O concreto é um dos materiais de construção mais comuns usados na construção em todo o mundo devido à facilidade de moldagem em qualquer forma estrutural durável prevista. 

Atualmente, as barras de aço em concreto armado estão sendo substituídas por diversos outros materiais, tais como as fibras curtas. Muitas propriedades do concreto podem ser melhoradas pela adição dessas fibras, como a resistência e a ductilidade.

Para introduzir o assunto, o concreto reforçado com fibras (FRC - fiber-reinforced concrete) é definido como “concreto de cimento hidráulico incorporando agregados finos ou finos e graúdos e fibras discretas irregulares”. As fibras podem ser de aço, plástico, vidro ou materiais naturais, e todos esses tipos são usados em concreto em várias formas e tamanhos.

As fibras orientadas aleatoriamente impedem o mecanismo de microfissuração e limitam a propagação da trinca. A adição de fibras curtas à mistura de concreto tem melhorado a resistência à compressão, durabilidade, resistência à tração, resistência à flexão e resistência ao impacto, produzindo uma matriz homogênea e isotrópica. 

Além disso, a fração volumétrica e a área superficial específica das fibras devem ser consideradas como os parâmetros importantes mais afetados no concreto reforçado, assim como a relação entre o comprimento da fibra dividido pelo seu diâmetro.

A respeito do concreto reforçado com fibras, quando dois ou mais tipos de fibras são combinados de forma a produzir um compósito, este compósito é chamado de híbrido. Além disso, o reforço do concreto usando fibra híbrida dá a oportunidade de projetar um sistema mais forte, mais rígido, mais flexível e dúctil para melhorar a resistência à fissura e a resistência final em comparação com o concreto reforçado simples.

Nos últimos anos, a fibra híbrida tem sido considerada um dos materiais mais favoráveis para o reforço e reparo de construções de concreto. Em geral, o concreto simples tem baixa resistência à tração e baixa resistência à fissuração. A hibridização de fibras usa vários tipos de fibras para suportar a resistência dessas fissuras na construção de concreto.

A respeito dos materiais utilizados neste artigo, os autores citam os principais: o cimento utilizado foi o Cimento Portland (mais comum), fibra de vidro (GF - glass fiber) e fibras de polipropileno (PPF - polypropylene fibers). Os autores citam que o uso de fibras no concreto apresenta muitas vantagens, como facilidade de processamento, baixo peso específico, adsorção de água quase zero, boa resistência química, ampla disponibilidade e baixo custo.

Figura 1: Fibras utilizadas neste estudo: (1) fibra de vidro (GF - glass fiber) e (2) fibra de polipropileno (PPF - polypropylene fibers). Fonte: (Mohammed et al. 2022).

De acordo com os resultados dos testes obtidos pelos autores, as seguintes conclusões podem ser tiradas do artigo: o aumento do teor da fibra de vidro aumentou a resistência à compressão nos concretos reforçados com fibras (FRC), nos concretos de alta resistência (HSC) e nos concretos leves (LWC). 

Em relação à influência das fibras na resistência à compressão, os autores citam que usando 0,7% em peso da fibra de vidro nos concretos leves (LWC) e nos de alta resistência (HSC) aumentou a resistência à compressão até 46% e 23%, respectivamente. Já o uso da fibra de polipropileno causou redução na resistência à compressão de ambos em 5% e 3%, respectivamente.

Entretanto, a mesma porcentagem em peso da fibra de vidro aumentou a resistência à tração do concreto leve (LWC) e do concreto de alta resistência (HSC) em até 47,62% e 21,1%, respectivamente.

Em relação às fibras híbridas, as fibras com teor de 0,5% em peso da fibra de vidro + 0,5% em peso da fibra de polipropileno, apresentaram melhor proporção híbrida e afetaram positivamente na resistência à tração de ambos os concretos.

Concluindo, este estudo traz uma visão importante para o desenvolvimento de novas formas de desenvolver concretos mais leves e mais resistentes para um setor da indústria que está sempre em atividade no mundo. Reforçando a importância da contribuição da engenharia de materiais para as áreas de pesquisa em materiais compósitos com a construção civil.

O concreto é um dos principais materiais da engenharia civil, e o concreto reforçado com fibra de aço é um dos principais materiais compósitos formados por concreto para reduzir trincas e, consequentemente, o risco de fraturas.

Os materiais excedentes formados pelo processo de usinagem, por exemplo, são utilizados como fibras de aço, ou seja, são fibras de aço recicladas. Utilizando essa fibra reciclada ao invés da fibra de aço primária ao concreto, é formado o concreto com fibra de aço reciclada (objeto de estudo deste artigo), que se torna outra forma inovadora de formar concretos de materiais compósitos.

Além disso, a fibra de aço reciclada não precisa ser reprocessada, o que reduz a emissão de gases do efeito estufa e o acúmulo de resíduos sólidos, além de encontrar um novo método para proteger o solo da poluição. Portanto, é uma escolha ideal substituir parcialmente a fibra de aço primária pela fibra reciclada. 

Através da pesquisa e análise da proporção de mistura, abatimento (ensaio para a determinação da consistência do concreto), resistência e tenacidade do concreto com a fibra de aço reciclada, os autores chegaram em quatro conclusões a serem discutidas a seguir.

A primeira conclusão que os autores chegaram é que o abatimento (ensaio de consistência) do concreto diminui com o aumento da fibra reciclada. Ou seja, quanto mais fibra de aço reciclada, em teor de volume, é presente no concreto, menor a consistência do material, indicando um desempenho no fluxo do concreto.

Figura 1: Teste do abatimento (ensaio de consistência): (a) preenchimento do cilindro de abatimento e (b) teste do abatimento. Fonte: (Gao et al. 2022).

A segunda conclusão é sobre a  resistência à compressão do concreto, que aumentou com o aumento do teor volumétrico da fibra, sendo estimada em 1,0% o teor volumétrico razoável de fibra no concreto. Os autores afirmaram que a resistência à compressão do corpo de teste e a resistência à compressão axial, com 28 dias de cura, foram aumentadas em 11,8 e 16,1%, respectivamente, em comparação com o concreto normal.

Figura 2: Teste de compressão do corpo de prova: (a) dispositivo de teste e (b) processo de teste. Fonte: (Gao et al. 2022).

Assim, a terceira conclusão dos autores é que a resistência à tração e resistência à flexão do concreto com a fibra reciclada foram maiores do que as do concreto normal e aumentam com o aumento do volume de fibra de aço reciclada. 

Além disso, a quarta conclusão dos pesquisadores foi que a fibra reciclada pode aumentar significativamente a tenacidade do concreto, aumentando com o aumento do volume de fibra de aço reciclada. Porém, os autores notaram que quando o teor de volume é de 1,0%, o efeito de tenacidade da fibra primária (não reciclada) no concreto é um pouco melhor do que o da fibra reciclada.

Concluindo, o mundo consome quase 100 milhões de toneladas de aço todos os anos para fabricar vários tipos de fibras de aço, enquanto produz até 200 milhões de toneladas de materiais excedentes por meio do processamento por ano. 

Se esses resíduos forem transformados em fibras de aço recicladas, eles não apenas podem reduzir o desperdício de recursos, mas também podem contribuir para a redução da poluição mundial.