As fibras de aço para o concreto

O concreto reforçado com fibra é um material compósito composto de cimento Portland, agregado e fibras. O concreto não reforçado normal é quebradiço com uma baixa resistência à tração e capacidade de deformação. A função das fibras irregulares distribuídas aleatoriamente é preencher as rachaduras no compósito. As fibras são geralmente utilizadas no concreto para gerenciar a trincagem por contração plástica e a secagem da trincagem por contração. Também diminuem a permeabilidade do concreto e, portanto, reduzem o fluxo de água. Alguns tipos de fibras criam maior impacto, abrasão e resistência à ruptura no concreto, porém, normalmente, as fibras não aumentam a resistência do concreto à flexão. A quantidade de fibras necessárias para uma mistura de concreto é determinada como uma porcentagem do volume total dos materiais compósitos, sendo que as fibras estão ligadas ao material para permitir que o concreto reforçado com fibra resista a tensões consideráveis durante o estágio pós-fissuração. O esforço real das fibras é aumentar a tenacidade do concreto. Pode-se entender fibras de aço destinadas ao uso em concretos reforçados com fibras, em todos os tipos de concreto e outros compósitos cimentícios, inclusive em concreto com aplicação por bombeamento (concreto projetado) ou utilizados em pavimentação, pré-moldados, preparação in situ ou reparo.

fibra2Da Redação –

Nos últimos anos, o concreto reforçado com fibra de aço passou gradualmente de um material novo e não comprovado para um que alcançou reconhecimento em diversas aplicações de engenharia. Ultimamente, tornou-se mais frequente substituir o reforço de aço por concreto reforçado com fibra de aço. As aplicações de concreto armado com fibra de aço têm sido variadas e generalizadas, devido às quais é difícil categorizar. As mais comuns são revestimentos de túneis, lajes e pavimentos de aeroportos.

Muitos tipos de fibras de aço são usados para reforço de concreto. As fibras redondas são o tipo mais comum e seu diâmetro varia de 0,25 a 0,75 mm. As fibras retangulares de aço têm geralmente 0,25 mm de espessura, embora fios de 0,3 a 0,5 mm tenham sido usados em alguns países. Também são utilizadas fibras deformadas na forma de um feixe. A principal vantagem das fibras deformadas é sua capacidade de distribuir uniformemente dentro da matriz.

Dessa forma, o uso de fibras de aço pode melhorar significativamente a resistência à flexão que pode ser aumentada em até três vezes mais em comparação com o concreto convencional; resistência à fadiga que pode ser aumentada em quase 1 1/2 vezes; a resistência à fadiga; a resistência ao impacto com maior resistência a danos em caso de forte impacto; a permeabilidade, pois o material é menos poroso; a resistência à abrasão com uma composição mais eficaz contra abrasão e lascagem; ao encolhimento, já que as rachaduras de encolhimento podem ser eliminadas; a corrosão que pode afetar o material, mas será limitada em determinadas áreas. Embora o concreto reforçado com fibra de aço tenha inúmeras vantagens, ele oferece certas preocupações que ainda precisam ser resolvidas completamente.

Existem complicações envolvidas na obtenção de dispersão uniforme das fibras e características consistentes do concreto. O uso requer uma configuração mais precisa em comparação com o concreto normal e outro problema é que, a menos que as fibras de aço sejam adicionadas em quantidade adequada, as melhorias desejadas não são obtidas.

No entanto, à medida que a quantidade de fibras aumenta, a trabalhabilidade do concreto é afetada. Portanto, técnicas especiais e misturas de concreto devem ser usadas com as fibras de aço. Se não forem usadas técnicas e proporções adequadas, as fibras também podem causar um problema de acabamento, com as fibras saindo do concreto.

Pode-se definir as fibras de aço como arames de aço trefilados a frio, retos ou em outras conformações; cortes, retos ou em outras conformações, de chapas; fibras produzidas por fusão (melt-extracted); fibra de arame trefilados a frio refilado (shaved) e fibras usinadas a partir de blocos de aço adequados para formar misturas homogêneas com concretos e argamassas. As fibras de aço são adequadas ao uso como material de reforço para concreto por possuírem coeficiente de dilatação térmica igual ao do concreto, módulo de Young (módulo de elasticidade) no mínimo cinco vezes maior que o do concreto e a deformação das fibras de aço-carbono regulares ocorrem somente acima de 370 °C.

A NBR 15530 de 11/2019 – Fibras de aço para concreto — Requisitos e métodos de ensaio especifica símbolos, classificações e códigos, dimensões, massas e variações permitidas, métodos de inspeção, embalagem, entrega e estocagem de fibras de aço para concreto. É aplicável a fibras de aço destinadas ao uso em concretos reforçados com fibras, em todos os tipos de concreto e outros compósitos cimentícios, inclusive em concreto com aplicação por bombeamento (concreto projetado) ou utilizados em pavimentação, pré-moldados, preparação in situ ou reparo. Também, é aplicável a fibras utilizadas para reforço de materiais utilizados na engenharia, como por exemplo, fibras de aço inoxidável utilizadas como reforço de material refratário.

As fibras de aço devem estar em conformidade com um dos grupos e uma das formas listadas a seguir. Com base em sua fabricação, as fibras de aço devem ser classificadas em um dos seguintes grupos, de acordo com o material de base usado para a produção das fibras.

Grupo I: arames trefilados a frio

O diâmetro equivalente é calculado pela equação: d=(d1+d2)/2, onde d1 e d2 são medidas tomadas na região central da fibra em duas direções ortogonais entre si. Este grupo possui três tipos de fibras de acordo com seus perfis, sendo: com ancoragem nas extremidades: Tipo A; com ondulações no corpo (corrugada): Tipo C; reta sem ancoragens: Tipo R.

Grupo II: chapas cortadas

O diâmetro equivalente é calculado por meio da equação disponível na norma. Este grupo possui três tipos de fibras de acordo com seus perfis, sendo: com ancoragem nas extremidades: Tipo A; com ondulações no corpo (corrugada): Tipo C; reta sem ancoragens: Tipo R

Grupo III: arames trefilados a frio e escarificados (shaved)

O diâmetro equivalente é calculado por meio da equação disponível na norma. A fibra deste grupo apresenta seu perfil com ondulações (corrugada), sendo esta do Tipo C.

Grupo IV: fibras produzidas por fusão (melt extracted)

Fibras metálicas produzidas por processo industrial envolvendo basicamente um elemento rotativo posicionado junto à superfície de um banho do metal fundido. A conformação filamentar da fibra ocorre devido ao rápido escoamento e resfriamento do metal pela extremidade dos dentes deste elemento rotativo.

Grupo V: usinadas a partir de blocos de aço

Fibras de aço obtidas a partir do processo de corte de um bloco de aço utilizando uma ferramenta de corte. Com base em sua forma, as fibras podem ser retas ou deformadas. O fabricante deve especificar a forma da fibra. O parâmetro de controle e as tolerâncias da forma devem ser especificados separadamente para cada tipo de forma geométrica. Quando aplicável, o tipo de embalagem utilizada deve ser declarado.

Para o revestimento, quando fibras de aço são fornecidas com algum tipo de revestimento (por exemplo, galvanização), o tipo e a quantidade característica, expressa em grama por metro quadrado (g/m²), devem ser declarados. Com base na classificação do aço (teor de carbono), as fibras de aço devem atender a uma das opções a seguir, quando se referem à classificação do aço: baixo teor de carbono (no máximo 0,30% de carbono); médio teor de carbono (de 0,30% a 0,60% de carbono); alto teor de carbono (0,60% a 1,00% de carbono).

Com base nas tolerâncias de comprimento e diâmetro da fibra, as fibras de aço devem ser classificadas conforme suas tolerâncias de comprimento e diâmetro de acordo com uma das classes apresentadas na tabela abaixo (classe A, classe B ou classe C). O comprador deve fornecer claramente as seguintes informações a respeito do produto em seus pedidos ou requisições ao fornecedor: a quantidade desejada; o número deste documento; grupo, forma, revestimento se presente, classe A, classe B, classe C para o Grupo I e resistência à tração nominal; diâmetro ou diâmetro equivalente da fibra; comprimento da fibra; o tipo de documento de inspeção. Para fibras de aço inoxidável, deve ser informado o tipo de aço.

Para fibras dos grupos I e II, o comprimento, o diâmetro equivalente, a classe (A, B ou C), e o fator de forma devem ser declarados. As tolerâncias devem ser informadas conforme a tabela abaixo. Amostras de fibras, quando coletadas de acordo com 8.2 e 8.3, e medidos de acordo com 7.1.2 e 7.1.3, não podem se desviar do valor declarado por mais que as tolerâncias dadas na tabela abaixo.

Pelo menos 95% das amostras individuais devem estar de acordo com as tolerâncias especificadas. Para fibras dos grupos III, IV e V, o intervalo de comprimentos, diâmetros equivalentes e fatores de forma devem ser declarados. Amostras de fibras, quando coletadas de acordo com 8.2 e medidos de acordo com 7.1.2 e 7.1.3, devem estar dentro do intervalo especificado. Pelo menos 90 % das amostras individuais de fibras devem estar de acordo com as tolerâncias especificadas em ambos os casos.

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O comprimento das fibras deve ser medido por um paquímetro, com precisão mínima de 0,1 mm. No caso de seções transversais irregulares, o comprimento desenvolvido da fibra também deve ser determinado para calcular o diâmetro equivalente. Se for necessário conformar a fibra em linha reta para medir o comprimento desenvolvido, isso deve ser feito preferencialmente com a mão, ou se não for possível, a conformação deve ser feita em superfície de madeira, plástico ou cobre, usando um martelo de material semelhante. Durante esse processo, a seção transversal não pode ser alterada.

O diâmetro da fibra é obtido pela média de dois diâmetros, medidos perpendicularmente com o uso de micrômetro, com precisão de 0,01 mm. A superfície da fibra deve ser mantida seca e limpa, sem a presença de sujeira ou substâncias gordurosas que possam afetar a interação entre a fibra de aço e o concreto. Emendas e irregularidades na superfície não podem causar rejeição das fibras, desde que as propriedades de resistência mecânica não sejam menores que o requerido nessa especificação e que as propriedades de mistura com o concreto não sejam afetadas negativamente.

Oxidação, carepa ou outros revestimentos não podem causar a rejeição das fibras, desde que a separação individual das mesmas não seja afetada durante a mistura no concreto, e que as propriedades de resistência mecânica não sejam menores que o requerido neste documento. O parâmetro de controle da quantidade de revestimento deve ser uma função do tipo de revestimento, e deve ser declarado pelo fabricante. No caso da galvanização (Zn), a determinação da espessura do revestimento deve ser realizada de acordo com a ISO 7989-1.

No caso de revestimentos de Zn e ligas Zn/Al, a proteção contra ambientes alcalinos (passivação) é recomendada. A resistência à tração (Rm) deve ser determinada de acordo com a NBR 6207, exceto nos casos indicados a seguir, e deve ser declarada pelo fabricante. Para o Grupo I (arame trefilado a frio), a resistência à tração deve ser determinada a partir do arame de origem, antes da conformação deste. É aceitável uma tolerância de ± 15 % para os valores individuais, e ± 7,5 % para os valores médios declarados de Rm, sendo que pelo menos 95 % das amostras individuais devem satisfazer às tolerâncias especificadas.

Para o Grupo II (chapas cortadas), a resistência à tração deve ser determinada a partir da chapa antes que esta seja conformada. É aceitável uma tolerância de 15% para os valores individuais, e 7,5% para os valores médios declarados de Rm, sendo que pelo menos 95 % das amostras individuais devem satisfazer às tolerâncias especificadas. Para o Grupo III (fibras produzidas por fusão), Grupo IV (arames trefilados a frio e escarificados) e o Grupo V (usinadas a partir de blocos de aço), a resistência à tração deve ser determinada a partir de fibras que possibilitem uma fixação da máquina de ensaio com comprimento mínimo de 20 mm dentro da pinça.

Essas fibras possuem uma seção transversal irregular, e, portanto, irão se partir no ponto onde a seção transversal é menor. A resistência à tração nominal deve ser calculada dividindo a carga máxima obtida durante o ensaio pela área da seção transversal obtida pelo diâmetro equivalente.

O fabricante pode ainda determinar a área da seção transversal no ponto de fratura por algum método óptico e, neste caso, a resistência à tração será obtida dividindo-se a carga máxima obtida durante o ensaio pela área da seção transversal no ponto de fratura. Esse valor deve ser informado junto à precisão do método de medição da área da seção transversal. Para os Grupos III, IV e V, o fabricante pode ainda informar à resistência a tração mínima e 90% das amostras individuais das fibras devem estar de acordo com esse valor.

O material deve ser embalado de forma a proteger adequadamente o produto durante o transporte e manuseio normal, e cada embalagem deve conter somente um tipo e tamanho de material exceto se acordado em contrário. O tipo e material das embalagens, exceto se acordado em contrário, estão a critério do fabricante e devem garantir a aceitação por parte das transportadoras comuns ou outras, para um transporte seguro.

Cada embalagem de venda deve ser identificada no mínimo com as seguintes informações: referência a este documento; razão Social, CNPJ e endereço registrado do fabricante ou fornecedor; legenda com o país de origem (fabricação); nome ou marca de identificação comercial do produto e, importador e/ou revendedor; descrição do produto: grupo, classe, comprimento, diâmetro, forma, classificação do aço, revestimento, tipo de agrupamento e resistência à tração; efeito na resistência do concreto: desempenho mínimo requerido (conforme Anexo A) com seu respectivo teor de fibras de aço mínimo (kg/m³) e a classe do concreto considerada (conforme Anexo A); efeito sobre a consistência do concreto. Um exemplo do rótulo com as informações que devem conter nas embalagens e em documentos comerciais das fibras de aço com uso estrutural é mostrado na figura abaixo.

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O fabricante deve estabelecer, documentar e manter um sistema de controle contínuo da produção, para assegurar que os produtos colocados no mercado estejam em conformidade com os requerimentos deste documento e com as características de desempenho declaradas. O sistema de controle da produção deve ser composto de procedimentos, inspeções regulares, ensaios e/ou avaliações e do uso dos resultados para controlar as matérias-primas e outros insumos ou componentes, equipamentos, o processo de produção e o produto.

Subsequentemente, qualquer mudança fundamental nos materiais de base, processos de fabricação ou no esquema de controle que afete as propriedades ou o uso do produto deve ser documentada, junto aos dados de ensaio que identificam as novas características da fibra. Os resultados de inspeções, ensaios ou avaliações que requeiram alguma ação devem ser documentados, assim como qualquer ação decorrente.

As ações que devem ser tomadas quando valores ou critérios não são alcançados devem ser registradas. Deve-se ter um sistema de controle contínuo da produção que atenda aos requisitos da NBR ISO 9001 e feito especificamente para atender aos requisitos deste documento, Isso é considerado satisfatório aos requisitos listados anteriormente.

O sistema de controle de produção industrial deve documentar todos os estágios do projeto do produto, e identificar os procedimentos de verificação e os indivíduos responsáveis por todos os estágios do processo. Durante o processo de desenvolvimento industrial, deve ser feito um registro de todas as verificações, seus resultados e qualquer ação corretiva. Esse registro deve ser suficientemente detalhado e exato para demonstrar que todos os estágios do processo e todas as verificações foram realizados satisfatoriamente.

O fabricante deve possuir um sistema de rastreabilidade para controle de processos, projetos de insumos, materiais, estoques que devem ser registrados. O sistema de controle de estoque dos produtos produzidos devem ser fornecidos em um manual ou documento relevante.

As ações imediatas que devem ser tomadas quando insumos ou produtos finais não atendem aos requisitos especificados devem ser descritas e registradas. Essas ações devem incluir os passos necessários para ratificar deficiências, modificar o manual ou documento relevante, se requerido, identificar e isolar as matérias-primas ou insumos ou produtos finais deficientes e determinar se eles devem ser descartados ou reespecificados dentro de um sistema de concessão.



Categorias:Normalização, Qualidade

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