betão reforçado com fibras

Lus Manuel Rocha Evangelista

BETO REFORADO COM FIBRAS DE AO

APLICAO EM PAVIMENTOS INDUSTRIAIS

N11 Janeiro 2003

EDIO: CONSTRULINK PRESS Construlink, SA Tagus Park, - Edifcio Eastecnca 2780-920 Porto Salvo, Oeiras Tel . +351 214 229 970 [email protected] Coordenador: Pedro Vaz Paulo Editor: Tiago Relvo Jorge Sequeira

A monografia apresentada foi realizada na cadeira de Tecnologia de Construo de Edifcios do Mestrado em Construo

Beto Reforado com Fibras de Ao CONSTRULINK PRESS

ndice

1. INTRODUO 1

2. O BRFA COMO MATERIAL DE CONSTRUO 2

2.1. BETO 2

2.2. FIBRAS 5

2.3. CARACTERSTICAS MECNICAS DO BRFA 8

2.3.1. TRABALHABILIDADE 8

2.3.2. RESISTNCIA COMPRESSO 8

2.3.3. RESISTNCIA TRACO 10

2.3.4. RESISTNCIA FLEXO 10

2.3.5. RESISTNCIA AO CORTE 11

2.3.6. RETRACO E FLUNCIA 12

2.3.7. RESISTNCIA FADIGA E IMPACTO 12

2.3.8. DURABILIDADE 13

2.4. APLICAES CORRENTES E FUTURAS 14

2.5. ENQUADRAMENTO NORMATIVO 15

3. O BRFA APLICADO EM PAVIMENTOS INDUSTRIAIS 17

3.1. PROCESSO CONSTRUTIVO 17

3.1.1. COMPOSIO PREFERENCIAL 17

3.1.2. PROCESSO DE FABRICO 18

3.1.3. PREPARAO DA BASE 19

3.1.4. APLICAO DO BRFA NO PAVIMENTO 21

3.2. CONTROLO DE QUALIDADE 25

3.3. PORMENORES CONSTRUTIVOS 26

3.3.1. JUNTAS 26

4. CONCLUSES 32


5. BIBLIOGRAFIA 33

ndice de Figuras

Figura 1 - Mecanismo de funcionamento das fibras __________________________________________ 2

Figura 2 - baco apresentado por Hanna [4] para ajuste da composio de um BRFA _____________ 3 Figura 3 - Propores recomendadas pelo comit ACI544 ____________________________________ 4

Figura 4 Alguns dos diferentes tipos de fibras _____________________________________________ 6

Figura 5 Fibras agrupadas em plaquetas do tipo Dramix ___________________________________ 7

Figura 6 Resistncia compresso de BRFA [1]____________________________________________ 9 Figura 7 Influncia da quantidade de fibras na resistncia traco [1] _______________________ 11

Figura 8 - Diagramas de distribuio de tenses em betes reforados com fibras (Reinhardt 1979) [2]

___________________________________________________________________________________ 11

Figura 9 ndices de tenacidade I5 e I10 de acordo com a ASTM C1018 [6] _____________________ 13 Figura 10 Esquema de corte de juntas de retraco _______________________________________ 27

Figura 11 Pormenor da Junta isolante_________________________________________________ 28 Figura 12 Junta de dilatao __________________________________________________________ 29 Figura 13 - Junta de dilatao com proteco dos bordos____________________________________ 29

Figura 14 Juntas construtivas tipo ______________________________________________________ 30 Figura 15 - Junta construtiva, com reforo da ligao entre fases ______________________________ 30 Figura 16 - Junta construtiva: preparao para a nova betonagem ____________________________ 30 Figura 17 - Curvas de retraco para diferentes espessuras de BRFA___________________________ 31

ndice de Fotos

Foto 1 Passadeira de aplicao de fibras na betoneira_____________________________________ 19 Foto 2 Preparando a base ____________________________________________________________ 20

Foto 3 Ensaio de placa em decurso ____________________________________________________ 20 Foto 4 - Colocao da tela plstica ______________________________________________________ 21

Foto 5 - Colocao do beto por betoneira e nivelamento (atrs) _____________________________ 22 Foto 6 - Nivelador Laser _______________________________________________________________ 22

Foto 7 - Colocao de endurecedor de superfcie mecanicamente_____________________________ 23 Foto 8 - Afagamento do pavimento ______________________________________________________ 24 Foto 9 - Execuo de uma junta de retraco ______________________________________________ 24

Foto 10 - Processo de cura _____________________________________________________________ 25 Foto 11 Pormenor de reforo junto a um canto reentrante __________________________________ 27 Foto 12 Junta isolante em torno de um pilar____________________________________________ 28


1

1. Introduo

A presente monografia, inserida na cadeira de Mestrado Tecnologia da Construo de

Edificios, tem como objectivo fazer uma breve abordagem aos betes reforados com fibras

de ao (BRFA) e sua aplicao em pavimentos trreos.

A utilizao de materiais de matriz frgil qual so adicionadas fibras imemorial. O relato

mais antigo que existe acerca dessa tcnica data de 3500 A.C., quando ter sido feita uma

colina de 57m de altura em tijolo de barro cozido ao sol, ao quais teria sido adicionada

palha. Os Romanos introduziam crinas de cavalo nas suas argamassas. A construo de

adobe uma das tcnicas ancestrais que chegou aos nossos dias que utiliza o mesmo

principio.

O inicio da utilizao de fibras no beto incerto. Vrias referncias apontam para o fim do

sec. XIX / incio do sec. XX como sendo a altura dos primeiros passos do BRF. Contudo,

consensual que o grande desenvolvimento se deu aps a I Guerra Mundial, atravs da

procura, por parte das instituies militares, de um material que absorvesse os impactos das

exploses com baixa destruio do mesmo.

Do meio militar para o meio civil foi um pequeno passo, e desde os anos 60 que se tem

investigado continuamente os BRF.

O primeiro material a ser usado para fibras foi o ao (a primeira tentativa ter sido a

introduo de pregos no beto). Contudo, a evoluo constante a que se assiste nos

materiais sintticos conduziu utilizao de outros tipos de fibras, dos quais se podero

destacar as fibras de vidro, fibras de polipropileno, amianto ou fibras naturais1. O

Fibrocimento um exemplo destes materiais, com reconhecidas qualidades (e defeitos).

Neste trabalho falar-se- apenas dos primeiros (BRFA).

1 Um relatrio da British Press (1981) afirma que se pode usar cabelo humano para reforar beto.


2

2. O BRFA como material de construo

O BRFA um material de matriz cimentcia, no qual so adicionadas pequenas fibras de

ao, discretas, dispersas e aleatoriamente distribudas.

A principal funo das fibras absorver as foras libertadas na ocorrncia de microfissurao

do beto, transferindo as tenses entre as duas faces agora separadas. Assim, as fibras

mantm o material coeso, impedindo que as microfissuras se transformem em macrofissuras.

macrofibras "cozendo"uma macrofenda microfendas

microfibras "cozendo"

Figura 1 - Mecanismo de funcionamento das fibras

A primeira concluso que se obtm, que este material para funcionar plenamente tem de

existir fissurao da matriz [1] [2].

2.1. BETO

O beto que normalmente se fabrica poder no ser adequado utilizao em BRFA.

Segundo alguns autores, o beto deve ser composto por uma dosagem de inertes finos

superior normal, devendo-se tambm aumentar a dosagem de cimento. Esta correco

deve-se necessidade de aumentar a trabalhabilidade do beto (reduzida com a

incorporao de fibras), e com a necessidade de envolver as fibras com pasta de matria

fina. As referncias anteriores tambm indicam que a mxima dimenso dos inertes no deve

ser superior a 20 mm, sendo prefervel no ultrapassar os 10 mm de dimetro [1][5]. Outros


3

estudos apontam para dimenses mximas dos inertes valores superiores, existindo trabalhos

realizados com sucesso para betes com inertes de 1 (39 mm) de dimetro [3].

Segundo Hanna [4], pode-se fazer uma correlao, em termos de composio, entre um

beto corrente para reforar com armaduras ordinrias, e o mesmo beto no qual sero

introduzidas fibras. A representa um baco elaborado para a incorporao de fibras lisas.

Figura 2 - baco apresentado por Hanna [4] para ajuste da composio de um BRFA

O comit 544 da American Concrete Institute apresenta em [3], um quadro de composies

tipo a usar em BRFA, dada a maior dimenso do inerte (Figura 3).


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Figura 3 - Propores recomendadas pelo comit ACI544

Uma vez que tradicional em Portugal utilizao da curva de referncia de Faury,

desenvolveram-se estudos no nosso pas que apontam para o parmetro A de Faury se situar

entre 24 e 34, tendo sido obtidos os melhores resultados com A=32 [5]. Alguns fabricantes

de fibras de ao afirmam que, at percentagens do volume de 1% em fibras, o beto a

aplicar poder ser o mesmo que aplicado com reforo ordinrio.

A composio do beto tambm pode ser obtida por ensaios. O Laboratoire Central des

Ponts et Chausss afirma que a composio de inertes que melhor optimiza a compacidade

do BRFA aquela que tiver menor tempo de escoamento no maneabilmetro LCL [5]. Caso

no possua a trabalhabilidade suficiente devero ser utilizados superplastificantes.

Apesar das divergncias existentes na escolha da curva granolomtrica a utilizar, no existem

dvidas que a relao gua cimento (A/C) nunca dever ser superior a 0,55, sendo de

todo em todo prefervel usar valores de A/C inferiores a 0,50.

Pelo atrs exposto, no deixa de ser obvio que a composio da matriz a aplicar em BRFA

est longe de ser padronizada, dependendo do tipo de inerte e do tipo de fibras a aplicar.


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2.2. FIBRAS

As fibras de ao utilizadas na confeco de BRFA esto longe dos pregos que

originalmente se introduziram, havendo hoje desenvolvimentos constantes nas fibras de ao,

facilmente perceptveis pelas inmeras patentes existentes. Estas variam, quer em processo de

fabrico, quer em termos das caractersticas do ao usado, quer na sua forma.

As fibras de ao podem ser feitas a frio, por corte de chapas ou por corte de fios, ou podem

ser feitas a quente. Este ltimo mtodo, particularmente curioso, consiste em fazer rodar um

disco que toca ligeiramente no metal derretido, conseguindo extrair deste um fio que

solidifica imediatamente. Naturalmente, cada um deste mtodos de execuo conduz a fibras

completamente distintas: enrugadas e retorcidas no primeiro, lisas e direitas (com ou sem

sistema de ancoragem) no segundo, e finalmente irregulares com seco varivel no ltimo.

No que diz respeito ao ao usado, este variado existindo fibras com tenses de cedncia a

variar entre os 500 MPa e os 2000 MPa [5]. Dada a disperso das caarctersticas do

material usado, as normas existentes definem valores mnimos a obter para a tenso de

cedncia das fibras de ao:

ASTM A820 345 MPa; JSCE-E 131-1995 552 MPa.

Tambm o processo de fabrico afecta as caractersticas do ao. Fibras feitas a frio, por corte

de chapas possuem ao com grande disperso de tenso de cedncia, inerente ao processo

de fabrico que altera as caractersticas do material. O corte de fios produz fibras com

caractersticas pouco variveis

A norma Americana ASTM A820 classifica o ao a aplicar em fibras em dois tipos diferentes:

Tipo I fibras obtidas por corte de fios.


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Tipo II fibras obtidas por corte de chapas.

Quanto forma, existem tipos variados de fibras de ao a serem fabricados correntemente.

As fibras podem ter seco circular, semicircular, rectangular ou totalmente irregular. O

corpo das fibras pode ser liso ou rugoso (estando este factor altamente ligado ao processo

de fabrico). As extremidades das fibras podem ser lisas ou possuir ancoragens de vrios tipos.

Na figura seguinte, apresentam-se vrios tipos de fibras correntemente no mercado. Em

anexo, apresentam-se algumas fichas tcnicas de fibras em comercializao.

Figura 4 Alguns dos diferentes tipos de fibras

O comprimento das fibras influencia a forma como estas interagem com a matriz na medida

que, quanto maior for o seu comprimento, maior ser a rea de contacto com o beto, e

consequentemente melhor ser a aderncia entre ambos. Por outro lado, a aderncia

melhora com a diminuio do dimetro, uma vez que se aumenta a superfcie especfica.

Assim, habitual caracterizar as fibras de ao atravs do seu coeficiente de forma (aspect

ratio na literatura anglo-saxnica) que traduzido pela relao lf / df, em que:

lf = comprimento da fibra; df = dimetro da fibra 2.

2 Em casos em que as fibras no possuam seco circular, df traduz o dimetro equivalente dado por A4

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