TIPOS DE FIBRAS UTILIZADAS NOS MATERIAIS COMPÓSITOS

Para diversos autores tais como Feuerharmel (2000), Heineck (2002), Casagrande (2005), Festugato (2008), Caldeira (2012), no reforço de solos vários tipos de fibras podem ser utilizados, desde as naturais até as fabricadas pelo homem. Suas características, que também irão afetar diretamente a matriz a que se misturam, são inerentes ao tipo de material que são compostas e seu processo de fabricação. Assim, torna-se de fundamental importância o conhecimento do mecanismo de interação matriz-reforço e da parcela de contribuição de cada um deles para um bom desempenho do conjunto, assim como a definição do tipo de fibra a ser utilizada.

De acordo com Caldeira (2012), deve-se considerar certas características relevantes na escolha das fibras para reforço de materiais de maneira a não comprometer o desempenho do material compósito. A fibra deve ser quimicamente neutra e não deteriorável, não sofrer ataque de fungos, bactérias ou álcalis e não ser prejudicial à saúde humana, assim como também deve apresentar características físicas e mecânicas adequadas a finalidade que se destinam.

De maneira geral as fibras classificam-se em naturais, poliméricas, minerais e metálicas.

2.4.3.1 FIBRAS NATURAIS

De acordo com Bento (2006), as fibras naturais foram as primeiras a serem empregadas como reforço na história da humanidade, sendo sua maioria de origem vegetal destacando-se o

bambu, juta, coco, linho e sisal, sendo esta última a mais utilizada devido a sua alta tenacidade e resistência. Segundo Caldeira (2012), algumas dessas fibras podem atingir grandes resistências como é o caso da fibra de bambu, que chega a tingir uma resistência de 100 MPa com módulo de elasticidade entre 10 e 25 GPa.

Entretanto, Festugato (2008) relata que a durabilidade dos compósitos formados por fibra vegetal deve ser investigado, pois estas fibras podem ser degradadas por ataques de fungos e microorganismos.

2.4.3.2 FIBRAS POLIMÉRICAS

As fibras poliméricas podem ser consideradas como o grupo das fibras com maior variedade, tendo em vista que os polímeros, utilizados como matéria prima para sua confecção, podem apresentar diversos comportamentos, originando diversos tipos de fibras. Segundo Bento (2006), podem apresentar-se na forma fibrilada, constituindo um formato trançado quando esticadas transversalmente ou na forma de laminetes, apresentando-se em um filamento único. Os tipos de fibras poliméricas são descritos a seguir.

 Fibras de polipropileno: devido a sua constituição, essas fibras possuem grande flexibilidade e tenacidade. De acordo com Cladeira (2012), seu módulo de elasticidade está em torno de 8GPa e sua resistência a tração é de aproximadamente 400MPa. Além disso, possuem elevada resistência ao ataque de várias substências químicas e álcalis. Tais características, conferem aos materiais nos quais estão incorporadas, uma substancial resistência ao impacto.

 _{Fibras de polietileno: Segundo Hannant (1994), as fibras de polietileno apresentam alta} durabilidade mas maiores deformações de fluência, o que significa que se foeam utilizadas para suportar altas tensões permanentes num compósito fissurado, podem ocorrer consideráveis alongamentos e flexões ao longo do tempo. Assim, procurando solucionar o problema de baixa aderência e módulo de elasticidade, a indústria tem desenvolvido o polietileno de alta densidade.

 Fibras de poliéster: Taylor (1994) relata que estes tipos de fibra são bastante similares à fibra de polipropileno e podem ser utilizadas para as mesmas aplicações. Como exemplo, pode-se citar as fibras fabricadas com PET, material oriundo das garrafas de refrigerante, água mineral, óleo de cozinha, entre outros.

 Fibras de poliamida: Segundo Taylor (1994), poliamida são polímeros contendo longas cadeias de moléculas geralmente de baixa resistência e rigidez, uma vez que suas moléculas se dispõem em espiral e dobradas. Entretanto, quando estas moléculas são esticadas e reforçadas durante o processo de manufatura, estas desenvolvem altas resistências e módulos de elasticidade, como é o caso do Kevlar, sendo o exemplo mais conhecido e de maior sucesso.

Alguns trabalhos na literatura relatam a utilização de fibras de PET como reforço de solos. Prietto et al. (1999) utilizou essas fibras nos comprimentos de 12, 24 e 36 mm para teores variando de 0,1% a 0,9% de fibras em relação a massa de solo seco. Os resultados não foram influenciados pelo comprimento das fibras, mas sim pelo teor das mesmas, apresentando resultados mais pronunciados para maiores porcentagens de fibras. Já Montardo et al. (1998), no estudo de um solo arenoso cimentado, utilizou um teor de fibra de 0,25% e comprimentos de 12, 24 e 36 mm, observando, assim, uma relação positiva, porém não linear, entre a resistência e o comprimento das fibras. Já Bento (2006) variou tanto o comprimento quanto o teor das fibras incorporadas ao solo. Entretanto, os resultados não foram satisfatórios, pois a sua inclusão na massa de solo não contribuiu para uma maior tenacidade das amostras, quando comparada com as outras fibras utilizadas no mesmo estudo.

2.4.3.3 FIBRAS MINERAIS E METÁLICAS

Dentre as fibras minerais destacam-se as fibras de vidro, carbono e amianto que seguem descritas abaixo.

 Fibras de carbono: Segundo Taylor (1994), apresentam alta resistência à tração e módulo de elasticidade em torno de 420 GPa, sendo estas características imprescindíveis para uma maior aderência entre a matriz e as fibras.

 Fibras de vidro: seu processo de manufatura se dá por meio de fios compostos de centenas de filamentos individuais justapostos. O diâmetro dos filamentos individuais é geralmente na ordem de 10µm, segundo Taylor (1994). Entretanto, cerca de 99% das fibras de vidro são suscetíveis ao ataque dos álcalis (Caldeira, 2012).

 _{Fibras de amianto: possui alta resistência à tração e alto módulo de elasticidade, com valores} girando em torno de 1GPa e 160 GPa, respectivamente. Possui uma boa aderência com a

matriz composta de cimento. Entretanto, por liberar partículas tóxicas aos alvéolos pulmonares, sua utilização caiu em desuso e foi proibida em muitos países.

Em relação as fibras metálicas, segundo Taylor (1994), sua resistência à tração é da ordem de 1,1 GPa e seu módulo de elasticidade é de 200 GPa. Este tipo de fibra possui uma grande variedade de formatos a fim de aumentar a resistência ao arrancamento. Em função do meio em que estão inseridas, podem apresentar corrosão, sendo o banho de níquel uma técnica utilizada para minimizar este problema.