civil, mais especificamente em concretos e em misturas asfálticas.

Palavras-chave: Reaproveitamento. Fibras naturais. Concreto. Mistura asfáltica.

1 INTRODUÇÃO

Nos últimos anos a utilização de fibras naturais na construção civil vem sendo

largamente estudada, devido à sua constituição e propriedades mecânicas

favoráveis. (BONATO, el al.,2014)

As fibras de coco se destacam por apresentarem alta disponibilidade no país,

baixo custo e propriedades físico-químicas adequadas à confecção de diversos

produtos. (CASTILHOS, 2011, p.3)

As fibras de coco, obtidas do mesocarpo do fruto, são materiais

lignocelulósicos com propriedades de dureza. Apresenta característica de elevada

resistência específica; facilidade de modificação superficial devido à sua textura,

permitindo uma boa aderência de contato; boas propriedades como isolantes

térmicos e acústicos. (BONATO, et al., 2014)

A adição de fibra de coco pode melhorar as propriedades mecânicas das

matrizes cimentícias, como a resistência à tração, à flexão e ao impacto. Além disso,

altera seu comportamento após fissuração diminuindo os efeitos de uma ruptura

brusca. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

Um dos problemas causados pela adição de fibra é o tempo de pega mais

lento da mistura cimentícea. A adição de fibras pode aumentar em quarenta e cinco

minutos o tempo para solidificação da pasta de cimento pela presença de pectina,

que pode fixar o cálcio e impedir a formação de estruturas. (BONATO, et al., 2014)

1 Acadêmicos do 5º semestre do curso de Engenharia Civil da FAI Faculdades

2 FIBRA DE COCO

O revestimento exterior de material fibroso de um coco amadurecido,

denominado casca de coco, é o rejeito da fruta coco. As fibras consistem

principalmente de celulose, hemicelulose, lignina, pectina e outras substâncias

solúveis em água além de ceras. O alto conteúdo de lignina permite que a

degradação da fibra de coco ocorra muito mais lentamente que outras fibras

vegetais. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

O processo de desfibração do mesocarpo (parte espessa fibrosa) para

obtenção da fibra de coco pode ser feito por maceração em água ou por processos

mecânicos. (VALE;SOARES;CASAGRANDE, 2014)

A fibra de coco tem pouco percentual de celulose (36 à 43%), entretanto

apresenta uma grande quantidade de lignina (41 à 45%), ao comparada com outras

fibras, conferindo-lhe, uma maior resistência e dureza frente a outras fibras.

(VALE;SOARES;CASAGRANDE, 2014)

A fibra de coco extraída do mesocarpo, parte espessa fibrosa do fruto apresenta uma elasticidade superior a outras fibras vegetais, além de uma elevada capacidade de resistir à umidade e a altas variações nas condições climáticas. É constituída de materiais lignocelulósicos, sendo suas principais características a baixa densidade, a boa flexibilidade no processamento e a facilidade de modificação perante agentes químicos, além de fonte de recursos renováveis, biodegradáveis e não abrasivos. (CASTILHOS, 2011, p.4)

De acordo com IBGE (Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística) através

do LSPA (Levantamento sistemático da produção agrícola 2010) a produção de

coco, em toneladas, no Brasil saltou de 1.300.000 no ano 2000 para quase

2.000.000 de toneladas em 2010.

As cascas do coco correspondem a 80% do peso bruto do fruto. O meio

ambiente leva em torno de 12 anos para decompô-lo. O desenvolvimento de

alternativas de aproveitamento da casca possibilita reduzir a quantidade de resíduos

sólidos nos aterros sanitários, além de proporcionar uma nova opção de rendimento.

(CASTILHOS, 2011)

3 ADIÇÃO DE FIBRA DE COCO EM CONCRETO

A crescente quantidade de coco propicia a utilização de suas fibras para

diversas finalidades. Dentre elas, a incorporação na construção civil vem sendo

bastante estudada, pois sua aplicação pode melhorar, por exemplo, as propriedades

mecânicas do concreto. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

As principais características a serem avaliadas nas fibras para a adição no

concreto: qual tipo de celulose está presente (cada tipo de celulose tem a sua

geometria e a geometria das células influencia nas propriedades físicas) e qual é a

idade da fibra. (CASTILHOS, 2011)

Segundo Silva; Marques; Fornari, (2012, p.1556) matrizes frágeis reforçadas

com fibras de coco de baixo módulo de elasticidade, em que o arrancamento da fibra

predomina sobre a ruptura, tem-se a aderência fibra-matriz como principal fator de

influência sobre a tenacidade (energia total absorvida pelo compósito).

As principais finalidades de se reforçar matrizes com fibras estão ligadas ao

aumento da resistência a tração, flexão e ao impacto, prevenindo o aparecimento de

fissuras, o que diminui a abertura das mesmas, e pode conferir maior capacidade de

absorção de energia antes da ruptura. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

O uso de uma baixa porcentagem de fibras de coco melhora as propriedades

mecânicas e resistência ao impacto do concreto. Além disso, o concreto também

obtém desempenho semelhante quando comparado ao concreto com adição de fibra

sintética. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

As fibras de coco apresentam características como facilidade de modificação

superficial devido à sua textura, permitindo uma boa aderência de contato; boas

propriedades como isolantes térmicos e acústicos; alta tenacidade; excelente

resistência à abrasão, especialmente em equipamentos e moldes; elevada

resistência ao calor; além de serem biodegradáveis e provenientes de fonte

renovável, são abundantes no Brasil e de menor custo quando comparadas a outras

fibras. (BONATO, et al., 2014)

Quanto à condutibilidade térmica, a intensidade da onda de calor através do

concreto é significativamente reduzida com a utilização de fibra de coco como uma

barreira térmica. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012, p.1557)

Através de diversos ensaios, evidenciou-se que a incorporação da casca de

coco no concreto cumpre os requisitos necessários para a sua utilização como

agregado leve. (SILVA; MARQUES; FORNARI, 2012)

Diante de tantas propriedades e vantagens as fibras de coco foram sendo

estudadas por diversos pesquisadores, que elaboraram uma análise comparativa

entre o concreto convencional e o concreto com fibras de coco e o indicaram para a

sua utilização em fins não estruturais, como vedação, pois apresentou

características térmicas e acústicas melhores que as do concreto convencional.

(BONATO, et al., 2014)

O concreto composto com a fibra de coco apresenta resultado satisfatório apenas para a aplicação não estrutural onde não sofre grandes solicitações, pois a degradação da fibra em relação ao tempo não permite que ele suporte grandes esforços tanto de compressão como tração. Entretanto ele apresentou boa propriedade de vedação devido ao baixo módulo de elasticidade, além de isolamento acústico e térmico. (CASTILHOS, 2011, p.9)

Um dos problemas causados pela adição de fibra é o tempo de pega mais

lento da mistura cimentícea. A adição de fibras pode aumentar em quarenta e cinco

minutos o tempo para solidificação da pasta de cimento pela presença de pectina,

que pode fixar o cálcio e impedir a formação de estruturas. (BONATO, et al., 2014)

3.1 DURABILIDADE DO CONCRETO COM FIBRA DE COCO

Segundo Silva; Marques; Fornari (2012, p.1558), pode ocorrer a fragilização

da fibra pelo processo de mineralização, resultante da migração de produtos de

hidratação, especialmente o hidróxido de cálcio, para a cavidade central, paredes e

vazios da fibra, onde cristalizam. Isso pode provocar a ruptura sem alongamento

considerável, não contribuindo conforme o esperado para o incremento da

tenacidade na matriz cimentícia.

Silva; Marques; Fornari (2012, p.1558) sugerem algumas soluções para

controlar esta degradação que ocorre em virtude do ataque alcalino às fibras de

coco:

• Emprego de matrizes de baixa alcalinidade (cimento com escória de

autoforno, por exemplo);

• Redução da alcalinidade por carbonatação acelerada da matriz;

• Proteção das fibras com polímeros ou agentes bloqueadores da

decomposição;

• Impregnar as fibras com agentes repelentes à água;

• Impermeabilização da matriz;

• Emprego de compósitos em locais permanentemente secos.

4 ADIÇÃO DE FIBRA DE COCO EM MISTURAS ASFÁLTICAS DO TIPO SMA

Com o aumento do volume de tráfego e da carga dos veículos nas rodovias, a

preocupação em desenvolver pavimentos de alta durabilidade e segurança que

atendam os requisitos de custo e beneficio é cada vez mais importante, pois este é

um fator que exerce forte influência na escolha do revestimento. (CASTILHOS,

2011)

O objetivo em se adicionar fibra de coco em mistura asfáltica do tipo SMA é

disponibilizar a engenharia rodoviária uma nova tecnologia construtiva ou de

manutenção asfáltica, durável e econômica, adaptada à realidade nacional,

utilizando material ecológico. (VALE; SOARES; CASAGRANDE, 2014)

A mistura SMA é um concreto asfáltico usinado a quente de alto desempenho

estrutural e funcional, é utilizado como camada de aderência em pista molhada, na

diminuição efetiva do borrifo de água pelos pneus, na redução da reflexão das luzes

de faróis em noites chuvosas, e na redução de ruídos nas áreas lindeiras à via.

(CASTILHOS, 2011)

A composição da mistura SMA consiste basicamente em uma elevada

quantidade de agregados graúdos preenchidos por um ligante asfáltico e fibras, que

penetram nos espaços vazios formando um revestimento. Este ligante aumenta o

contato entre os grãos, formando um revestimento asfáltico resistente e

impermeável com um volume de espaços vazio menor que 4% (VALE; SOARES;

CASAGRANDE, 2014).

A percentagem de fibra adicionada ao revestimento asfáltico varia entre 0,3 a

0,4%. Quando adicionada ela forma uma película ao redor do granulado retardando

a oxidação, a penetração de umidade e a sua separação e, consequentemente

aumentando a resistência ao desgaste do concreto asfáltico produzido.

(CASTILHOS, 2011)

Para construção de aproximadamente 1 km de rodovia são necessárias

aproximadamente 800 toneladas de mistura asfáltica SMA e, consequentemente, 4

toneladas de fibra de coco ou 2,4 toneladas de fibra de celulose. O custo em torno

de cada tonelada de fibra de coco é de R$ 600,00 enquanto que o custo da fibra de

celulose é em torno de R$5.000,00. (VALE, 2007)

A utilização de fibra de coco como alternativa em substituição à incorporação

de fibra de celulose representa uma economia de 80% no custo da construção de 1

km de rodovia. (VALE, 2007)

A fibra de coco apresenta boa eficiência com relação ao escorrimento,

contudo apresenta dificuldade de trabalhabilidade devido ao seu comprimento, o que

leva a concluir que ela não pode ultrapassar 20 mm de comprimento. Quanto à

resistência a tração, o revestimento apresenta resultados satisfatórios (VALE;

SOARES; CASAGRANDE, 2014).

As fibras de coco apresentam inúmeras vantagens na sua utilização em

mistura asfáltica, além de serem material ecológico e facilmente reciclável,

pertencente à família das fibras duras, tem como principais componentes a celulose

e o lenho que lhe conferem elevados índices de rigidez e dureza.(VALE, 2007)

A presença de fibras de coco na mistura faz com que a mesma possa

submeter-se a temperaturas altas e baixas, sem perder sua eficiência e sem sofrer

degradação. Esta elevada flexibilidade impede o ressecamento e a fissuração que

se produz habitualmente em misturas asfálticas comuns, expostas às condições de

variações climáticas. (VALE, 2007)

As fibras possibilitam a utilização de granulometria descontínua, o que

aumenta a macro textura do revestimento, melhorando as características mecânicas

de drenagem superficial e aderência dos pneus ao pavimento, principalmente pela

redução dos efeitos de aquaplanagem. (VALE, 2007)

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O presente trabalho mostrou que a incorporação de fibra de coco em concreto

e em misturas asfálticas é uma alternativa para dar destinação adequada a este

resíduo e tornar os sistemas mais eficientes devido as suas propriedades mecânicas

favoráveis.

As fibras de coco contribuem consideravelmente no setor da construção civil,

pois apresentam boa eficiência no melhoramento das características dos materiais.

Além disto, a aplicação dessa nova tecnologia diminui os custos, dado a economia

de matéria prima.

Apresentam muitas propriedades e vantagens como facilidade de modificação

superficial, boas propriedades como isolantes térmicos e acústicos, alta tenacidade,

excelente resistência à abrasão, elevada resistência ao calor, além de serem

biodegradáveis e provenientes de fonte renovável, são abundantes no Brasil.

6 REFERÊNCIAS

VALE, Aline; SOARES, Jorge; CASAGRANDE, Michéle. Misturas asfálticas do tipo SMA com fibra de coco. Universidade Federal do Ceará. 2014.

CASTILHOS, Lisiane Fernanda. Aproveitamento da fibra de coco. Instituto de Tecnologia do Paraná – TECPAR. 8 agosto, 2011. Disponível em: http://www.respostatecnica.org.br/dossie-tecnico/downloadsDT/NTY0MA==. Acesso: 14 junho 2014.

SILVA, Everton; MARQUES, Maria; FORNARI, Celso. Aplicação de fibra de coco em matrizes cimentícias. Educação e Tecnologia Ambiental. Set-Dez, 2012. Disponível em: http://cascavel.ufsm.br/revistas/ojs2.2.2/index.php/reget/article/view/6096/pdf. Acesso: 14 junho 2014.

BONATO, Marcelle et al. Desempenho de postes de concreto com adições orgânicas e fotocatalíticas. Espaço Energia. Abril, 2014. Disponível em: http://www.espacoenergia.com.br/edicoes/20/EE020-06-02.pdf. Acesso: 14 junho 2014.

VALE, Aline. Estudo laboratorial da viabilidade do uso de fibras de coco em misturas asfálticas do tipo SMA. 125 fl. Dissertação de Mestrado, Programa de Mestrado em Engenharia de Transportes, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2007.