[pt] O objetivo deste trabalho foi a análise macro-mecânica do comportamento da terra como argamassa para revestimentos de terra. Não foram encontradas referências a estudos semelhantes a este, tratando-se portanto de um estudo pioneiro, no Brasil e no exterior. Os revestimentos foram aplicados em um substrato de terra batida de 50 e 30 cm de altura e de largura, respectivamente. Foram analisados revestimentos fabricados com 17,5%, 12%, 9% e 6% em peso de argila em relação ao material seco para dois solos distintos: Tassin (ilítico) e Rochechinard (caulinítico). Como revestimento de referência, foi fabricada uma argamassa de cal e areia (1:3). Além disso, foi avaliado o efeito da inclusão de duas fibras existentes no mercado: fibras curtas de sisal (Agave sisalana), naturais do Brasil, e resíduos de fabricação de fibras curtas de cânhamo (Cannabis sativa), provenientes da França. Tais fibras foram empregadas somente em corpos-deprova de Rochechinard com 17,5% e 12% em peso de argila em relação ao material seco, e adicionadas ao solo em uma porcentagem de 0,5% do peso do solo seco, com as mãos. Sisal possui seção circular com valores médios de 0,15 mm de diâmetro e 40 mm de comprimento; cânhamo é considerado como seção retangular de 2x5 mm de área e comprimento de 20 mm. Para todos os revestimentos foram realizadas observações visuais in situ da retração. Em seguida, os revestimentos foram ensaiados ao cisalhamento através da adição de 250 g, até a ruptura, a cada 30 s em um quadro retangular de madeira, que era pendurado nas amostras. No laboratório, a retração restringida em 4 lados e a resistência à flexão foram testadas em amostras prismáticas. Foi observado que tanto a retração quanto a resistência à flexão aumentam com o teor de argila. Além disso, os compósitos de solo com sisal apresentaram, em geral, maiores resistências àqueles em que houve emprego de cânhamo. / [en] This work analyzes the macro-mechanical behavior of earth when it is used as a raw material for finishing. It is a pioneer study in Brazil and abroad. The finishings were applied on a rammed earth wall of 50 of height and 30 cm of width. Finishings fabricated with four different clay contents (17,5%, 12%, 9% and 6% by weight of clay in relation to the dry material) were analyzed for two different soils. Each one of these soils has a predominant type of clay: Tassin (with illite in greater quantity) and Rochechinard (with kaolinite in greater quantity). As a reference finishing, it was fabricated a mortar of lime and sand (1:3). Furthermore, the behavior of two fibers was evaluated: short sisal fibers (Agave sisalana), natural from Brazil, and residue from the manufacture of short hemp fibers (Cannabis sativa), from France. These fibers were used only in samples of Rochechinard with two clay contents (17.5% and 12% by weight of clay in relation to the dry material). The fibers were added to the soil on a percentage of 0.5% by weight of dry soil, manually. Sisal has circular section with average values of 0.15 mm of diameter and 40 mm long; hemp fiber is considered as a rectangular section with 2 mm of height, 5 mm of width and 20 mm long. For all finishings, visual observations of shrinkage were performed in situ. Those finishings with higher clay content dropped from the support. The finishings which did not fell were tested in shear. For this, a load of 250 g was added, until rupture, in every 30s on a rectangular wood frame (600 g weight), that was hung in the samples. In laboratory, linear shrinkage and flexural strength were tested on prismatic samples. It was observed that both shrinkage and flexural strength increase with clay content. Regarding the addition of fibers, it was found that the composites fabricated with sisal had generally better results than those with hemp.

[pt] A presente tese estuda as propriedades de curta e londa duração de argamassas de cimento reforçadas com fibras de coco e sisal. O trabalho experimental visou a determinação das propriedades físicas e mecânicas do reforço e o estudo da influência do tipo, fração volumétrica e tamanho de fibra, orientação e composição da matriz nas propriedades mecânicas do compósito. Estudos foram executados com o objetivo de se determinar a influência do reforço na retração plástica, com e sem restrições, das matrizes de argamassa. Fissurações resultantes da imposição das restrições e o fenômeno de cicatrização das fissuras foram também investigados. O modo de ruptura e as propriedades de aderência interfacial fibra-matriz foram determinados através de ensaios de arrancamento. As propriedades de longa duração dos compósitos foram determinadas através dos ensaios de fluência, retração e durabilidade. A influência da adição de várias frações volumétricas e tamanhos de fibras na fluência das matrizes de argamassa foi determinada usando-se corpos de prova, selados e não selados, submetidos a uma pressão de 14,4 MPa durante um período de 210-350 dias. Recuperações das deformações elásticas foram monitoradas por um período de 56-180 dias. A influência dos tipos de fibra, fração volumétrica, tamanho de fibra, tipo de cura, traço da argamassa e substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto forno na estabilidade dimensional das matrizes de argamassa foi determinada com o uso de ensaios de retração por um período de 320 dias. A durabilidade das fibras de coco e sisal, imersas em soluções alcalinas de hidróxido de cálcio e de sódio e em água de torneira, foi determinada através da realização de ensaios de resistência à tração em idades variando de 30-420 dias. A durabilidade das argamassas reforçadas com fibras naturais após 320-360 dias imersas em água, expostas a ciclos de molhagem e secagem bem como ao ambiente natural foi determinada através de resultados de ensaios de flexão e de observações de imagens obtidas com o uso de microscopia eletrônica. Um mapeamento de elementos químicos foi realizado com o objetivo de se verificar possíveis migrações de produtos da matriz de cimento Portland para o lúmen e paredes das fibras. Tratamentos para garantir a durabilidade dos compósitos foram estudados, a saber: (a) modificações na matriz através da substituição parcial do cimento Portland por micro-sílica e escória de alto orno; (b) carbonatação da matriz de cimento Portland; (c) imersão das fibras em micro-sílica líquida antes de serem incorporadas à matriz de cimento Portand. / [en] This thesis studies both the short-term and long- term behaviour of sisal and coconut fibre reinforced mortar composites.The experimental work involved extensive laboratory testing to determine the physical and mechanical properties of the fibre reinforcement and to study the influence of fibre type, volume fraction, fibre length, fibre arrangement and matrix composition on the mechanical properties of the composite.Studies were also made to determine the influence of fibre reinforcement in controlling free and restrained shrinkage during the early age of mortar mixes. Cracking due to restraint and the phenomenon of crack self-healing were also investigated. The mode of failure and the properties of the resistance to fibre-matrix interfacial bonding were determined using the single fibre pull-out test.The long-term properties of the sisal and coconut fibre reinforced-mortar composites were assessed throughout creep, shrinkage and durability tests. The influence of the addition of sisal and coconut fibres, of various volume fraction and lengths, on the creep of a mortar matrix was determined using sealed and unsealed specimens subjected to a pressure of 14.4 MPa over a period of 210-350 days. Recovery strains were recorded for a period of 56-180 days.The influence of fibre types, volume fraction, fibre lengths, cure types, mix proportions and replacement of OPC by slag and silica fume on the dimensional stability of mortar matrices was determined using drying shrinkage tests for a period of 320 days. The durability of sisal and coconut fibres exposed to alkaline solutions of calcium and sodium hydroxide and stored in tap water was measured as strength loss over a period of 420 days. The durability of fibre-reinforced mortars after 320 to 360 days, stored under water, exposed to cycles of wetting and drying as well as to the natural weather,was assessed from results of flexural tests and from observations of the photomicrographs obtained using backscattered imaging and secondary electron imaging. Dotting maps of chemical elements were obtained in order to verify possible migration of cement products from the matrix to the lumen and voids within of the fibres. Treatments to enhance the durability performance of the composites were studied,including: (a) modifications to the matrix through the replacement of Portland cement by undensified silica fume and by blast-furnace slag; (b) carbonation of the cementitious matrix and (c) immersion of the fibres in slurry silica fume prior to being incorporated into the Portland cement matrix.

[pt] O desenvolvimento de tecnologias que utilizem energias limpas e a gestão integrada dos resíduos domiciliares e industriais visando uma reengenharia nos conceitos sócio-empresariais é uma necessidade urgente. A sociedade, principalmente nos países desenvolvidos, prioriza produtos de empresas que possuam atividades socialmente corretas. A indústria da construção civil, como uma das maiores geradoras de resíduos, podendo chegar a 3000 kg/hab.ano, não pode se eximir desta atitude. Uma vez que consome grandes quantidades de recursos naturais, um grande número de estudos para substituição de bens naturais não renováveis está sendo realizado nesse setor, aliando materiais convencionais com resíduos industriais e urbanos. Um dos materiais que vem sendo utilizado nestas pesquisas são as embalagens pós- consumo de PET ( polietileno tereftalato ), resíduos que estão atingindo percentuais cada vez maiores na composição do lixo urbano, com presença crescente no meio ambiente. Esse trabalho visa apontar uma nova perspectiva de utilização desse material, propondo a substituição parcial da areia natural, por material granulado oriundo de garrafas de PET, objetivando a produção de argamassas para uso na construção civil. No presente estudo, foram realizadas substituições nas proporções de 10, 30 e 50% , tendo sido observado a melhor possibilidade de utilização do percentual de 30%, devido a não ter apresentado perdas significativas na plasticidade e nas resistências a compressão e a tração. Foi possível concluir que o compósito obtido tem potencial para ser utilizado na confecção de artefatos de concreto, sem grande responsabilidade estrutural e em mobiliários urbanos, além de seu uso permitir uma economia significativa de volumes de areia lavada, um recurso natural cuja extração tem causado grandes danos ao ecossistema dos rios e suas margens. / [en] The development of technology that uses clean energy and the integrated management of domestic and industrial residues aiming at a new engineering in the social and company relationship, is a urgent necessity. The society, mainly in developed countries, are already giving priority to the products of companies that possess identity with socially correct activities. The industry of construction, as one of the larger generator of residues, that produces around 3000kg/hab.year, and can not exempt of this purpose. Since the civil construction consumes great amount of natural sector resources, a large number of studies aiming at the substitution of natural sand, considered a non renewable material, is being carried out, particularly by, mixing conventional material with industrial and urban residues. The material used in these this study, was granulated PET (polyethylene tereftalate), obtained from beverage bottles, residues that are reaching a high percentage in the composition of the urban wastes. The objective of this research aimed at create a new perspective for construction materials, by crushing bottles of PET and using the produced material as a substitute of the natural sands for production of mortar. In this study was used the PET/sand ratios of 10, 30 and 50%, being 30%, the best ratio observed, due to a still good workability, an acceptable compressive and tensile strengths. The innovation, proposed in this study for instance, in the production of pieces of concrete, without great structural value, and in urban furnitureleading to a significant economy of volumes of sands, a resource whose extraction has been caused great damages to the present ecosystem of the rivers and in its edges.

[pt] Esta dissertação trata da realização e comparação das diferentes configurações de aplicação de carga no Ensaio Brasileiro com discos de argamassa cimentícia. Desenvolvido por (Carneiro 1943) o ensaio brasileiro busca avaliar a resistência a tração dos materiais de maneira indireta. As configurações de ensaio estudadas são: aplicação direta de carga, utilização de ripas de madeira entre o disco e a máquina, utilização de tiras de papelão entre o corpo de prova e a máquina, emprego de mordentes de aço envolvendo o disco, utilização de barras de aço entre o disco e a máquina e uma mudança na geometria do disco com cortes retos nas extremidades superior e inferior do mesmo. Para analisar a abertura de fissuras, fotos foram tiradas ao longo do ensaio. Uma das faces do disco foi caracterizada com padrão pontilhado a fim de possibilitar a análise por meio de correlação digital de imagem (DIC) utilizando-se o programa GOM Correlate. A análise experimental de maneira geral foi satisfatória, exceto os resultados com o uso de mordentes de aço, pois as rigidezes iniciais dos discos ensaiados nessa condição de aplicação de carga foram bem distintas. Não foi possível a análise da abertura de fissura nos estágios iniciais por DIC. Além dos ensaios brasileiros, foram realizados ensaios de compressão uniaxial para obter as propriedades mecânicas do material, como módulo de elasticidade e coeficiente de Poisson. Realizou-se um estudo numérico para as condições de aplicação direta de carga e com o uso de mordentes de aço, a fim de avaliar a distribuição de tensões no corpo de prova e comparar com os resultados experimentais. Utilizou-se o programa Abaqus para a simulação numérica de elementos finitos com elementos de contínuo 2D e de interface para permitir a formação de fissuras. Em ambas as configurações de ensaio os resultados numéricos foram bastante próximos dos resultados experimentais. / [en] This study consists in the realization and comparison of the different configurations of the Brazilian test proposed in the literature. Developed by Carneiro (1943) the Brazilian test seeks to evaluate the tensile strength of materials indirectly. The tested configurations are: direct load application, use of wood slats between the disc and the machine, use of cardboard strips between the specimen and the machine, use of steel jaws surrounding the disk, use of steel bars between the disk and the machine and a change in the geometry of the disk with straight cuts on the upper and lower ends of the disk. In order to analyze the crack opening, photos were taken throughout test. One of the faces of the specimen was characterized with a speckled pattern to allow the analysis through the digital correlation of images performed using the GOM Correlate program. Experimental results were generally satisfactory, except for those with steel jaws, since the initial stiffness of the discs tested were quite different. It was not possible to visualize the appearance of cracks in the early stages of the tests through DIC analysis. In addition to the Brazilian tests, uniaxial compression tests were performed to obtain the mechanical properties of the material, such as modulus of elasticity and Poisson s ratio. A numerical study was performed with the boundary conditions of direct application of load and the use of steel jaws, in order to assess stress distribution and compare with the experimental results. The Abaqus program was used for numerical simulation. The disks were modeled with 2D continuum elements and interface elements represent the fractures. The numerical results were in good agreement with the corresponding experiments.