1. Introdução

Desde as primeiras aplicações de concreto com fibras (CRF) até hoje, muitas inovações ocorreram. Exemplo disso foi o desenvolvimento de vários tipos de fibras de aço com características específicas para melhorar o desempenho do material, tanto no estado plástico como no endurecido. Com isto viabilizou-se várias aplicações como o concreto projetado reforçado com fibras destinado ao revestimento de túneis, que trouxe uma facilidade executiva muito grande, e o uso de fibras em tubos de concreto que, além da simplificação do processo de produção diminui perdas de peças por quebra de bordas durante o processo de transporte e aplicação. Inovações ocorrem, em geral, pelo fato de pesquisas terem sido desenvolvidas de modo a embasar estas aplicações sob o ponto de vista da engenharia. Vale ressaltar que, para aplicações com finalidade estrutural, é fundamental haver uma verificação do desempenho do material compatível com um modelo de dimensionamento. Quando não há modelos públicos disponíveis, pode-se lançar mão de avaliações comparativas de desempenho, como ocorreu para a avaliação do concreto projetado reforçado com fibras de aço que demonstrou desempenho igual ou superior às telas metálicas desde que se tenha utilizado um teor adequado (Figueiredo, 1997). Atualmente, outra inovação tecnológica chegou ao mercado brasileiro: as macrofibras plásticas para o reforço do concreto e, como tal, também devem ter sua aplicação embasada nos fundamentos de engenharia.

2. Fibras e macrofibras poliméricas

As fibras poliméricas, como as de polipropileno (PP), já são utilizadas no concreto há um bom tempo. Sua aplicação tradicional tinha o objetivo de promover um maior controle da fissuração nas primeiras idades ou proporcionar a proteção passiva do concreto durante incêndios (Figueiredo, Tanesi, Nince, 2002). Neste caso são utilizadas fibras de pequenas dimensões feitas a partir de polipropileno de baixo módulo de elasticidade (Foto 1). Apesar de ainda haver algumas questões associadas à otimização a aplicação dessas fibras, que deverão ser motivo de pesquisas futuras, a sua aplicação foi possível em uma série de obras importantes como os túneis da Rodovia dos Imigrantes. Isto ocorreu porque é sabido que o uso das fibras, mesmo não otimizado, trará algum benefício técnico para a estrutura. Em outras palavras, pode-se questionar se o teor de fibras de PP é exagerado ou insuficiente, mas sabe-se que será obtido algum ganho em termos de desempenho quando comparado com o concreto sem fibras.

As macrofibras de base polimérica surgiram no mercado internacional nos anos 1990 quando começaram a ser fornecidas em cilindros que consistiam em feixes de um grande número de fibras unidos por uma fita externa (Foto 2). As primeiras aplicações ocorreram com o concreto projetado, especialmente na Austrália e no Canadá (Morgan, Rich, 1996). Aos poucos esta tecnologia se disseminou e chegou ao Brasil em anos mais recentes.
Atualmente, existem vários fabricantes disponibilizando diferentes tipos de macrofibras no mercado brasileiro (Foto 3). No entanto, ao contrário do que se espera das fibras de PP convencionais, estas macrofibras são produzidas para se obter um reforço estrutural, nos mesmos moldes que uma fibra de aço.
O uso dessas macrofibras tem vários atrativos em relação às fibras de aço, como o fato de não estarem sujeitas à corrosão eletrolítica, o que possibilita uma maior durabilidade em ambientes mais agressivos. Outra vantagem está no menor impacto que estas fibras causam na trabalhabilidade do concreto pelo fato delas serem mais flexíveis que as fibras de aço.
Com isto, as macrofibras dificultam menos a mobilidade relativa dos agregados, facilitando inclusive o bombeamento do material, para mesmos teores em volume. Isto é particularmente interessante para o caso do concreto projetado, onde as fibras poliméricas irão representar uma chance menor de entupimentos no processo. Para os pavimentos, a menor densidade da fibra irá representar um menor risco de segregação e, com isto, evitar falta de reforço na superfície da placa de concreto. Todavia, a maior flexibilidade, devida ao menor módulo de elasticidade, em conjunto com a menor resistência irá demandar teores em volume diferentes daqueles utilizados para o reforço do concreto com fibras de aço, o que pode prejudicar a fluidez do material. Assim, não é possível realizar a mera substituição de uma fibra pela outra, mas deve-se sim realizar estudos de dosagem específicos.

3. Dosagem do concreto com fibras

Para realizar um bom estudo de dosagem, é fundamental a especificação dos requisitos de desempenho estrutural em projeto e que se tenha uma metodologia de ensaios bem estabelecida para a sua determinação. Metodologias de dosagem para o reforço do concreto com fibras de aço já foram desenvolvidas e publicadas no Brasil (Figueiredo, 1997; Higa et al, 2007) e, como é natural, estas procuram determinar o teor ótimo de fibras que atende os requisitos de tenacidade do concreto. Isto é avaliado por métodos de ensaio já padronizados no exterior, mas que, com a exceção dos tubos de concreto, ainda não contam com norma brasileira. Apesar desta limitação, é possível realizar os estudos que permitam estabelecer teores distintos de diferentes fibras que atendam os mesmos requisitos de desempenho. O exemplo da Figura 1 contém diferentes curvas de dosagem para fibras de diferentes fatores de forma (relação entre o comprimento da fibra e o diâmetro do círculo com área equivalente à sua seção transversal) reforçando a mesma matriz de concreto. Nota-se que fibras com diferentes resistências do aço (fs) apresentam também diferentes desempenhos, mesmo quando possuem fatores de forma similares. Por essa razão a norma de especificação de fibras de aço NBR 15530:07 classificou as mesmas segundo o fator de forma e a resistência do aço. Extrapolando o raciocínio, é natural esperar que haja diferenças de comportamento do concreto com fibras de aço em relação àquele com macrofibras poliméricas dado que estes materiais possuem resistência e fatores de forma bem distintos.

Quando o concreto é reforçado com fibras poliméricas, o problema da determinação da tenacidade fica ainda mais complexo o que dificulta o seu controle e dosagem. Apesar de alguns trabalhos já terem sido desenvolvidos no Brasil, como se trata de um material de disponibilidade recente, o volume de pesquisas específicas ainda é reduzido.