SÍNTESE DA ANÁLISE DOS RESULTADOS

Para analisar e discutir os resultados de uma forma mais clara foram elaborados quatro gráficos comparativos entre todas as fibras estudadas, sendo um gráfico de absorção de água versus teor de fibras (Figura 5.20), um gráfico de carga de ruptura versus teor de fibras (Figura 5.21), um gráfico de carga de ruptura versus relação água/cimento (Figura5.22) e por último foi elaborada uma curva de dosagem para carga máxima pós-fissuração para cada tipo de fibra em função do teor de fibras incorporado ao concreto (Figura 5.23).

Figura 5.20 – Correlação logarítmica da absorção de água dos testemunhos extraídos dos tubos de concreto e seus respectivos consumos teóricos de fibras

Analisando o gráfico da absorção de água versus teor de fibras, nota-se que existe uma tendência de, ao aumentar o teor de fibras incorporado ao concreto, haver também um aumento da absorção de água. Isto, naturalmente, está relacionado à maior dificuldade de compactação gerada pela incorporação das fibras e de aplicação do material, o que acabou por demandar um aumento na relação água/cimento. Percebe-se também que os maiores níveis de absorção foram atingidos para as famílias de concretos com maiores relações água/cimento.

Além disso, observa-se que a fibra de aço longa colada em pente apresenta uma absorção de água muito menor do que as demais fibras, ou seja, ela dificultou menos a compactação, ao contrário do que se esperava. Isto pode estar associado ao fato da fibra de

aço longa colada em pente possuir menor quantidade de fibras por metro cúbico também em relação às demais fibras. Outro fator que pode ter reduzido a absorção de água é o fato das mesmas serem coladas em pente, pois a fibra de aço que também é colada em pente apresentou melhor desempenho em relação às demais. Porém esta fibra possui maior quantidade de fibras por metro cúbico em relação à fibra longa colada em pente e por isso apresentou maior absorção de água.

Na Figura 5.21 está clara a tendência de as fibras de aço aumentarem a carga de ruptura e, ao contrário disso, as macrofibras poliméricas tenderem a diminuir este valor. É possível observar também que os tubos com fibra de aço solta foram os que apresentaram maior absorção de água e mesmo assim apresentaram desempenho superior às macrofibras poliméricas, o que evidencia que além de proporcionarem um aumento na absorção de água, as macrofibras poliméricas também dificultam a compactação dos tubos, o que gera maior número de vazios, comprometendo a resistência final do tubo.

Figura 5.21 - Correlação da carga de ruptura dos tubos de concretos e seus respectivos consumos teóricos de fibras

O gráfico acima mostra que o aumento do teor de fibras de aço produziu um aumento na resistência média dos tubos de concreto, medida por meio da carga de ruptura. As fibras curtas e longas coladas em pente são as que proporcionam ao tubo maior resistência à ruptura, o que está de certo modo relacionado ao fato das mesmas serem coladas em pente. Dessa

forma, as fibras acabam prejudicando menos a trabalhabilidade do material e, consequentemente, não demandaram aumento na relação água/cimento, como ocorreu para o caso da fibra solta. Ou seja, as fibras coladas em pente ficam distribuídas mais facilmente dentro do tubo em relação às fibras soltas.

Além disso, a fibra curta colada em pente, apesar de possuir o menor comprimento, é que apresenta maior desempenho, pois proporcionou aumento da carga de ruptura, mesmo com a matriz dos tubos produzidos com esta fibra apresentando maior absorção de água e, consequentemente, maior porosidade em relação à fibra longa colada. Isto pode estar relacionado ao fato da mesma possuir o maior número de fibras por quilograma (14.500/kg no caso da fibra curta colada em pente, 4.600/kg no caso da fibra longa colada em pente e 5.710 no caso da fibra solta). Nunes (1998) demonstrou que fibras com fator de forma equivalente mas que apresentem maior número de fibras na seção de ruptura tendem a apresentar maior resistência residual para baixos níveis de deflexão. Isto pode ser correlacionado a uma maior facilidade da fibra curta colada em pente dificultar a iniciação da primeira fissura no tubo, aumentando a carga máxima atingida no primeiro ciclo de carregamento.

A fibra longa colada em pente também aumenta a carga de ruptura, não porque tenha um elevado desempenho como a primeira, mas porque a matriz não foi prejudicada para esta série e manteve a compactação do material que ficou numa faixa próxima dos tubos simples de referência.

A fibra solta de menor desempenho não elevou a carga em baixos teores, porque a matriz também foi prejudicada em termos de compactação, mas depois até compensa um pouco elevando a resistência.

Por fim, as fibras de aço proporcionam ao tubo de concreto maior resistência à ruptura em relação ao tubo sem fibras e àqueles reforçados com macrofibras poliméricas. Os tubos com macrofibras poliméricas não apresentam grande variação na resistência à ruptura, porém ambas as fibras indicam uma pequena redução dessa resistência. Isto porque as macrofibras poliméricas não têm resistência mecânica e módulo de elasticidade suficientemente elevados para impactar positivamente no comportamento do material e, ainda por cima, não facilitaram a compactação como era esperado. Logo, fica claro que a carga de ruptura é uma combinação de efeitos da fibra e da porosidade da matriz.

A porosidade da matriz está diretamente relacionada com a relação água/cimento e por isso foi elaborado o gráfico de carga de ruptura versus relação a/c como mostra a Figura 5.22.

Figura 5.22 – Correlação entre a carga de ruptura e a relação água/cimento dos tubos reforçados com fibras

O gráfico acima mostra que há uma tendência geral de queda da carga de ruptura com o aumento da relação água/cimento. Com isto, evidencia-se que são dois os fatores a interferir simultaneamente na carga de ruptura: a relação água/cimento e o teor de fibras de aço. Este gráfico também sugere que há uma umidade ótima de compactação em torno da relação água/cimento de 0,41. Este comportamento é o esperado para os concretos secos, como é caso dos tubos de concreto (PRUDÊNCIO JR., 1993; TANGO, 1994).

A partir dos resultados obtidos no ensaio de compressão diametral pode-se obter uma curva de dosagem para carga pós-fissuração, para cada tipo de fibra em função do teor de fibras incorporado ao concreto, conforme a Figura 5.23. Para obter a curva de dosagem foi utilizada regressão logarítimica, baseada em resultados prévios já mostrados por Armelin e Banthia (1997) que indicaram ganho não linear de resistência residual pós-fissuração com o aumento do teor de fibras.

Figura 5.23 – Correlação logarítmica entre os teores das fibras - curva de dosagem

A partir das curvas de dosagem pode-se observar que as fibras de aço apresentam maior desempenho mecânico em relação às macrofibras poliméricas. Além disso, nota-se uma diferença de desempenho entre as fibras de mesmo material, porém menos expressiva, possivelmente influenciado por variações de relação a/c e, da quantidade de fibras por quilo.

A fibra de aço solta apresenta características similares às da fibra de aço curta colada em pente (ver Tabela 4.1), sendo que existem duas principais diferenças entre elas que foram fundamentais para que a fibra curta colada em pente apresentasse melhor desempenho. A primeira é que uma solta e a outra é colada em pente, o que facilita a homogeneização das fibras no concreto. A segunda é a quantidade de fibras por quilo, pois a fibra solta são 5.710 fibras/kg enquanto que a fibra curta colada em pente são 14.500 fibras/kg, ou seja, a fibra curta colada em pente tem 2,5 vezes mais fibras por quilo do que a fibra solta, o que faz com que tenha mais fibras trabalhando como ponte de transferência de tensão num mesmo volume de concreto. Estas duas vantagens que a fibra curta colada em pente tem em relação à fibra solta, compensam o fato da mesma possuir menor comprimento.

Outro fator que pode ter influenciado para que a fibra de aço solta tenha tido um desempenho inferior ao das fibras curta e longa colada em pente é o fato da relação água/cimento resultante para a fibra solta ter sido de 0,48 enquanto que para as fibras curta e longa colada em pente foi de 0,41. Porém esta diferença na relação água/cimento apenas aumenta um pouco a diferença de desempenho das fibras, mas se fosse mantido a mesma

relação água/cimento a fibra solta, provavelmente, não atingiria o desempenho das demais fibras de aço pelas razões anteriormente apresentadas.

A fibra de aço longa colada em pente é a que apresenta melhor desempenho global, isto porque apesar de apresentar menor quantidade de fibras por quilo (4600 fibras/kg) possui maior comprimento (60 mm), maior fator de forma (80) e, além disso, é colada em pente. Dessa forma, pode-se observar que o fator que mais interfere na resistência na fase pós- fissuração é o fator de forma das fibras de aço e o fato de serem coladas em pente, o que facilita a homogeneização das fibras no concreto e aumenta a capacidade de reforço pós- fissuração.

Quanto às macrofibras poliméricas, as mesmas apresentaram desempenhos similares entre si e abaixo das cargas mínimas de ruptura e pós-fissuração exigida pela norma NBR 8890:2007. Além disso, os tubos com estas fibras atingiram cerca da metade da resistência residual pós-fissuração dos valores alcançados com as fibras de aço, ou seja, para o mesmo teor em volume, as macrofibras poliméricas apresentam valores cerca de 50% inferiores ao das fibras de aço. Ademais, a macrofibra polimérica Barchip apresentou desempenho um pouco superior ao da macrofibra polimérica Forta Ferro, isto se deve ao fato da segunda possuir fibras de baixo módulo de elasticidade em sua composição, ou seja, é uma fibra combinada e a fibra de baixo módulo tem desempenho mecânico nulo para garantir o reforço pós-fissuração.

Além disso, o tubo de concreto de diâmetro de 1 m reforçado com fibras necessita de maior reforço e, a maior espessura do tubo pode não favorecer o direcionamento preferencial das fibras (DE LA FUENTE et al., 2011). Isto dificultou a aprovação nos critérios da NBR 8890:2007. Assim, para que estes tubos pudessem atingir as cargas especificadas nesta norma seria preciso aumentar o teor ou o comprimento das fibras, o que iria dificultar a moldagem dos tubos.