Os 3 melhores tipos de fibras para compósitos reforçados com fibras

Tipos de fibras

Os tipos de fibras para betão reforçado com fibras existem em muitos tamanhos, formas, cores e sabores diferentes.

Eis alguns exemplos de tipos de fibras:

Fibras Macro-Sintéticas: As macrofibras sintéticas, também conhecidas como fibras sintéticas "estruturais", são constituídas por uma mistura de polímeros e foram concebidas para substituir as fibras de aço em determinadas aplicações.

Fibras micro-sintéticas: As microfibras são utilizadas no betão para evitar as fracturas de retração causadas pela retração plástica. As fracturas por retração plástica formam-se sempre que o betão ainda está mole ou móvel. A perda de humidade na superfície do betão é a causa mais comum destas fissuras.

Fibras de álcool polivinílico (PVA): A fiação húmida produz fibras de álcool polivinílico de elevada resistência com um álcool polivinílico de elevado módulo (PVA) como matéria-prima principal.

Fibras de aço: A fibra de aço é um tipo de fibra metálica que é utilizada para reforçar estruturas.

Misturas de aço e micro/macro: Estas misturas ajudam a reduzir a fissuração por retração plástica, ao mesmo tempo que conferem ao betão uma maior resistência e capacidade de carga pós-fissuração que só pode ser alcançada com fibras de aço e macro-sintéticas.

Fibras de vidro: As fibras de vidro permitem a produção de peças extremamente finas com elevada resistência à tração. Quando comparados com os tradicionais painéis de betão reforçado com aço, os painéis de betão reforçado com vidro (GRC) reduzem o peso e a espessura do betão até dez vezes.

Fibras especiais: As fibras ópticas com pelo menos uma caraterística específica que as diferencia das fibras normais são conhecidas como fibras ópticas especiais.

Fibras de celulose: são fabricadas a partir de pasta de madeira transformada ou cotonetes, são utilizadas para regular e atenuar a fissuração por retração dos plásticos da mesma forma que as fibras micro-sintéticas. As fibras à base de celulose são de dois tipos: celulose regenerada ou pura, como a proveniente do processo de cupro-amónio, e celulose modificada, como os acetatos de celulose.

Tipos comuns de compósitos reforçados com fibras/FRC

Qualquer material de construção constituído por dois ou mais elementos constituintes com qualidades físicas diferentes é designado por compósito reforçado com fibras. Os compósitos reforçados com fibras（ou FRC） são projetados para fornecer materiais com alta resistência e módulo específicos.

1. compósitos de matriz metálica reforçados com fibras (MMCs)

Os compósitos de matriz metálica (MMC) são um tipo de material leve e de elevada resistência específica utilizado em várias indústrias, nomeadamente a automóvel, a aeroespacial e a gestão térmica.

Os compósitos de matriz metálica reforçados com fibras fornecem um conjunto diversificado de qualidades de materiais que podem ser utilizados para satisfazer uma variedade de necessidades de conceção e aplicação. Misturam a força e o módulo de uma fibra com a flexibilidade e a resistência à oxidação de uma matriz.

O reforço da dispersão e o bloqueio da deslocação são duas formas de as partículas melhorarem as caraterísticas mecânicas de uma matriz.

O reforço de fibras, por outro lado, junta-se à matriz para produzir um corpo compósito forte. As fibras suportam a maior parte da tensão aplicada e não são normalmente consideradas como barreiras ao movimento de deslocação.

Quando se utilizam partículas como reforço, estas conferem ao material qualidades isotrópicas, enquanto os bigodes e as fibras lhe conferem alguma direccionalidade. Na direção paralela ao eixo das fibras, as caraterísticas de um compósito de fibra são superiores às da direção transversal.

Áreas de aplicação mais comuns dos materiais compósitos de matriz metálica reforçada:

1. Varetas para motores de competição
As varetas para válvulas em motores são feitas de MMC de alumínio reforçado com fibras. As fibras de Al2O3 são utilizadas como material de reforço, enquanto as ligas de alumínio são utilizadas para a matriz. As varetas de válvulas de motor fabricadas em MMC de alumina oferecem uma rigidez de flexão 25% superior e uma capacidade de absorção duas vezes maior do que componentes semelhantes fabricados em aço comum.

2. Brocas de metal duro
O mais duro e mais frágil dos materiais de brocas é o carboneto (Carb). É maioritariamente utilizado para perfuração de produção, o que requer o emprego de um suporte de ferramenta e equipamento de alta qualidade. Não deve ser utilizado em prensas de perfuração ou berbequins manuais.

3. Blindagens de tanques
As MMC de gradiente têm um longo historial de aplicação em sistemas militares. As MMC de gradiente, por exemplo, podem ser utilizadas como placas de proteção de blindagem em tanques e veículos blindados devido à sua constante dispersão de partículas cerâmicas reforçadas.

4. Indústria automóvel - travões de disco, eixo de transmissão, motores.
O compósito de matriz polimérica reforçada com fibra de carbono é o principal material utilizado na criação da carroçaria de alguns veículos desportivos extremamente dispendiosos, como o Bugatti.

5. Componentes de aeronaves - componente estrutural do trem de aterragem do jato.
O trem de aterragem, também conhecido como trem de aterragem, é um sistema complicado que inclui elementos estruturais, hidráulicos, componentes de absorção de energia, travões, rodas e pneus. O aço de alta resistência e a liga de titânio são os materiais mais frequentemente utilizados nos trens de aterragem porque oferecem uma elevada resistência estática, uma excelente resistência à fratura e resistência à fadiga.

As principais finalidades do trem de aterragem, que liga a estrutura básica da aeronave ao seu trem de aterragem, são permitir que a aeronave se desloque, aterre em segurança e descolar, bem como sustentar a aeronave durante o resto da operação em terra.

6. Quadros de bicicletas
Há muito que as bicicletas fazem parte da vida quotidiana. É também um meio de transporte essencial. Os quadros das bicicletas são normalmente fabricados através da soldadura de tubos metálicos compostos por materiais à base de ferro, alumínio ou titânio, mas, mais recentemente, são utilizados tubos de PRFV feitos de fibras de carbono ou fibras de aramida para construir um quadro de bicicleta de maior qualidade ou mais leve. Para distribuir a carga, a maioria das bicicletas actuais é feita de tubos de liga de aço, alumínio ou titânio tratados termicamente.

Os tubos de PRFV e as juntas ou olhais metálicos são unidos por um adesivo na estrutura de um quadro de bicicleta com tubo de PRFV, mas os quadros de PRFV com olhais de PRFV são preferidos quando se pretende aligeirar ou obter as caraterísticas necessárias do quadro, como a resistência mecânica e a rigidez, mais adequadas a uma determinada utilização.

7. Sistemas espaciais
Os FRCs são utilizados em veículos aeroespaciais, veículos de lançamento/veículos espaciais para projectos espaciais e no sector dos desportos e jogos. Apenas os FRC podem fornecer a relação resistência/peso necessária, mantendo todas as normas.

A utilização de compósitos reforçados com fibras (FRC) em aplicações industriais e clínicas está a expandir-se de forma a sustentar o crescimento em todas as áreas da tecnologia de redução. Os compósitos reforçados com fibras têm sido objeto de grande atenção na indústria química e noutras indústrias.

Compósitos de matriz cerâmica reforçados com fibras (CMCs)

Os compósitos de matriz cerâmica (CMC) tornaram-se mais importantes na indústria devido às suas propriedades únicas. Os compósitos de matriz cerâmica (CMC) são uma forma de material compósito em que o reforço (fibras refractárias) e o material de matriz são ambos feitos de cerâmica. Foram criados para resolver o problema da falta de durabilidade dos materiais cerâmicos monofásicos. Os compósitos de matriz cerâmica utilizam reforço cerâmico numa matriz cerâmica para obter caraterísticas melhoradas.

1. Setor aeroespacial (turbinas a gás, proteção térmica estrutural de reentrada)
Os materiais cerâmicos oferecem qualidades únicas, tais como capacidades a altas temperaturas, elevada rigidez e resistência, e resistência superior à oxidação e à corrosão, e estão a tornar-se cada vez mais importantes nas aplicações aeronáuticas.

Quando utilizados em aplicações de cerâmica de alta e ultra-alta temperatura, os materiais cerâmicos têm densidades mais baixas do que os materiais metálicos, o que os torna excelentes candidatos para componentes leves da secção quente de motores de turbina de aviões, bocais de escape de foguetões e sistemas de proteção térmica para veículos espaciais.

Devido à sua capacidade para altas temperaturas (elevado ponto de fusão), elevada rigidez e resistência, e grande resistência à oxidação e à corrosão, as cerâmicas são materiais fundamentais para aplicações aeronáuticas. Os materiais cerâmicos têm também densidades mais baixas e, consequentemente, maiores resistências específicas do que os materiais metálicos.

2. O sector da energia (permutadores de calor, paredes de reactores de fusão)
Os compósitos de matriz cerâmica (CMC) são amplamente utilizados nos sectores aeroespacial e energético (turbinas a gás, proteção térmica estrutural de reentrada) (permutadores de calor, paredes de reactores de fusão).
Tubos de aquecimento radiante, permutadores de calor, recuperação de calor, filtros de partículas de gás e gasóleo e componentes para turbinas terrestres para produção de energia são apenas alguns exemplos de produtos utilizados nas indústrias da energia e do ambiente.

Estas aplicações requerem uma junção permanente ou temporária entre os componentes de CMC e os materiais circundantes.

As cerâmicas têm uma maior resistência ao desgaste, qualidades mecânicas e reduzem a tensão no dente vizinho na margem entre a restauração e o dente, o que constitui uma diferença entre as cerâmicas e os materiais compósitos. Inlays, restaurações de cobertura de cúspides, tais como coroas e sobreposições, e facetas extremamente atractivas são todas possíveis com cerâmica.

Cascos de barcos, painéis de piscinas, carroçarias de carros de corrida, cabines de duche, banheiras, tanques de armazenamento e pias e bancadas de imitação de granito e mármore cultivado são apenas alguns exemplos de materiais compósitos utilizados em edifícios, pontes e construções. Estão também a tornar-se mais comuns em aplicações automóveis de uso geral.

3. Compósitos de carbono/carbono reforçados com fibras (C/C)

Os compósitos de matriz de carbono reforçados com fibras de carbono (compósitos C/C) desenvolveram-se como um dos materiais de engenharia mais avançados e promissores da atualidade.
As fibras de carbono e as matrizes de carbono são utilizadas para fabricar compósitos de carbono/carbono.

Para suportar os rigores de ambientes agressivos, os compósitos de carbono/carbono utilizam a resistência e o módulo das fibras de carbono para reforçar uma matriz de carbono. Os compósitos de carbono/carbono provaram ser fiáveis e rentáveis em sistemas, particularmente quando vários componentes de um conjunto podem ser substituídos por um design de compósito de carbono/carbono de peça única.

Fixação do forno
As aplicações do material C/C como dispositivos de fixação e grelhas em aplicações de tratamento térmico são praticamente infinitas. Combinar as capacidades do material com as necessidades de fabrico, tal como acontece com todas as outras soluções de tecnologia avançada, é um ponto de partida essencial.

● Escudos térmicos
Numa atmosfera inerte, os compósitos de carbono/carbono (C/C) apresentam uma melhor resistência a altas temperaturas. A resistência e a rigidez, bem como a resistência à fratura, são caraterísticas importantes a considerar. Resistência à oxidação a alta temperatura, capacidades de fricção e condutividade térmica.

● Placas de carga
O momento fletor é calculado multiplicando o comprimento do vão pelo peso a suportar por oito. O momento fletor máximo seria de 12 x 600/8 = 900 libras-pé para uma viga que atravessa uma sala de 12 pés e suporta um peso de 600 lbs.

Elementos de aquecimento
A transferência de calor em qualquer compósito que consista numa disposição ortogonal de fibras dentro de uma matriz é controlada pelas condutividades térmicas dos dois componentes, pela sua fração de volume relativa e pela sua disposição geométrica.

Quando a matriz contém porosidade (fissuras ou poros), é necessário ter em conta uma terceira fase porque um poro é uma barreira ao fluxo de calor e a sua presença e distribuição tem um impacto significativo na transferência de calor. A combinação da condutividade térmica sólida e da condutividade radiativa fornece a condutividade térmica efectiva do compósito C/C em função da temperatura.

● E alvos de raios X
Os processos não destrutivos, como a tomografia de raios X, que podem apresentar não só informações sobre a densidade e a porosidade, mas também a visão 3D com identificação de poros fechados e abertos, bem como uma localização exacta destes defeitos, são de grande interesse para a indústria porque podem apresentar não só informações sobre a densidade e a porosidade, mas também a visão 3D com identificação de poros fechados e abertos, bem como uma localização exacta destes defeitos, são de grande interesse para a indústria.

Para destacar claramente as fissuras e os buracos, foi utilizada a tomografia de raios X para reconstruir a microestrutura de um compósito de carbono/carbono (C/C).

Os bicos de foguetões têm de suportar um aumento de temperatura extremamente rápido numa atmosfera altamente corrosiva, mantendo um elevado grau de integridade.
O conflito entre o transporte da reação e a transferência heterogénea de massa, associado às diferenças de reatividade entre as fases constituintes, é abordado na modelação da fusão de compósitos de carbono/carbono (C/C) utilizados como peças quentes de motores de foguetões.

Os compósitos de carbono/carbono (C/C) apresentam uma série de vantagens relativas, incluindo uma elevada relação entre as caraterísticas mecânicas e a densidade a altas temperaturas, uma baixa expansão térmica e um fabrico rentável de peças pequenas e grandes.

O fluxo no núcleo da tubeira é muito turbulento em condições de combustão de foguetões, o mesmo acontecendo com as camadas limite. Devido à elevada temperatura, as reacções homogéneas na fase gasosa ocorrem rapidamente e a mistura gasosa está sempre num estado de equilíbrio químico.

4. Compósitos de matriz polimérica reforçados com fibras (PMC) ou compósitos poliméricos

Os PMCs são constituídos por uma fase contínua de polímeros orgânicos e uma fase dispersa de fibras reforçadas. A resistência à fratura, a resistência à tração e a rigidez são todas controladas pelas fibras de reforço.

O policarbonato, o polipropileno e o polietileno são materiais termoplásticos comuns utilizados no fabrico de artigos de plástico médico, bem como na formulação de polímeros especializados para satisfazer aplicações específicas de dispositivos médicos.

Ao proporcionar os seguintes benefícios, os polímeros e os compósitos de matriz polimérica ajudaram a melhorar a qualidade da prestação de cuidados de saúde, ao mesmo tempo que salvaram inúmeras vidas: Facilitando a manutenção da esterilidade. Os polímeros possibilitam a produção de ferramentas e dispositivos descartáveis e económicos, incluindo seringas, cateteres e luvas cirúrgicas.

● dispositivos médicos;
● tais como scanners de ressonância magnética,
Scanners C,
Sofás de raios X,
Placas de mamografia, tabelas,
● ferramentas de alvo cirúrgico,
● cadeiras de rodas,
● próteses.

Porque é que o FRC é utilizado?

O betão reforçado com fibras tem uma maior resistência à tração em comparação com o betão não reforçado. Melhora a durabilidade do betão a longo prazo. Diminui a propagação de fissuras e melhora a resistência ao impacto.

O betão reforçado com fibras aumenta a resistência ao congelamento e ao descongelamento. Consiste em cimento, argamassa ou betão misturado com fibras apropriadas que são descontínuas, distintas e uniformemente distribuídas.

As fibras são normalmente utilizadas no betão para evitar a fissuração causada pela retração do plástico e pela retração por secagem. Também limitam a permeabilidade do betão, o que resulta numa menor infiltração de água.

● Resistência à tração
A distribuição e a orientação das fibras de aço no interior da matriz de betão determinam o comportamento à tração do betão reforçado com fibras de ultra-alto desempenho (UHPFRC).

O desenvolvimento do betão reforçado com fibras de ultra elevado desempenho (UHPFRC) é o resultado de anos de estudo sobre a forma de aumentar o desempenho do betão de elevada resistência à tração.

A presença de fibras de aço é o elemento mais importante que controla o comportamento à tração do UHPFRC. A adição de fibras de aço ao UHPFRC aumenta a sua flexibilidade, força e resistência à fratura.

Aumenta a durabilidade do betão
A capacidade de sobreviver durante muito tempo sem degradação visível é designada por durabilidade. Uma substância duradoura beneficia o ambiente ao poupar recursos, diminuir os resíduos e reduzir o efeito ambiental da manutenção e substituição.

O desenvolvimento de materiais de construção de substituição esgota os recursos naturais e tem o potencial de poluir o ar e a água. A durabilidade do betão pode ser caracterizada como a sua capacidade de lidar com a corrosão, os danos químicos e a abrasão, preservando as qualidades de engenharia desejadas.

Reduz o crescimento de fissuras e aumenta a resistência ao impacto
As fissuras são um problema porque permitem a possibilidade de problemas de humidade e de corrosão das armaduras, o que reduz a capacidade de carga da estrutura. Quando o betão fissura, a durabilidade da estrutura também é afetada.

Nas construções de betão armado, o desenvolvimento de fissuras é um problema prevalecente que reduz a resistência da estrutura. Quando o betão parte, as pressões de tração são suportadas pela armadura de tração e não pelo betão.

Utilizando um reforço adequado, a largura das fissuras pode ser restringida, e uma opção é combinar o reforço de tração com o reforço de fissuras. O objetivo do reforço é espalhar as fracturas ao longo da secção transversal, resultando num grande número de fissuras menores em vez de algumas fissuras maiores.

O betão reforçado com fibras melhora a resistência contra o congelamento e o descongelamento
O ciclo gelo-degelo é a principal fonte de danos nas estruturas de betão e tijolo. A água preenche os espaços vazios de um material sólido e poroso, congela e expande-se, causando danos provocados pelo gelo-degelo. Só um selador de betão de qualidade pode proteger o seu betão dos danos causados pelo gelo/degelo.

Tipos de fibras mais frequentemente utilizadas em FRC

Fibra de aço para betão FRC
O betão de cimento simples é reconhecido por ter fracas caraterísticas de tração, tornando-o vulnerável à flexão em elementos estruturais. Para evitar a fissuração do betão, especialmente em construções de retenção ou transporte de água, o betão estrutural deve ser concebido como um segmento não fissurado.

A utilização de reforço de fibras de aço no betão melhora a capacidade dos elementos estruturais para suportar grandes pressões. As fibras de aço no betão aumentam a sua durabilidade sob todos os tipos de tensão. Para melhorar a resistência à tração dos edifícios de betão, o betão reforçado com fibras de aço oferece uma maior resistência à fissuração e à propagação de fendas.
Parques de estacionamento, parques infantis, pistas de aeroportos, caminhos de circulação, hangares de manutenção, estradas de acesso e oficinas são exemplos de utilização de pavimentos de betão com fibra de aço.

● Fibra PP para FRC
Trata-se de um polímero sintético à base de hidrocarbonetos. O betão reforçado com fibras de polipropileno (PPFRC) é constituído por fibras de polipropileno muito curtas e discretas que actuam como reforço interno para melhorar as propriedades do betão. Quando colocadas numa matriz de betão, têm de ser misturadas durante um período de tempo mais longo para garantir uma dispersão óptima das fibras na mistura de betão.

● Macrofibra para FRC
As macrofibras, também conhecidas como fibras estruturais, são construídas para suportar cargas e, por isso, são utilizadas para substituir o reforço convencional em aplicações não estruturais, bem como para reduzir ou eliminar a fissuração precoce e tardia.

Estas fracturas espalhar-se-iam pela superfície da estrutura se as macrofibras não fossem incluídas na conceção da mistura, resultando normalmente em falhas. Quando as macrofibras são incluídas na conceção da mistura, unem os dois lados da fissura, impedindo a propagação da fratura. O design estriado ou escalonado proporciona uma maior aderência ao betão, razão pela qual é utilizado.

● Fibra PVA para FRC
As fibras de PVA (álcool polivinílico) são fibras monofilamentares que se espalham pela matriz de betão, formando uma rede de fibras multidirecional que controla a retração, resiste à abrasão e protege contra a expansão e contração térmicas. Podem ser utilizadas em vez de malha de arame soldado e vergalhões como reforço principal.

Malha de fibra para betão reforçado com fibra
Em vez de utilizar malha de arame, o betão com malha de fibra, também conhecido como betão reforçado com fibra, utiliza fibras como um dos componentes da conceção da mistura. A malha de fibra é um substituto mais recente da malha de arame tradicional. Durante o processo de mistura, estas fibras são adicionadas ao betão fresco.

Este betão com fibras é vertido e solidificado no local de construção da mesma forma que o betão normal. Este betão é simples de trabalhar e está a melhorar a forma como os pavimentos são feitos.

Quais são as 3 melhores fibras para betão?

Microfibras sintéticas

Nas primeiras 10 horas após o vazamento, o betão de microfibras contendo fibras de polipropileno diminui eficazmente o comportamento de retração precoce. A razão para este facto é que estas fibras podem absorver alguma água e, por conseguinte, abrandar o processo de evaporação. . Estas fibras funcionam melhor na redução das fracturas por retração plástica e são normalmente utilizadas em ligação com o reforço do betão.

Para reduzir a fissuração por retração do plástico
A evaporação e a absorção são duas formas através das quais o betão fresco absorve água, resultando em retração plástica. Para a aplicação pretendida, mantenha o teor total de água da mistura de betão tão baixo quanto possível.

Isto pode ser conseguido através da utilização de uma elevada percentagem de agregados duros e sólidos, sem revestimentos de argila, bem como de aditivos redutores de água de gama média ou elevada.

Fibras metálicas/Fibras de aço

Os pavimentos de betão com fibras de aço podem reduzir as fracturas no betão endurecido e proporcionar a máxima resistência a cargas severas, tanto dinâmicas como estáticas.

As fibras de aço oferecem uma variedade de benefícios, incluindo:

• 1. O betão tem uma maior capacidade de carga.
  2. A espessura da laje de betão está a ser reduzida.
  3. As fissuras no betão não têm qualquer efeito sobre a capacidade de carga.
  4. A durabilidade é aumentada.
  5. Manutenção de baixo custo
  6. A flexibilidade foi melhorada.

Os meios de fibra metálica são utilizados em aplicações de filtros de líquidos e de ar que exigem muita resistência ao calor e aos produtos químicos. Podem ser soldados em formas de filtro de alta resistência. Estão disponíveis filtros de fibra metálica laváveis e reutilizáveis. Existem numa variedade de diâmetros e são feitos de vários metais puros e ligas. As fibras podem ser utilizadas isoladamente para diversos fins, ou podem ser transformadas noutros produtos através de vários processos de fabrico de têxteis.

1. Para controlar a largura das fissuras no betão endurecido
2. Macrofibras sintéticas/fibras estruturais

As macrofibras sintéticas não enferrujam.

Como resultado, não se formam manchas de ferrugem na superfície das macrofibras. Além disso, quando são permitidas maiores deformações, as macrofibras sintéticas podem ser utilizadas eficazmente em aplicações como revestimentos temporários para minas.

1. Para suportar a carga e, por conseguinte
2. Substituir o reforço tradicional em certas aplicações não estruturais
3. Minimizar ou eliminar a fissuração precoce e tardia.

Muito para a partilha de FRC e tipos de fibra. Para mais blogues, visite: https://fiberego.com/blog/.