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[pt] ESTUDO DA INTERFACE DE FIBRAS DE CURAUÁ EM DIFERENTES MATRIZES CIMENTÍCIAS / [en] STUDY OF THE INTERFACE OF CURAUÁ FIBERS IN DIFFERENT CEMENTITIOUS MATRICESWENA DE NAZARE DO ROSARIO MARTEL 23 June 2020 (has links)
[pt] O presente trabalho apresenta um estudo do comportamento mecânico e de interface de compósitos cimentícios reforçados com tecido unidirecional de fibra de curauá. Os compósitos foram produzidos com matrizes constituídas de adições minerais pozolânicas distintas: sílica da casca de arroz, cinza do bagaço de cana e metacaulim. Realizou-se o tratamento superficial da fibra com impregnação de dois materiais abrasivos em adesivo époxi: óxido de alumínio e areia. As propriedades reológicas e mecânicas das matrizes, foram obtidas através de ensaios de consistência Flow table e resistência à compressão, respectivamente. Para a análise da reatividade das adições, realizaram-se ensaios de índice de atividade pozolânica, balizados em princípios químicos e mecânicos. A avaliação do desempenho mecânico e micro-estrutural dos compósitos foi feita por meio de ensaios de tração direta e flexão a quatro pontos. A morfologia e comportamento mecânico da fibra, mecanismos de interação fibra-matriz e características da zona de transição interfacial (ITZ) foram verificados mediante imagens de microscópio eletrônico de varredura (MEV), ensaios de pull-out e de tração direta do filamento e do tecido. Os resultados indicaram que é possível a produção de compósitos de alto desempenho com reforço de fibra natural. Em específico, o metacaulim viabilizou compósitos com as melhores performances mecânicas e características de interface, sendo a matriz selecionada para o reforço com as fibras tratadas. O tratamento da superfície mostrou-se eficaz no aumento da rigidez da fibra e, por consequência, do tecido. Além de melhorar a aderência fibra-matriz e torná-la hidrofóbica. No entanto, a alta aderência atingida conferiu aos compósitos a redução da ductilidade e tenacidade, juntamente com a melhoria da resistência à flexão. Neste trabalho, objetivou-se apresentar alternativas de tecnologias renováveis, de baixo custo e impacto ambiental, fatores chaves no desenvolvimento de materiais de construção civil, através do aprofundamento do estudo do reforço de fibra de curauá, e do desempenho de diferentes resíduos agroindustriais empregados na matriz, juntamente com os respectivos tratamentos superficiais na fibra. / [en] The present work presents a study on the mechanical and interfacial behavior of cementitious composites reinforced with unidirectional curauá fabric. The composites were produced with matrices made of distinct pozzolanic mineral additions: rice husk silica, sugarcane bagasse ash and metakaolin. The surface treatment of the fiber was carried out with impregnation of two abrasive materials in epoxy adhesive: aluminum oxide and sand. The rheological and mechanical properties of the matrices were obtained through tests of consistency, flow table, and compressive strength, respectively. For the reactivity’s analysis of the additions, pozzolanic activity index tests were performed, based on chemical and mechanical principles. The evaluation of the mechanical and microstructural performance of the composites was done by means of direct tensile tests and four-point bending. The morphology and mechanical behavior of the fiber, fiber-matrix interaction and interfacial transition zone (ITZ) characteristics were verified by scanning electron microscopy (SEM) images, pull-out and direct tensile tests of the filament and fabric. The results indicated that it is possible to produce high performance composites with natural fiber reinforcement. Specifically, the use of metakaolin resulted in composites with the best mechanical performances and interface characteristics, and the matrix was selected for the reinforcement with the treated fibers. The surface treatment proved to be effective in increasing fiber stiffness and, consequently, the fabric, in addition to improving fiber-matrix bond, rendered it a hydrophobic behavior. However, the high bond achieved gave the composites the reduction of ductility and toughness, along with the improvement of flexural strength. The objective of this study was to present alternatives to renewable technologies, low cost and environmental impact, key factors in the development of civil construction materials, through the deepening of the study of fiber reinforcement of curauá, and the performance of different agroindustrial residues used in together with the respective surface treatments on the fiber.
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[en] CURAUÁ AND SISAL FIBERS AS REINFORCEMENT IN SOIL MATRIX / [pt] FIBRAS DE CURAUÁ E SISAL COMO REFORÇO EM MATRIZES DE SOLOANDRE RICARDO ALVES GUEDES PINTO 20 August 2008 (has links)
[pt] A insustentabilidade da construção civil tem motivado a
busca, nas últimas três décadas, de materiais e tecnologias
que envolvam menores quantidades de energia, gerem menos
resíduos e poluentes. O Grupo de Pesquisa de Materiais e
Tecnologias Não-Convencionais da PUC-Rio tem dedicado
esforços neste sentido, gerando e divulgando conhecimento
sobre materiais ecológicos que sejam, acessíveis à
população de baixa renda e menos dependentes de tecnologias
e indústrias multinacionais. Dentre estas tecnologias
alternativas, citam-se as construções com terra, por
apresentarem baixo consumo energético e emissão de
poluentes, além da matéria prima (solo) estar disponível
abundantemente para uso. Assim, é uma solução eficaz para o
combate aos problemas ambientais e as desigualdades
sociais. Porém, para que as construções sejam resistentes e
duráveis, métodos de estabilização são utilizados com
freqüência. Esta dissertação avaliou a influência da adição
de fibras vegetais (curauá e sisal) em matrizes de
solo, as fibras possuem comprimento de 25 e 35 mm,
adicionados em 0,5% e 1%, em peso de solo seco, juntamente
com adições de 4 e 6% de cimento. Sob carregamento
estático, são moldados e extraídos espécimes cilíndricos
(50x100 mm), assim, ensaios comuns a argamassas são
utilizados para avaliar a resistência das misturas. Os
resultados indicam a potencialidade do processo de
compactação desenvolvido. A estabilização química acresceu
na rigidez e resistência final dos compósitos. A
estabilização mecânica conduziu a espécimes de menor
porosidade e juntamente com a estabilização física
proporcionou o enrijecimento das misturas. Observa-se que
as fibras melhoraram a capacidade de absorção de
energia pós-fissuração, impedindo a ruptura frágil das
matrizes. / [en] The development of low cost and energy, saving construction
materials such as Bamboo, vegetable fibers soil and
different types of residues has been the subject of
extensive research since 1979 at PUC-Rio. These materials
are now called the Non-Conventional Materials and
Technologies (NOCMAT) are investigated in order to
substitute the industrialized materials which have
contributed significantly to the climate change of our
globe. It is now well established that the most commonly
used construction material Portland cement is
one of the most polluting one and its use needs to be
reduced or to be substituted. In addition with the
expansion of the centralized industrialized materials the
gap between poor and rich is becoming wider and wider.
Stabilized earth construction has been studied by NOCMAT
group. This thesis presents the recent results of an
investigation into the behavior of stabilized soil using
vegetable fibers and/or cement. The considered variables in
this research program are: the influence of
two types of vegetable fiber, Curauá and Sisal, as
reinforcement in two types of soil matrix, Clayey and Sandy
soils. The considered fibers were of 25 and 35 mm length,
with weight fractions of 0,5% and 1%, in relation to soil
dry weight. The studied chemical stabilizers were 4% and 6%
of cement in relation to dry soil weight. Cylindrical
specimens of the size 50x100 mm were used to establish the
compression behavior and the tensile strength through
diagonal compression tests. The results indicate that the
process of soil compacting is an effective method and
the chemical stabilization increased the rigidity and the
strength of the composites. It was found that the vegetable
fibers have improved the postcracking behavior of the
developed composites.
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[en] CEMENTITIOUS COMPOSITES REINFORCED WITH CURAUÁ FIBERS / [pt] COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE CURAUÁMARCELO DE SOUZA PICANCO 29 August 2006 (has links)
[pt] A busca por materiais alternativos que possam substituir
as fibras de amianto,
compondo o fibro-cimento, tem-se tornado objeto de estudos
recorrentes. As fibras
vegetais surgem como opção econômica, salubre e
ecologicamente adequada. O
objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento da
adição da fibra de curauá em
compósitos cimentícios, visando substituir o amianto. Essa
fibra mineral é bastante
conhecida pelos danos que provoca à saúde humana, já tendo
sido banida em muitos
países industrializados. Desde 1979, o Grupo de Pesquisas
em Materiais não
Convencionais da PUC-Rio tem desenvolvido trabalhos sobre
a aplicação das fibras
vegetais, disponíveis em abundância no Brasil, na
fabricação de componentes para a
construção civil, visando, principalmente, a produção de
habitação popular. A fibra
de curauá é de uso popular, na região conhecida como Baixo-
Amazonas, oeste do
Estado do Pará, na manufatura de cordas, cestas e tapetes,
já existindo os primeiros
plantios em escala comercial. Pouco conhecida nas demais
regiões do país, a fibra de
curauá ainda carece de estudos específicos sobre suas
propriedades físicas, químicas e
mecânicas, que possibilitem sua aplicação segura em
compósitos para a construção
civil. Nesse trabalho, foram estudadas as propriedades
físicas, mecânicas e microestruturas
das fibras de curauá, bem como de compósitos cimentícios
que as tiveram
como reforço. Buscou-se comparar o desempenho das fibras
de curauá e de seus
compósitos, com as fibras e compósitos de amianto e de
outras fibras vegetais, tais
como sisal, coco e juta. Os dados das fibras de sisal e
coco, tomados para efeito de
comparação, foram oriundos de trabalhos anteriores do
mesmo grupo de pesquisas da
PUC-Rio. Para as fibras de juta e compósitos cimentícios
com reforço de juta e de
sisal, foram obtidos dados através de ensaios realizados
no escopo desse trabalho. Os
resultados mostraram que a fibra de curauá possui
características físicas e mecânicas
que as habilitam à aplicação como reforço de matrizes
cimentícias, principalmente quando for almejada uma maior
ductilidade e capacidade de resistência após a
fissuração da matriz. / [en] In recent years, there has been an intense search
worldwide for an alternative
material, which can substitute the asbestos fibre, a
component of the asbestos cement,
which has been found to be hazardous to human and animal
health and has been
banned already in many countries. Since 1979 the Non-
conventional Materials
Research Group of PUC-Rio has carried out works on the
application of vegetable
fibres, available in abundance in Brazil, for the
fabrication of construction
components, aiming mainly at the fabrication of popular
housing. The curaúa fibre
has been studied as it is already of popular use in the
manufacturing of ropes, baskets
and carpets in the region, known as Baixo Amazonas, in the
state of Para, where the
first plantations have been organized on a commercial
scale. In this work, the
physical, mechanical and micro-structural properties of
the curauá fibres, as well as
their application as a cimenticious matrix reinforcement,
have been studied. The
performance of curauá fibres and its composites was
compared with other vegetable
fibres, such as sisal, coconut and jute, as a substitute
for asbestos fibres and its
composites. The data on sisal and coconut fibres from
previous works by the same
research group at PUC-Rio was considered for comparison.
The behaviour of jute
fibres, as well as cimenticious composites, reinforced
with jute and sisal fibres, have
also been studied in this work. The results have shown
that the curauá fibre has good
physical and mechanical characteristics that make it
suitable to be used as
reinforcement of cimenticious matrices, with a high
ductility and post-cracking
resistance capacity.
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