[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.

[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.

[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.