“O ”melhor" depende do problema concreto, e o problema deve vir em primeiro lugar
Um empreiteiro frequentemente pergunta: “Qual é a melhor fibra para concreto?” Um redator de especificações também faz a mesma pergunta. Um comprador quer uma resposta porque precisa de rapidez e clareza.
Uma equipe ainda obtém melhores resultados quando faz uma pequena pergunta primeiro. A equipe deve perguntar: “Que problema precisamos reduzir?” Uma equipe de lajes pode precisar de menos rachaduras precoces na superfície. A equipe de um túnel pode precisar de menos risco de fragmentação em caso de incêndio. Uma equipe de pré-moldados pode precisar de bordas mais fortes e menos lascas. Uma equipe de pavimento pode precisar de maior resistência sob cargas repetidas de rodas.
A maioria das orientações modernas sobre fibras usa o mesmo ponto de partida. Uma equipe deve separar microfibras e macrofibras. O ACI 544.3R define as fibras microssintéticas como tendo menos de 0,3 mm de diâmetro (ou equivalente) e as fibras macrossintéticas como tendo mais de 0,3 mm, e o ACI afirma que as fibras de polipropileno podem ser microssintéticas ou macrossintéticas.
Essa divisão ajuda porque as microfibras e as macrofibras fazem trabalhos diferentes no concreto. As microfibras ajudam principalmente durante as primeiras horas após a colocação. As macrofibras ajudam principalmente após o início da fissuração e ajudam a transportar a carga e a controlar a abertura da fissura.
Microfibras: a “melhor” opção para fissuras iniciais em concreto fresco
Uma laje fresca pode rachar antes mesmo de atingir a presa final. Uma laje pode rachar quando o vento e o calor puxam a água da superfície. Uma laje também pode rachar quando o concreto se assenta em torno de vergalhões e agregados grandes. Esses são modos de rachaduras no início da vida útil e são comuns em lajes planas.
Muitas equipes escolhem microfibras de polipropileno (PP) por esse motivo. O NRMCA descreve as fibras sintéticas como materiais que podem ajudar a preencher e espalhar rachaduras, relacionando o benefício às rachaduras causadas por encolhimento, temperatura e flexão, e observa que as fibras são adicionadas antes ou durante a mistura.
Uma rede de fibras de micro PP funciona bem porque as fibras se espalham pela pasta e ajudam a manter a mistura unida enquanto o concreto ainda está fraco. Uma fibra micro PP também se adapta à realidade do local de trabalho porque as equipes podem adicioná-la sem alterar o plano de vergalhões na maioria dos trabalhos.
Se o seu principal problema for a rachadura por encolhimento do plástico, as microfibras de PP costumam ser a melhor primeira opção. É também por isso que as microfibras de PP são usadas em muitas lajes e coberturas residenciais e comerciais.
Fibras macro: a “melhor” opção quando você precisa de desempenho pós-fissura
Um problema diferente começa após as rachaduras no concreto. Uma laje pode rachar devido a cargas de rodas, cargas de estantes e movimento das juntas. Um pavimento pode rachar sob cargas repetidas. O concreto projetado pode rachar com o movimento do solo. Esses problemas exigem resistência e força residual após a primeira rachadura.
As macrofibras atendem a essa necessidade. O manual de concreto reforçado com fibras da Sika afirma que os materiais comuns de fibra incluem aço e fibras de poliolefina, como o polipropileno, e enfatiza que o desempenho vem do comportamento do composto, não apenas de uma propriedade da fibra.
Os projetistas geralmente verificam a contribuição da macrofibra com testes de flexão. A ASTM C1609 afirma que o teste avalia o desempenho de flexão do concreto reforçado com fibra usando parâmetros da curva de carga-deflexão de uma viga testada com carga de terceiro ponto.
Se o seu principal problema for a capacidade de carga pós-fissura, as macrofibras geralmente são a melhor opção, e os dados de teste devem corresponder ao objetivo do projeto. As fibras de macro PP podem ser uma boa opção quando o risco de corrosão é importante e quando a simplicidade de manuseio é importante, e as fibras de aço podem ser uma boa opção quando são necessárias resistências residuais muito altas.
Fibras de aço: a “melhor” opção quando a prioridade é a alta resistência residual
As fibras de aço têm uma longa história no concreto reforçado com fibra. As fibras de aço podem proporcionar alta resistência de ponte porque o aço tem alta resistência à tração e rigidez. As fibras de aço também trazem estruturas padrão claras para tipos e classificação de produtos.
A ASTM A820 afirma que a especificação abrange os requisitos mínimos para fibras de aço para concreto reforçado com fibras e define os tipos de fibras de aço, como arame trefilado a frio, chapa cortada e fibras extraídas por fusão.
Alguns projetos escolhem as fibras de aço porque os projetistas podem atingir classes de resistência residual altas e podem usá-las em lajes apoiadas no solo, revestimentos de túneis e pavimentos industriais. Alguns projetos também escolhem fibras de aço porque as fibras de aço podem reduzir ou substituir a malha em alguns sistemas de lajes quando o método de projeto permite isso.
As fibras de aço ainda têm desvantagens. As fibras de aço podem se corroer em algumas condições de exposição. Algumas equipes também querem evitar saliências de fibra de aço na superfície para determinados acabamentos. Essas compensações não tornam as fibras de aço “ruins”. Essas compensações significam apenas que as condições do trabalho decidem se as fibras de aço são a melhor opção.
Fibras de polipropileno (PP): geralmente a “melhor” opção quando se deseja durabilidade, baixo risco de corrosão e fácil manuseio
Muitas equipes escolhem as fibras de polipropileno porque o polipropileno é um polímero durável no ambiente de concreto e não enferruja. A norma ASTM C1116 inclui uma observação de que as fibras como as poliolefinas, incluindo o polipropileno, demonstraram ser duráveis no concreto.
As fibras PP também se dividem em categorias micro e macro, e essa divisão corresponde aos principais casos de uso.
- Microfibras de PP geralmente têm como alvo as rachaduras no início da idade e a integridade da superfície. O ACI 544.3R define as fibras microssintéticas com a linha de 0,3 mm.
- Macro fibras de PP geralmente visam à resistência e à tenacidade pós-fissura, e as equipes costumam avaliar esse efeito com testes como o ASTM C1609.
As fibras de PP também podem apoiar o desempenho relacionado ao fogo em contextos específicos. Alguns projetos de túneis e de concreto de alto desempenho usam microfibras de PP para reduzir o risco de fragmentação explosiva. Um artigo de revisão sobre o risco de fragmentação afirma que a adição de fibras de PP ao concreto pode reduzir o risco de fragmentação devido ao fogo.
Um documento técnico sobre resistência à fragmentação explosiva afirma que o uso de fibras de polipropileno para inibir a fragmentação explosiva no fogo se tornou uma prática comum em muitas partes do mundo, especialmente na construção de túneis.
Se o seu trabalho precisar de controle de rachaduras, durabilidade e baixa preocupação com a corrosão, as fibras de PP costumam ser a melhor opção em todos os aspectos. A resposta exata ainda depende do fato de você precisar de microcomportamento ou macrocomportamento.
Fibras de vidro: a “melhor” opção para GFRC e painéis finos que precisam de reforço de tração
Alguns projetos não usam fibras, principalmente para rachaduras em lajes. Alguns projetos usam fibras para fazer painéis finos de concreto e formas arquitetônicas. O concreto reforçado com fibra de vidro (GFRC) é um exemplo claro.
As fibras de vidro AR são projetadas para o ambiente alcalino do cimento. A Concrete Network afirma que a resistência alcalina das fibras de vidro AR vem da adição de zircônia, e observa que as melhores fibras têm teores de zircônia de 19% ou mais.
Uma referência prática do GFRC também afirma que a fibra de vidro AR é o principal reforço usado no GFRC.
Se seu trabalho for painéis GFRC e cascas finas, Fibra de vidro AR é geralmente a melhor opção de fibra. Uma equipe ainda deve combinar o comprimento da fibra e o método de dispersão com o processo GFRC e o projeto da mistura.
Fibras de basalto: a “melhor” opção quando a durabilidade e a resistência química são importantes e quando o projeto pode aceitar mudanças na capacidade de trabalho
Fibras de basalto são fibras minerais que podem melhorar a resistência e o controle de rachaduras e alguns indicadores de durabilidade. As fibras de basalto também atraem a atenção em discussões sobre exposição marinha e industrial.
Uma revisão sobre o concreto reforçado com fibra de basalto descreve as vantagens da fibra de basalto, como o alto módulo de elasticidade, a alta resistência à fratura, a resistência à corrosão e a boa resistência ao congelamento.
Uma análise da PMC sobre o concreto reforçado com fibra de basalto afirma que o concreto reforçado com fibra de basalto pode oferecer benefícios como alta resistência à tração e módulo de elasticidade e maior resistência a ácidos, e também observa desvantagens como propriedades de fluxo reduzidas e preço mais alto em comparação com algumas alternativas.
Se o seu trabalho estiver sujeito a uma exposição agressiva e você precisar de mais controle de rachaduras e durabilidade, as fibras de basalto podem ser a melhor opção na mistura certa. Uma equipe ainda deve executar lotes de teste porque as alterações de trabalhabilidade podem afetar o sucesso da colocação.
Fibras de PVA e ECC: a “melhor” opção quando o objetivo é a extrema ductilidade e a largura reduzida das trincas
Alguns projetos precisam de mais do que “menos rachaduras”. Alguns projetos precisam de um material que possa se deformar em tensão e ainda assim suportar a carga e controlar a largura das rachaduras. O Engineered Cementitious Composites (ECC) é um exemplo importante, e Fibras de PVA são comuns em sistemas ECC.
O Frontiers descreve o ECC como compósitos cimentícios reforçados com fibra ultra dúctil e vincula o comportamento de endurecimento por tensão do ECC à micromecânica entre a fibra, a matriz e a interface.
Um artigo da PMC sobre o desempenho de durabilidade do ECC também observa que o ECC está recebendo mais atenção devido ao endurecimento por tensão e às propriedades de rachaduras múltiplas, e menciona que o custo da fibra de PVA pode limitar a adoção generalizada.
Se o seu objetivo for alta ductilidade e controle rígido de rachaduras para obter resiliência, as fibras de PVA em sistemas do tipo ECC podem ser a melhor opção. Uma equipe deve esperar um custo maior de material e mais requisitos de controle de mistura.
Como os padrões e guias de projeto o ajudam a escolher a “melhor” fibra sem adivinhar
Um comprador pode simplificar a seleção de fibras quando vincula as escolhas à linguagem padrão e aos dados de teste padrão.
1) Use a divisão micro vs. macro para fibras sintéticas
O ACI 544.3R fornece a divisão de 0,3 mm para fibras microssintéticas e macrossintéticas.
Essa divisão ajuda porque está diretamente relacionada à função e ajuda a equipe a evitar a compra de uma microfibra para um trabalho macro.
2) Use a linguagem de durabilidade para fibras sintéticas
A norma ASTM C1116 exige comprovação documental da resistência à deterioração por umidade e álcalis na pasta de cimento e na exposição de aditivos, e observa que as poliolefinas, como o polipropileno, demonstraram ser duráveis no concreto.
Esse ponto é importante quando um arquivo de projeto precisa de uma linha de conformidade limpa.
3) Use o teste de resistência residual para desempenho macro
A ASTM C1609 define a avaliação do desempenho de flexão a partir da curva de carga-deflexão.
O comprador deve solicitar o método de teste e os valores residuais relatados, e deve fazer a correspondência desses valores com o guia de projeto utilizado.
4) Use padrões claros de tipo de produto para fibras de aço
A ASTM A820 define os tipos de fibra de aço e os requisitos básicos.
Isso proporciona aos compradores um vocabulário compartilhado para compras.
5) Use declarações baseadas em EN quando o projeto usar a prática de EN
Um guia de projeto de Cingapura afirma que as fibras devem estar em conformidade com a norma EN 14889-1 para fibras de aço e EN 14889-2 para fibras de polímero, e vincula o projeto de concreto reforçado com fibras às classes de resistência residual.
Uma nota técnica que explica a EN 14889-2 também afirma que o fabricante declara o volume unitário de fibras que atinge a resistência à flexão residual declarada nos valores de CMOD na estrutura de teste da EN.
Essas ferramentas não eliminam o julgamento da engenharia. Essas ferramentas reduzem a confusão e tornam justas as comparações entre fornecedores.
Um mapa prático de “melhor fibra” por aplicativo
Uma equipe pode usar esse mapa como um guia de decisão rápida.
Lajes no solo e pisos de armazéns
Uma equipe geralmente quer menos rachaduras iniciais e melhor desempenho de serviço sob tráfego. As microfibras de PP geralmente se encaixam no controle de rachaduras iniciais, e as macrofibras se encaixam nas necessidades de desempenho pós-rachadura. A ACI define grupos de fibras sintéticas micro e macro, e as fibras de PP podem estar em qualquer um dos grupos.
Uma equipe pode escolher fibras de PP macro quando as preocupações com a corrosão e o manuseio forem importantes, e uma equipe pode escolher fibras de aço quando o projeto precisar de maior resistência residual e rigidez.
Túneis e risco de incêndio
Uma equipe frequentemente usa microfibras de PP para resistência à fragmentação em concreto de alto desempenho. Um artigo de revisão sustenta que as fibras de PP podem reduzir o risco de fragmentação devido ao fogo, e um artigo técnico observa que essa prática se tornou comum na construção de túneis.
Painéis arquitetônicos e produtos finos
Uma equipe costuma usar fibras de vidro AR para GFRC. As fibras de vidro AR são projetadas para concreto alcalino, e o teor de zircônia suporta a resistência a álcalis.
Exposição marinha e industrial e trabalho de durabilidade
Uma equipe pode considerar as fibras de basalto quando a resistência química e a tenacidade forem importantes, e a equipe também deve planejar verificações de trabalhabilidade.
Resiliência sísmica e a impactos e controle rígido da largura das rachaduras
Uma equipe pode considerar as fibras de PVA em sistemas do tipo ECC quando a ductilidade e o comportamento de múltiplas rachaduras forem os principais objetivos, e a equipe deve planejar um custo mais alto e um controle mais rígido da mistura.
Onde o Ecocretefiber™ se encaixa quando você quer um resultado “melhor” que também seja fácil de construir
Ecocretefiber™ A ACI 544.3R se concentra em soluções de fibra de polipropileno para concreto, e nossos produtos se encaixam na estrutura micro e macro que as especificações já utilizam. O ACI 544.3R fornece a divisão de 0,3 mm e afirma que as fibras de polipropileno podem ser microssintéticas ou macrossintéticas.
A norma ASTM C1116 observa que as poliolefinas, como o polipropileno, demonstraram ser duráveis no concreto, o que reforça a confiança de longo prazo no uso da fibra de PP.
A ASTM C1609 fornece um caminho padrão para verificar o desempenho de flexão da macrofibra usando a curva de carga-deflexão.
Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. oferece suporte aos compradores com fornecimento estável, geometria de fibra consistente e documentação clara. Um comprador pode, então, combinar a escolha da fibra com o trabalho, e o comprador pode criar uma especificação repetível que funcione em todos os trabalhos.
Conclusão
Não existe uma única fibra ideal para todos os tipos de concreto. A melhor fibra corresponde ao problema, à especificação e ao método de colocação. As microfibras geralmente são melhores para o controle de trincas no início da idade, e as macrofibras geralmente são melhores para a resistência e a tenacidade pós-trincas. O ACI 544.3R estabelece uma divisão simples de micro e macro em 0,3 mm e afirma que as fibras de polipropileno podem estar em qualquer um dos grupos.
As fibras de aço podem ser melhores quando a prioridade é uma resistência residual muito alta, e a ASTM A820 fornece uma estrutura padrão para os tipos de fibras de aço.
As fibras de PP costumam ser as melhores quando a durabilidade, o baixo risco de corrosão e o fácil manuseio são importantes, e a ASTM C1116 indica que as poliolefinas, como o polipropileno, são duráveis no concreto.
As fibras de vidro AR costumam ser as melhores para GFRC, e o teor de zircônia favorece a resistência a álcalis.
As fibras de basalto e as fibras de PVA podem ser as melhores em casos especializados em que os objetivos de durabilidade ou ductilidade lideram o projeto.
Se você deseja uma opção prática de fibra que se adapte às especificações comuns e aos fluxos de trabalho reais do canteiro de obras, a Ecocretefiber™ da Shandong Jianbang Chemical Fiber Co., Ltd. pode atender às suas necessidades de fibras de polipropileno micro e macro.
