Segundo Medeiros (2012), diversos fatores têm influência direta nas propriedades mecânicas do concreto com fibras, dentre os quais se destacam:
Resistência da matriz de concreto;
Resistência mecânica do material utilizado na produção das fibras; Tipologia geométricas das fibras;
Disposição e orientação das fibras no interior do concreto; Tensão de aderência entre as fibras e a matriz e vice-versa;
Relação entre a dimensão máxima do agregado graúdo e o comprimento da fibra.
A principal finalidade do emprego de fibras de aço no CAA é para reforço de suas matrizes, possibilitando melhoria nas propriedades mecânicas, sobretudo quando os esforços são de tração na flexão e tração pura. Ao incorporar fibra de aço ao concreto, seu comportamento sofre uma alteração, em particular na região pós- fissuração (VELASCO, 2008).
3.1.2.1 Resistência à compressão com adição de fibras de aço
A presença de fibra no concreto e influência na fissuração do concreto produzem alterações no comportamento tensão versus deformação do concreto sob esforços de compressão. A principal função das fibras de aço no concreto é de controlar ocorrências de fissuras e evitar rupturas abruptas. Elas mitigam o desenvolvimento da fissura, interligando as superfícies da fissura através do efeito ponte entre agregado graúdo e a matriz (VELASCO, 2008).
A finalidade de adicionar fibras no concreto não é ampliar a resistência à compressão. Alguns estudos apontam uma redução na resistência à compressão por falhas de adensamento em concretos convencionais. Entretanto, outras pesquisas apontam que em CAA reforçados com a fibra de aço, essas atuam como ponte de transferência de tensões pelas fissuras, com isso o concreto apresenta acréscimo na resistência à compressão (FIGUEIREDO, 2011).
Araújo (2002) executou ensaios de resistência à compressão em concretos produzidos com fibras de aço com fator de forma tipo ancorado, com comprimento de 30 mm e diâmetro de 0,62 mm. Foram usados teores de 0%, 0,75% e 1,5% em volume. Os resultados obtidos demonstram que a adição de fibras ao concreto não produz necessariamente acréscimo na resistência à compressão e quando ocorre esse aumento, o desempenho não supera 16%.
Medeiros (2012), em sua pesquisa, afirma que para concretos com teores de fibras com índices inferiores a 2% em volume, o aumento da resistência à compressão, não é tão expressiva quando comparado com o desempenho de resistência à tração e flexão. Porém, ao incorporar teores maiores de fibras, podem ocorrer tanto acréscimos quanto perda na resistência à compressão e no módulo de elasticidade. Esse fato está ligado ao acréscimo no teor de ar que é acionado pela aglomeração de fibras em função do efeito ouriço. Este efeito é causado pela falta da homogeneização do componente do concreto com as fibras de aço.
O American Concrete Institute (ACI 544.1R, 1996), evidencia que a incorporação de fibras de aço no concreto resulta em acréscimo de 0 a 15% na resistência à compressão, para frações volumétricas que estejam acima de 1,5%.
Entretanto, Velasco (2008) constatou que com frações volumétricas de 1%, 1,5%, 2% e 2,5%, o aumento da resistência a compressão com incremento de fibras de aço até 2% é pouco significativo e com 2,5% ocorre uma queda de cerca 13,00% em relação à mistura com 2% de fibras. Com isso, se confirma o que os pesquisadores Medeiros (2012) e Araújo (2002), afirmam que os ganhos não são muito expressivos.
3.1.2.2 Módulo de elasticidade
Segundo Barros et al. (2004), cuidados adicionais são necessários durante a produção, lançamento e cura do CAA e CV para se evitar fissuras por retração plástica, particularmente em peças com fins estruturais, sujeitas a esse comportamento. Se comprova que a cura em ambiente confinado com 95% de umidade o ganho nas propriedades do módulo de elasticidade e a resistência à compressão apresentam acréscimo significativo em relação ao método de cura em unidade de 60% e temperatura de 20º C (GETTI, 2012).
Com relação as propriedades no estado endurecido do CAARFA, Boulay et. al. (2004), executou uma mistura com relação a/c de 0,20 com água/material cimentante de 0,16, onde o comportamento à tração foi de 20 MPa e o módulo de elasticidade foi de 55,5 GPa. Esse comportamento só foi possível em função da
utilização de 11% de fibras de aço em volume com três fatores de forma distintas individualmente.
Em função da incorporação de fibras de aço, as propriedades do concreto no estado endurecido, o módulo de elasticidade não apresenta alterações expressivas (HOLSCHEMACHER et al., 2002).
3.1.2.3 Resistência à tração na flexão
O desempenho do concreto quanto à resistência à tração na flexão é uma das características mais relevantes no estudo de CAA reforçados com fibras sendo que, na maioria das aplicações, o concreto está sujeito a esforços de tração. Isso porque os esforços em sapatas, lajes, vigas e, em alguns casos pilares, recebem tensões à flexão. Contudo, a resistência à tração na flexão é a propriedade que manifesta maior desempenho quando do emprego de fibras de aço. Pode variar significativamente de valor, a depender da matriz de concreto, do tipo e do teor de fibra empregados. A carga de pico, necessária ao surgimento da primeira fissura, pode ser ampliada ao dobro ou ainda ao triplo, a depender do tipo e do volume de fibras empregadas no compósito (VELASCO, 2008).
Segundo Neville, (2013), a principal função do concreto produzido com fibras é impedir a ocorrência de ruptura abrupta desses elementos, possibilitando um ganho de resistência pós-fissuração e também ampliar a capacidade de absorção de energia. Os materiais produzidos à base de cimento, por sua natureza, são frágeis ao serem submetidos a esforços de tração na flexão. Por isso, os surgimentos do concreto armado, do concreto protendido e dos materiais compósitos atuam eficientemente, absorvendo as tensões de tração.
Ao incrementar fibras ao concreto, visivelmente ocorrerá alteração em seu desempenho pós-fissuração, possibilitando maior deformação dos compósitos devido ao acréscimo na tolerância de absorção de energia. Os métodos de ensaio compreendem na aplicação de carga em alta e baixa velocidade e ainda de múltipla
carga e há inúmeras normas e métodos para sua determinação (BENTUR; MINDESS, 2007).
Ao se tratar do comportamento mecânico em relação ao esforço de tração na flexão, as fibras proporcionam aumento mais significativo em suas resistências, ficando na faixa de 30 e 40% para adições de fibras de aço com um teor de 1,5% (VELACO, 2008). Já Guetti (2012) afirma que o ganho é em torno de 20% com 0,5% de adição de fibra de aço para concreto com classe de resistência à compressão na faixa de 50 MPa. Entretanto, Camargo (2016) confirma que a faixa de resistência à tração na flexão foi entre 4,03 MPa e 5,52 MPa, com adições de fibra de aço tipo ancorada, com teores entre 0,33% e 1,0%. Isso indica que índices acima de 2,0% não proporcionam ganhos nas propriedades da resistência à tração na flexão.