EVALUATION OF THE PERFORMANCE OF NATURAL FIBERS IN COMPOSITES FOR CIVIL CONSTRUCTION IN BRAZIL: SUSTAINABILITY AND INNOVATION
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202411301032
Celina Lísia da Costa Ferreira1
Laura Brito Lima2
Ronaldo Alves Siqueira3
RESUMO
A sustentabilidade na construção está intrinsecamente ligada à seleção de materiais que sejam duráveis, de baixo custo e que apresentem menor impacto ambiental, além de possuírem boas propriedades mecânicas. A intensificação das alterações climáticas no globo e suas repercussões a médio e longo prazo tem impulsionado cientistas e pesquisadores a explorar soluções para as nossas construções através de materiais mais sustentáveis. Pesquisas voltadas para o desenvolvimento de compósitos ecologicamente sustentáveis têm adquirido importância na construção civil, que visa simultaneamente a outras metas atenderem o Objetivo 11 – Cidades e comunidades sustentáveis da Agenda 2030 para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Nesse contexto, o uso de fibras naturais surge como uma alternativa promissora para mitigar os referidos impactos como emissão de CO2, degradação do solo com extração e despejo de materiais agressivos ao meio. Para a avaliação dos teste, percebeu-se que com adição de 2% de bambu nos compósitos cimentícios não só aumentou a resistência do concreto, mas também elevou sua massa específica. Isso sugere que o bambu pode contribuir para a melhoria da massa específica do concreto e, como resultado, para sua resistência à compressão. Avaliou-se também a fibra de coco, e constatou-se a partir dos estudos que a incorporação dessas fibras atuam como agentes de reforço, aumentando a resistência à compressão do concreto e ajudando a controlar a propagação de fissuras, o que eleva sua tenacidade e ductilidade. Além disso, a presença de fibras de coco reduz a absorção de água, contribuindo para a durabilidade do material.
Palavras-chave: fibra de bambu, fibra de coco, concreto, construção civil, sustentabilidade, emissão de CO2.
ABSTRACT
Sustainability in construction is intrinsically linked to the selection of materials that are durable, low-cost, and have a lower environmental impact, in addition to having good mechanical properties. The intensification of climate change around the world and its medium- and long-term repercussions have driven scientists and researchers to explore solutions for our constructions through more sustainable materials. Research aimed at developing ecologically sustainable composites has gained importance in civil construction, which simultaneously aims to meet other goals of Goal 11 – Sustainable cities and communities of the 2030 Agenda for Sustainable Development Goals (SDGs). In this context, the use of natural fibers emerges as a promising alternative to mitigate the aforementioned impacts such as CO2 emissions, soil degradation due to extraction and dumping of materials that are harmful to the environment. In the evaluation of the tests, it was noted that adding 2% bamboo to the cementitious composites not only increased the strength of the concrete, but also increased its specific mass. This suggests that bamboo can contribute to improving the specific mass of concrete and, as a result, its compressive strength. Coconut fiber was also evaluated, and studies showed that the incorporation of these fibers acts as reinforcing agents, increasing the compressive strength of concrete and helping to control the propagation of cracks, which increases its toughness and ductility. In addition, the presence of coconut fibers reduces water absorption, contributing to the durability of the material.
Keywords: bamboo fiber, coconut fiber, concrete, civil construction, sustainability, CO2 emissions.
1. INTRODUÇÃO
Não é de hoje que cientistas e pesquisadores se preocupam com as questões climáticas globais e suas consequências a médio e longo prazo. Analogamente, os profissionais da construção civil, mercado que se encontra crescendo e se modernizando, vem almejando mudanças e aprimoramentos das técnicas operacionais de construção com a adição de práticas sustentáveis. Essa implementação corrobora para a redução dos impactos agressivos ao meio ambiente, como nos solos, com o despejo de restos de materiais de construção, e na emissão de gases poluentes, como o CO2 (Dióxido de Carbono) para a fabricação de materiais como concreto, aço, alumínio, vidro e tijolos.
Paralelo a essas práticas citadas, estudos que visam o desenvolvimento de compósitos (materiais formados pela combinação de dois ou mais componentes distintos) ecologicamente corretos, têm ganhado cada vez mais espaço no meio da engenharia civil e da arquitetura. Organizações no Brasil e no mundo visam debater pautas sustentáveis que beneficiem gerações futuras na qualificação do bem-estar. O PAS2080 é uma norma internacional para o controle de emissões de carbono em projetos de construção e infraestrutura.
Como engenheiros civis e técnicos, estamos na vanguarda ao enfrentar desafios globais, como permitir um futuro mais limpo, mais verde e mais resiliente diante da emergência climática e natural. O PAS 2080 define uma abordagem estratégica para capacitar países, cidades e comunidades a reduzir as emissões de carbono e atingir o zero líquido (HOWELLS. KEITH, 2023).
Para mitigar esses efeitos, alternativas como o uso de fibras vegetais como aditivos, estão sendo pesquisadas. Então, sabendo da sua grande importância para o setor da construção em ser um dos materiais mais consumidos do mundo, é necessário compreendermos o impacto que seu uso causa e em como podemos reverter, mesmo que minimamente.
Em contrapartida, tem-se as fibras naturais, que vêm sendo usadas como reforço em materiais há milhares de anos, mas foi apenas durante a Segunda Guerra Mundial que as fibras vegetais receberam maior destaque. Com a redução das reservas de fibras de amianto, a fibra celulósica passou a ser utilizada como substituto parcial ou total, reforçando materiais cimentícios. Posteriormente, seu uso se expandiu ainda mais com a descoberta dos danos à saúde provocados pelo amianto.
Apesar das diferenças nas propriedades entre as diversas classes, é possível destacar as principais vantagens do uso de fibras vegetais: possuem baixa densidade; são macias e pouco abrasivas; recicláveis, não tóxicas e biodegradáveis; apresentam baixo custo; promovem a geração de empregos em áreas rurais; e exigem baixo consumo de energia durante a produção. (BORGES; MOTTA; PINTO, 2018)
O emprego das fibras naturais, como a do bambu e do coco, vem chamando a atenção dos olhares de pesquisadores que visam alcançar as metas para um futuro mais sustentável. O Brasil possui larga vantagem quando comparado a outros países por apresentar uma rica biodiversidade. No país, são encontradas diversas formações vegetais climáticas (muitas ainda não foram catalogadas por falta de conhecimento destas), e é de fundamental importância a curiosidade quanto a formação das plantas que despojam das características fibrosas, e que possam contribuir para um futuro sustentável das nossas construções.
Conforme as abordagens apresentadas, o presente trabalho tem o objetivo de analisar a viabilidade das fibras naturais nos compósitos da construção civil e destacar suas propriedades mecânicas. Com o objetivo de mitigar uma das patologias mais recorrentes nas peças de concreto, as fissuras, conciliado com as metas de redução dos impactos ambientais. As fibras naturais são caracterizadas como materiais de baixo custo de “extração”, comparado com outros materiais já convencionais nas construções, sem emissão de gases poluentes, e com respostas mecânicas promissoras.
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 Características dos compósitos cimentícios com fibras.
Sabe-se que o concreto é o resultado da mistura de cimento, água, agregado miúdo e agregado graúdo, sendo que o cimento, ao ser hidratado pela água, forma uma pasta resistente e aderente aos fragmentos de agregados (pedra e areia), formando um bloco monolítico. A proporção entre os materiais que compõem o concreto é chamada de traço, e com isso, é possível obter uma variedade de “concretos especiais” acrescentando ao traço materiais como, aditivos, pigmentos, isopor e fibras naturais ou artificiais. Cada material a ser utilizado na dosagem deve ser analisado previamente em laboratório (conforme normas da ABNT), a fim de verificar a qualidade e para se obter os dados necessários à elaboração do traço (massa específica, granulometria, etc.).
O concreto, amplamente usado na construção civil, tem impactos significativos. Na esfera ambiental, sua produção emite grandes quantidades de CO₂, devido ao cimento, e consome recursos naturais como areia e água, além de gerar resíduos. A impermeabilização do solo e a contaminação de água também são preocupações. Socialmente, o concreto é crucial para o desenvolvimento de infraestrutura e gera muitos empregos. No entanto, há riscos à saúde, como a exposição a poeira de sílica e, em materiais antigos, ao amianto. (BORGES; MOTTA; PINTO, 2018).
Para que uma construção seja sustentável, inúmeros requisitos devem ser avaliados, principalmente na seleção de materiais que apresentam características desejadas, como durabilidade, baixo custo, impacto ambiental reduzido, baixo consumo de energia, além de boas propriedades mecânicas (MEDINA e LIBRELOTTO, 2019).
Como já é de conhecimento dos estudantes e profissionais da construção civil, o concreto apresenta baixa resistência aos esforços de tração quando solicitados, e pouca capacidade de se deformar sem comprometer a integridade das peças. Assim, as alterações indesejadas nas estruturas formadas com concreto, são oportunidades para o surgimento das manifestações patológicas nas construções (fissurações e trincas), que consequentemente irão afetar o tempo de vida útil das edificações (corrosão das armaduras). O concreto é um material composto por cimento, água e agregados. Em muitos casos, também são adicionados a ele aditivos que modificam algumas características do concreto. Os agregados estão divididos em dois grupos: Agregados graúdos (britas ou seixos) e agregados miúdos (areia)
A proporção de cada material utilizado na mistura chama-se traço, e poderá depender de acordo com a finalidade do concreto. O concreto é o material mais utilizado no mundo. Apesar de não ser tão resistente como o aço, algumas vantagens o tornaram popular, entre elas, destacam-se a economia, versatilidade e alta resistência à água, assim protegendo as armaduras de aço que não apresentam afinidade com ambientes úmidos.
Algumas propriedades do concreto o tornam um material visado, dentre elas está a sua plasticidade, sua excelente resistência à água, suas propriedades mecânicas (podendo variar de acordo com as especificações esperadas no projeto) e a sua capacidade de se aderir e a trabalhar bem com diferentes tipos de materiais, dentre eles estão as fibras vegetais.
Os compósitos reforçados com fibras naturais têm ganhado destaque na construção civil devido à combinação de sustentabilidade e desempenho mecânico. Essas fibras, extraídas de fontes vegetais como sisal, bambu, coco e linho, são utilizadas para reforçar materiais compósitos, resultando em diversas vantagens, como sustentabilidade, leveza, baixo custo entre outros aspectos positivos. ). Material compósito é definido como uma combinação macroscópica de dois ou mais materiais distintos, possuindo uma interface distinta entre si (CALLISTER, 1997).
Não se sabe quem descobriu que usando as fibras vegetais haveria uma melhora no concreto, tais como sua resistência à tração, controlando sua fissuração, reduz seu peso, durabilidade em ambientes agressivos, além da sua melhoria na resistência à flexão e da adoção de práticas ecológicas que não agridem o meio ambiente. As diferenças entre os vários tipos de fibras incluem o número de células fibrilares, espessura das paredes celulares, tamanho e arranjo das células. Com isso, cada fibra apresenta diferentes características e comportamento mecânico (Fidelis, 2013).
As fibras podem ser agrupadas em duas classes principais: orgânicas e inorgânicas, cada uma subdividida em naturais e artificiais. Exemplos de fibras orgânicas incluem a celulose (natural) e o PVA (artificial). No campo das fibras inorgânicas, destacam-se o amianto como exemplo natural e o aço como exemplo artificial. Esta classificação está representada na Figura 1.
Figura 1 – Classificação das Fibras.
Fonte: Adaptado de SILVA (2002) que referência ZHU (1993).
A Tabela 1 apresentada abaixo, ilustra diversas propriedades físico-mecânicas das principais fibras empregadas em pesquisas, tanto no Brasil quanto em outros países.
Tabela 1 – Características mecânicas e físicas de algumas fibras
Fonte: OLIVEIRA (2013)
Então, como uma das soluções, visando a melhoria nas respostas mecânicas das peças e uma maior durabilidade das estruturas de concreto, as fibras chegam para contribuir no desempenho destas, tendo em vista que as fibras têm como propósito interferir na ductibilidade e resistência do compósito citado. Quando os materiais cimentícios entram em estado de fissuração, as fibras passam a atuar suportando parte das tensões atuantes na região fissurada, servindo como um caminho que irá transmitir essas forças. Dessarte, com a presença dessas fibras no meio, as tensões deixam de se concentrar nas extremidades das fissuras, e consequentemente, diminuindo a velocidade com que essas deficiências se propagam pela peça.
Essas práticas sustentáveis visam também atender a Agenda 2030 para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). A adoção das fibras naturais se relaciona com o Objetivo 11 – Cidades e comunidades sustentáveis.
11.6 Até 2030, reduzir o impacto ambiental negativo per capita das cidades, inclusive prestando especial atenção à qualidade do ar, gestão de resíduos municipais e outros
11.a Apoiar relações econômicas, sociais e ambientais positivas entre áreas urbanas, periurbanas e rurais, reforçando o planejamento nacional e regional de desenvolvimento
Portanto, a engenharia humanitária, apresenta-se como uma vertente que pretende recuperar valores antigos, de proteção do patrimônio natural, em prol do bem estar global procurando soluções para o bem estar comum (AFONSO, 2013).
2.2 Fibras de bambu
O bambu, planta de aspecto tropical e de capacidade regenerativa rápida (sem necessidade do replantio), apresenta um histórico positivo quanto a edificações de casas desde os primórdios, como na confecção de esquadrias, paredes, vigas e pilares. Por apresentar uma esbeltez significativa na sua estrutura, o bambu possui uma grande quantidade de fibras em sua composição, tornando-o interessante para os estudos e aplicações nas construções sustentáveis do Brasil. Seguindo essa linha, uma matéria publicada pelo Globo Rural, ressaltou a farta oferta de bambus espalhada por todo o país, com 258 espécies classificadas em 35 gêneros, o equivalente a 20% do volume mundial. (MATHIAS, 2018)
Comprovando o seu potencial ecológico e sua facilidade de obtenção no Brasil, outra vantagem do bambu diz respeito a um material não poluente, já que não requer grande consumo de energia e oxigênio em seu processo de preparo, sua fonte é renovável e de baixo custo de obtenção, não degradando o meio ambiente e se tornando então uma excelente alternativa para ser um aditivo para o concreto.
A estrutura básica da fibra é composta por hemicelulose, celulose e lignina, e também por constituintes como pectina, sais inorgânicos e substâncias nitrogenadas, sendo a proporção de celulose nessa fibra responsável por sua rigidez e, consequentemente, por sua resistência mecânica (GHAVAMI, 2005).
O que o diferencia, de imediato, de outros materiais vegetais estruturais é sua alta produtividade, completa seu crescimento poucos meses após o seu brotamento e dois anos e meio após ter brotado do solo alcança resistência mecânica estrutural, não tendo, portanto, neste aspecto, nenhum concorrente no reino vegetal (GHAVAMI, 1995).
De acordo com Pereira e Beraldo (2007), o bambu, e consequentemente suas fibras, são capazes de absorver elevada porcentagem de energia, apresentando maior capacidade de deformação antes da ruptura. Os resultados encontrados por Ghavami e Marinho (2001) comprovaram sua capacidade de condutividade térmica reduzida, tornando-o um ótimo isolante térmico, podendo os princípios serem aplicados também para o isolamento acústico.
O bambu se faz um material atrativo para substituir o aço, principalmente quando for considerada a razão entre sua resistência à tração e sua massa específica aparente. Na maioria das vezes a resistência a tração do bambu com ou sem nó, situa-se entre 40 e 215 MPa, e o seu módulo de elasticidade (tração se refere à deformação de alongamento) do material varia entre 5,5 e 18 GPa (PEREIRA E BERALDO, 2008).
Outra característica notável do material é que o bambu não sofre deformações permanentes quando tem cargas aplicadas durante longos períodos de tempo, ou seja, não apresenta flechas decorrentes de sua fluência, característica muito comum na madeira (JANSSEN, 2000). A fluência é o aumento de uma deformação com o tempo sob a ação de cargas permanentes, com isso, as flechas, que representam uma medida de deformação elástica da estrutura, são importantes para garantir a segurança, a estabilidade e a integridade da construção.
Diversos estudos sobre o uso de fibras de bambu como reforço de matriz revelam resultados promissores, demonstrando que a proporção de celulose nas fibras é a principal responsável pela sua rigidez. No entanto, devido à sua natureza como material natural, a heterogeneidade nas características físicas e morfológicas, bem como seu elevado grau de higroscopicidade (capacidade de um material absorver e reter a umidade do ambiente), apresentam certos desafios. Dentre eles, destaca-se a incompatibilidade, em alguns casos, entre os componentes da matriz (concreto) e os das fibras.
2.3 Fibras de coco
A fibra de coco é extraída da casca do fruto do coqueiro (Cocos nucifera), uma planta amplamente cultivada em regiões tropicais e subtropicais. Acredita-se que o coqueiro tenha origem na região costeira do Sudeste Asiático, incluindo países como Malásia, Indonésia e Filipinas, mas ele também é encontrado em outras áreas tropicais, como Índia, Sri Lanka e partes da América do Sul, especialmente no Brasil, é um subproduto oriundo da produção da fruta da palmeira de coco. Estima se que aproximadamente 10% da massa da fruta do coco seja constituída por fibras e em um país onde foi produzido aproximadamente 1,8 bilhão de frutos apenas no ano de 2017, tem-se uma estimativa aproximada de quase 180 mil toneladas de fibras produzidas.
Também conhecida como coir, a fibra de coco é uma fibra natural obtida da camada externa (mesocarpo) da casca do coco. Ela é valorizada por sua durabilidade, resistência à água e capacidade de decomposição lenta, o que a torna ideal para diversos usos. Recentemente, essa fibra tem ganhado popularidade em aplicações ecológicas, como em substratos para jardinagem, materiais para controle de erosão, na fabricação de produtos biodegradáveis e é usada de modo com que seja uma alternativa sustentável e uma excelente escolha para servir de aditivo para o concreto.
A extração e processamento da fibra de coco geralmente são feitos manualmente ou por meio de métodos mecânicos, e ela tem se destacado como uma alternativa sustentável em diversas indústrias devido à sua renovabilidade e ao fato de ser um subproduto da produção do coco, o que aproveita melhor os recursos naturais. (SILVA et al., 2013)
O estudo acerca da viabilidade da implementação do uso de fibras naturais em elementos construtivos é uma alternativa que pode contribuir para a redução da extração dos recursos naturais para a produção do concreto. As fibras naturais são recursos biodegradáveis, renováveis e de baixo custo. Uma vez que o Brasil é o quinto maior produtor mundial de coco (BRAINER, 2021), a oferta em abundância do produto propicia a utilização de suas fibras para diversas finalidades. Com isso, Silva (2018) apontou que as fibras de coco podem ser utilizadas para reduzir o consumo do cimento Portland. (ANDRADE et al., 2023)
A fibra de coco mostra-se um material com propriedades que podem contribuir e melhorar algumas propriedades do concreto e nesta linha, alguns estudos já realizados sinalizam positivamente para a sua utilização em matrizes cimentícias (SILVA et al., 2013)
3. METODOLOGIA
O presente trabalho teve seu desenvolvimento realizado através de pesquisas científicas baseadas em outros artigos científicos, monografias, dissertações e normas como base, a fim de que se desse validade legal para abordar o assunto em questão. Essa pesquisa tem como objetivo estudar fibras vegetais para a construção civil no Brasil, visando sua aplicação e propriedades para suprir necessidades construtivas com a finalidade de oferecer uma melhoria em suas propriedades mecânicas e durabilidade, além de oferecer diversas vantagens como maior tenacidade, trabalhabilidade, homogeneidade e controle de fissuras.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Fibra de bambu
Para viabilizar a utilização da fibra de bambu, esta deve ser submetida ao processo de “mineralização”, que de forma biológica irá converter uma substância orgânica em substância inorgânica, com o objetivo final de tornar as fibras imune contra o ataque de fungos, antes de serem incorporadas ao concreto. (SOUZA et al. 2019)
A matéria orgânica, a fibra, passa pelo processo de mineralização a partir da utilização de uma pasta (aglomerante misturado com água) de 10/1. Durante 24 horas, as fibras são imersas nessa pasta e, em seguida, deixadas secar ao ar livre antes de serem armazenadas e posteriormente incorporadas ao concreto. A composição da mistura necessária para produzir o concreto com adição de fibras de bambu está descrita no na Figura 2.
Figura 2 – Descrição dos componentes usados na fabricação do concreto com adição de fibras de bambu.
Fonte: SOUZA (2019)
Na Figura 3 é demonstrada uma ilustração em forma de fluxograma das fases de preparo das amostras que serão usadas para os ensaios de massa específica, compressão e absorção de água.
Figura 3 – Fases de preparo das amostras.
Fonte: SOUZA et. la (2019).
Com a conclusão do processo de cura úmida das amostras, mantendo a sua superfície molhada por um período mínimo de 7 dias, estas são retiradas do tanque e submetidas à pesagem inicial. Em seguida, as amostras são transferidas para uma estufa, onde são submetidas a uma temperatura de 100°C a 110°C para um processo de secagem de 24 horas. Após o resfriamento ao ar livre dos corpos de prova, procede-se a uma nova pesagem. A discrepância entre o peso das amostras no estado úmido e o peso seco será utilizada como índice para avaliar a capacidade de absorção de água. (SOUZA et al. 2019)
A a massa específica de uma amostra em estudo é determinada ao conhecer seu peso e volume, aplicando-se a divisão do primeiro pelo segundo. Com o resultado pós divisão, torna-se possível calcular o peso de uma estrutura potencial, conforme a Figura 4.
Figura 4 – Ensaio de Determinação da Massa Específica.
Fonte: Adaptada de MOURA, Cassiano Rodrigues (2019).
Já para a execução do ensaio de compressão em corpos de prova cilíndricos, é necessário seguir a norma NBR-5738. Previamente à colocação do corpo de prova na prensa, as bases devem ser niveladas com enxofre ou raspagem, assegurando assim uma distribuição uniforme da compressão. A sequência para a execução do ensaio é representada na Figura 5.
Figura 5 – Ensaio de Compressão em Corpos de Prova
Fonte: Adaptada de MOURA, Cassiano Rodrigues (2019).
Notou-se a partir dos estudos que a aplicação de tratamentos especiais e técnicas específicas são cruciais para o aprimoramento das propriedades físicas das fibras de bambu, particularmente no contexto de compósitos. Dentre os tratamentos químicos que contribuem na melhoria das fibras, o método alcalino se destaca pelo uso recorrente na modificação da superfície das fibras, visando o melhoramento de suas características. Uma análise dos principais estudos sobre o assunto indicou que o hidróxido de sódio, em diversas concentrações, é o produto mais utilizado para esse propósito nas fibras de bambu. (SOUZA et al. 2019)
Os dados obtidos a partir dos ensaios de compressão em corpos de prova, como ilustrado nas tabelas a seguir, indicam um valor de resistência altamente significativo. A resistência medida foi quase duas vezes maior em comparação com os corpos de prova, contendo 5% de aditivos. Este notável incremento na resistência evidencia a eficácia do material analisado, demonstrando um desempenho superior. Tais resultados reforçam a potencialidade do material testado para diversas aplicações, evidenciando melhorias substanciais em suas propriedades mecânicas, como a resistência à compressão, conforme documentado na Tabela 2, Tabela 3, Tabela 4, Tabela 5 e Tabela 6.
Tabela 2 – Resultado da análise de compressão em corpo de prova com adição de 2% de fibra de bambu
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019)
Tabela 3 – Resultado da análise de compressão em corpo de prova com adição de 13,26% de fibra de bambu.
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019).
Tabela 4 – Resultado da análise de compressão em corpo de prova com adição de 5% de fibra de bambu.
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019)
Tabela 5 – Valores obtidos na análise da massa específica em corpos de prova com 2% de adição de fibra de bambu.
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019)
Tabela 6 – Valores obtidos na análise da massa específica em corpos de prova com 5% de adição de fibra de bambu.
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019)
Tabela 7 – Valores obtidos na análise da massa específica em corpos de prova com 13,26% de adição de fibra de bambu
Fonte: SOUZA JUNIOR, Alessandro Luiz et al. (2019)
A análise dos resultados revelou que a adição de bambu em proporções elevadas, como 5% e 13,26%, diminui consideravelmente a massa específica do concreto. Isso ocorre, provavelmente, devido ao aumento de vazios, tanto pelo maior volume de bambu na amostra quanto pela dificuldade de adensamento nessas porcentagens mais altas, resultando em um concreto menos compacto, com mais vazios e menor resistência. (SOUZA et al. 2019)
Por outro lado, a inclusão de 2% de bambu aumentou não só a resistência do concreto, mas também a massa específica, sugerindo que o bambu pode melhorar a massa específica do concreto e, consequentemente, sua resistência à compressão. Essa porcentagem facilitou o adensamento e melhorou a aparência das amostras. (SOUZA et al. 2019)
4.2 Fibra de coco
O cimento Portland CP V ARI foi selecionado para esta pesquisa devido à sua alta velocidade de hidratação e baixo conteúdo de adições minerais, minimizando assim qualquer impacto sobre o desempenho das fibras de coco. A água potável empregada na confecção dos compósitos foi obtida da rede pública de Eunápolis (BA). (SILVA et al. 2015)
Os agregados, tanto finos quanto grossos, também oriundos de Eunápolis (BA), foram caracterizados mediante ensaios de granulometria, massa específica real e massa específica aparente, em conformidade com as normas NBR NM 248 (ABNT, 2003) e NBR NM 52 (ABNT, 2003). Os resultados desses ensaios estão disponíveis na Tabela 8 a seguir.
Tabela 8 – Resultados dos ensaios realizados na caracterização dos agregados
Fonte: SILVA, E. et al. (2015).
De acordo com a literatura, a fibra de coco com comprimento médio de 25 mm é a mais utilizada em compósitos cimentícios. Para viabilizar comparações com outros estudos, foram adotadas nesta pesquisa fibras com três padrões de tamanho: 25 mm, 50 mm e STD (Sem Tamanho Definido, com variação de 10 a 100 mm). Para a aplicação no concreto, foi adotado exclusivamente o padrão STD. (SILVA et al. 2015)
Com base nas recomendações da literatura, a Tabela 9 ilustra as informações dos materiais utilizados para os ensaios de resistência estrutural de compósitos cimentícios com adição das fibras de coco.
Tabela 9 – Informativos dos materiais de construção para os ensaios de consistência.
Fonte: SILVA, Everton et al. (2015)
Para a dosagem do concreto utilizado no estudo, foi estabelecido um abatimento (procedimento utilizado para avaliar a consistência e a trabalhabilidade do concreto fresco) do tronco de cone de 100 mm, com uma resistência à compressão de 30 MPa, configurando um concreto de uso estrutural destinado à avaliação do impacto da adição de fibra de coco em seu desempenho. Foram preparadas duas misturas: uma sem fibra e outra com fibras de coco de tamanhos variados. Com base nas características dos materiais empregados e utilizando-se do método de dosagem da ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland), conforme proposto por Rodrigues (1998), foram determinados os índices de consumo, cujos valores estão dispostos na Tabela.
Tabela 10 – Dosagem dos compósitos
Fonte: Silva, E. et al. (2013).
Na dosagem da argamassa, utilizou-se a proporção de 1:2,3 (cimento:areia) com uma relação água/aglomerante de 0,55. Foram analisadas quatro misturas: uma sem fibras e três com fibras de diferentes tamanhos (fibras de coco com comprimentos 25,0 e 50,0 mm). Quanto à definição do número de corpos de prova (cp’s), foram selecionados quatro corpos de prova para cada idade de cada ensaio no caso dos concretos e três corpos de prova para as argamassas. Seguindo as normas NBR-7215 (ABNT, 1996) e NBR-5739 (ABNT, 1994), foi adotado um desvio relativo máximo de 6% para o concreto como para a argamassa. A Figura 6 apresenta os corpos de prova de argamassa (dimensões 5×10 cm) e de concreto (dimensões 10×20 cm). (SILVA et al. 2015).
Figura 6 – Corpos de prova com fibra de coco.
Fonte: Silva, E. et al. (2013).
A incorporação das fibras de coco, tanto em argamassas quanto em concretos, contribuiu para a redução de fissuras nos corpos de prova quando submetidos ao ensaio de resistência à compressão, demonstrando a capacidade do material em melhorar a tenacidade do compósito cimentício. Foram observadas, para os diferentes comprimentos da fibra de coco em estudo citados, pequenas variações na consistência e resistência à compressão de argamassas para o teor de adição e comprimentos de fibras testados. Já em relação aos concretos, considerando o mesmo comprimento da fibra, porém em idades diferentes, verificou-se um acréscimo visível na resistência à compressão do concreto com a presença da fibra de coco em relação ao concreto de referência. Esse aumento de resistência se mostrou associado à diminuição da absorção de água por imersão do concreto com a adição de fibra de coco. (SILVA et al. 2015)
Os resultados apontam que a utilização da fibra natural de coco em compósitos cimentícios é viável do ponto de vista técnico, atendendo às propriedades físicas de resistência exigidas pelas normas. Isso reforça a viabilidade de se reaproveitar esses resíduos na construção civil, diminuindo, assim, a extração de recursos naturais, o que possibilitaria destinar adequadamente o resíduo agroindustrial produzido e diminuir a emissão de CO2 para a atmosfera, causada pela produção do concreto. (SILVA et al. 2015)
A incorporação de fibras de coco em argamassas e concretos se mostrou ser uma técnica promissora para melhorar o desempenho desses materiais. As fibras atuam como reforço, distribuindo tensões e evitando a propagação de fissuras. Quando submetidos a ensaios de resistência à compressão, estes compósitos apresentam uma redução no surgimento de fissuras, o que indica um aumento na tenacidade. Esse comportamento se deve à capacidade das fibras de absorver e redistribuir energia, retardando a formação e o crescimento de trincas, o que resulta em uma maior durabilidade e resistência do material cimentício, contribuindo para a sustentabilidade ao reaproveitar resíduos agroindustriais, reduzindo a extração de recursos naturais e as emissões de CO₂ na produção de concreto. (SILVA et al., 2013)
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS/CONCLUSÃO
O estudo indica que a utilização de fibras de bambu é promissora e necessita de maior investigação. Os resultados mostram que a adição correta e na proporção adequada de fibras de bambu pode aumentar significativamente a resistência do concreto. Além disso, o bambu é um material sustentável e de baixo custo, representando um avanço tecnológico importante na fabricação de concreto.
As fibras de bambu aumentam a resistência à tração e a flexibilidade do concreto, reduzindo a formação e a propagação de fissuras. Elas atuam como reforço interno, distribuindo melhor as tensões dentro do material, conferem maior resistência ao impacto, tornando o material mais seguro em aplicações sujeitas a choques ou vibrações. Embora o bambu seja orgânico e possa se degradar com o tempo, tratamentos específicos podem aumentar sua durabilidade no concreto, reduzindo o risco de deterioração. Com isso, é importante mais estudos e testes a respeito do aditivo citado (fibra de bambu), buscando o aperfeiçoamento e agregamento desse material nas futuras construções do Brasil.
Para Savastano, devido a grande incidência de poros permeáveis, que incluem os lúmens, as fibras vegetais exigem uma grande absorção de água e exibem consequentemente uma massa específica aparente inferior à real..
Segundo Kim Jo Chakraboty, como elemento de reforço, tratamentos superficiais devem ser realizados para melhorar as propriedades mecânicas, físicas, térmicas e durabilidade de tecidos de origem vegetal.
A introdução de fibras de coco no concreto contribui significativamente para melhorar suas propriedades mecânicas e durabilidade. Elas atuam como reforço, aumentando a resistência à compressão do concreto, além de ajudar a controlar a propagação de fissuras e melhorar sua tenacidade e ductilidade. A presença dessas fibras também reduz a absorção de água, o que aumenta a durabilidade do material ao proteger contra a corrosão das armaduras e outros danos causados por agentes externos.
De acordo com Andrade, além dos benefícios técnicos, as fibras de coco são uma alternativa sustentável e econômica, pois aproveitam um subproduto da indústria do coco, ajudando a reduzir resíduos agroindustriais e a emissão de CO₂ As propriedades do concreto com a adição de fibras de coco em diferentes porcentagens foram avaliadas por meio de análises e comparações com o concreto referencial. Primeiramente, é importante evidenciar que quanto maior a quantidade de inserção de fibra de coco, menor a fluidez do concreto, diminuindo, assim, sua trabalhabilidade. Então, a inserção da fibra de coco na construção civil mostrou-se eficaz para obter um uso sustentável, reduzindo o desperdício desse recurso natural e o descarte indevido.
6. REFERÊNCIAS
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ANDRADE, Ana Paula Fonseca et al. Análise da utilização de fibra de coco em concreto estrutural. 2023. 19 f. Tese (Doutorado) – Curso de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, Minas Gerais, 2023.
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TÉCNICAS, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRAS DE NORMAS. NBR 5739: Concreto: ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007.
1Discente – UNIFSA: E-mail: celinacferreira@outlook.com
2Discente – UNIFSA: E-mail: laurabritopessoal@gmail.com
3Docente – UNIFSA. E-mail: ronaldosiquei@unifsa.com.br