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La retracción es un fenómeno que afecta el proceso de fraguado y la vida útil del concreto con la aparición de fisuras; en los últimos años se han generado estudios y métodos para mitigarlo y controlarlo con el uso de diferentes productos y métodos. El desarrollo de infraestructuras viales con el uso de concreto como carpeta de rodadura, requiere de métodos para garantizar la durabilidad y disminuir las afectaciones por los esfuerzos incorporados por el uso, condiciones climáticas, base de soporte y restricciones de movimiento de la estructura. A pesar del conocimiento de este fenómeno, existe poco desarrollo técnico para medirla, estudiarla y controlarla. Por lo descrito anteriormente, surge la necesidad de investigar, ampliar el conocimiento y buscar métodos experimentales para medir y comprender el comportamiento de la contracción en el concreto usado en pavimentos. El proyecto de investigación académica busca evaluar los efectos de las fibras sintéticas recicladas de polipropileno en los ensayos de contracción- retracción plástica (ASTM C 1579), y se plantea la preparación de 3 diseños de mezclas con diferentes relaciones de fibras sintéticas recicladas y vírgenes. Existen otros métodos de evaluación (contracción libre y contracción restringida) para precisar los efectos de las fibras sintéticas en la aparición de fisuras en estado plástico y endurecido, quedarán propuestos para realizar las demostraciones en futuras investigaciones. / Use of synthetic fibers of recycled polypropylene to control the fissures generated by retraction in concrete pavements in Lima. The retraction is a phenomenon that affects the setting process and the life of the concrete with the appearance of cracks; In recent years, studies and methods have been generated to mitigate and control it with the use of different products and methods. The development of road infrastructures with the use of concrete as a rolling folder requires methods to guarantee durability and reduce the effects of the efforts incorporated by the use, climatic conditions, support base and movement restrictions of the structure. Despite the knowledge of this phenomenon, there is little technical development to measure, study and control it. As described above, the need arises to investigate, expand knowledge and seek experimental methods to measure and understand the behavior of contraction in the concrete used in pavements. The academic research project seeks to evaluate the effects of recycled synthetic fibers of polypropylene in the contraction-plastic shrinkage tests (ASTM C 1579), and the preparation of 3 designs of mixtures with different ratios of recycled and virgin synthetic fibers is proposed. There are other methods of evaluation (free contraction and restricted contraction) to specify the effects of synthetic fibers in the appearance of cracks in plastic and hardened state, will be proposed to perform the demonstrations in future research / Tesis

[ES] Los Nanotubos (CNTs) y Nanofibras de Carbono (CNFs) son materiales de nueva generación que tienen características mejores que los materiales convencionalmente utilizados. Los Nanotubos están formados por carbono, siendo su unidad elemental un plano de grafito enrollado cilíndricamente creando tubos de diámetro nanométrico. Por otro lado, las Nanofibras son materiales intermedios entre las habituales fibras de carbono y los CNTs, las cuales se han desarrollado con la finalidad de obtener fibras de carbono nanométricas y pudiendo reemplazar a los CNTs, de una forma más económica y pudiéndose obtener en grandes cantidades. Todo ello, ha llevado a que estos materiales susciten grandes intereses como consecuencia de sus variadas aplicaciones posibles, provocando que se haya trabajado en optimizar y trasladar su proceso de producción a nivel industrial y cada día sean más atractivos. La conveniencia de utilizar estos productos radica en sus excelentes propiedades mecánicas, alta conductividad térmica y eléctrica, así como buena estabilidad a altas temperaturas. Todo ello hace que este tipo de materiales sea muy interesante para ser empleado como refuerzo en matrices termoplásticas. Sin embargo, los materiales compuestos que se ha conseguido obtener hasta la fecha presentan unas propiedades muy inferiores a las inicialmente esperadas, debido a la naturaleza de los materiales y la elevada incompatibilidad existente entre la matriz polimérica y el nano-refuerzo. Ésta provoca la aglomeración de las partículas y la formación de una interfase polímeronanopartícula de malas propiedades mecánicas, donde la transferencia de tensión entre la matriz y el refuerzo no es efectiva. En busca de alternativas a esta problemática, el presente trabajo trata de evaluar como evolucionas distintas propiedades, como las mecánicas, térmicas, reológicas y/o eléctricas, en los materiales desarrollados tras la incorporación de distintas cantidades tanto de CNFs como de CNTs a una matriz de Polipropileno, mediante un proceso de mezclado en fundido o compounding. En un último estudio, se ha analizado cómo evolucionan las propiedades eléctricas o antiestáticas de estos materiales al ser sometidos a subsiguientes procesados con aportes térmicos (Tª) como son la extrusión de monofilamento y la posterior impresión 3D del mismo, para transformarse en una pieza final. / [CA] Els Nanotubs (CNTs) i Nanofibres de Carboni (CNFs) són una nova generació de materials que presenten unes propietats superiors als materials convencionalment utilitzats. Els CNTs són uns materials formats per carboni, on la unitat bàsica és un pla grafític enrotllat que forma un cilindre, formant uns tubs el diàmetre dels quals és de l'ordre d'alguns nanòmetres. Les CNFs per part seua, es consideren com a materials intermedis entre les fibres de carboni convencionals i els CNTs, desenvolupades a fi de produir unes fibres de carboni de grandària nanométrica alternatives als nanotubs, més econòmiques i amb la possibilitat de ser produïdes en grans volums. Tot això, ha portat al fet que aquests materials susciten grans interessos a causa de les seues múltiples possibles aplicacions, provocant que s'haja treballat a optimitzar i traslladar el seu procés de producció a nivell industrial i cada dia siguen més atractius. La conveniència d'utilitzar aquests productes radica en les seues excel·lents propietats mecàniques, alta conductivitat tèrmica i elèctrica, així com bona estabilitat a altes temperatures. Tot això fa que aquest tipus de materials siga molt interessant per a ser emprat com a reforç en matrius termoplàstiques. No obstant això, els materials compostos que s'ha aconseguit obtindre fins hui presenten unes propietats molt inferiors a les inicialment esperades, a causa de la naturalesa dels materials i l'elevada incompatibilitat existent entre la matriu polimèrica i el nano-reforç. Aquesta provoca l'aglomeració de les partícules i la formació d'una interfase polímer-nanopartícula de baixes propietats mecàniques, on la transferència de tensió entre la matriu i el reforç no és efectiva. A la recerca d'alternatives a aquesta problemàtica, el present treball tracta d'avaluar com evoluciones diferents propietats, com les mecàniques, tèrmiques, reològiques i/o elèctriques, en els materials desenvolupats després de la incorporació de diferents quantitats tant de CNFs com de CNTs a una matriu de Polipropilè, mitjançant un procés de barrejat en fos o compounding. En un últim estudi, s'ha analitzat com evolucionen les propietats elèctriques o antiestàtiques d'aquests materials en ser sotmesos a subsegüents processaments amb aportacions tèrmiques (Tª) com són l'extrusió de monofilaments i la posterior impressió 3D d'aquest, per a transformar-se en una peça final. / [EN] Nanotubes (CNTs) and Carbon Nanofibers (CNFs) are a new generation of materials that present superior properties to conventionally used materials. CNTs are materials made of carbon, where the basic unit is a rolled graphite plane that forms a cylinder, forming tubes whose diameter is of the order of a few nanometres. For their part, CNFs are considered as intermediate materials between conventional carbon fibres and CNTs, developed in order to produce nano-sized carbon fibres that are alternatives to nanotubes, cheaper and with the possibility of being produced in large volumes. . All this has led to these materials arousing great interest due to their multiple possible applications, causing work to be done to optimize and transfer their production process to an industrial level and become more attractive every day. The convenience of using these products lies in their excellent mechanical properties, high thermal and electrical conductivity, as well as good stability at high temperatures. All this makes this type of material very interesting to be used as reinforcement in thermoplastic matrices. However, the composite materials that have been obtained to date have much lower properties than those initially expected, due to the nature of the materials and the high incompatibility between the polymeric matrix and the nanoreinforcement. This causes the agglomeration of the particles and the formation of a polymer-nanoparticle interface with poor mechanical properties, where the transfer of tension between the matrix and the reinforcement is not effective. In search of alternatives to this problem, this work tries to evaluate how different properties evolve, such as mechanical, thermal, rheological and / or electrical, in the materials developed after the incorporation of different amounts of both CNFs and CNTs to a matrix. Polypropylene, through a melt mixing process or compounding. In a last study, it has been analysed how the electrical or antistatic properties of these materials evolve when subjected to subsequent processing with thermal inputs (Tª) such as the extrusion of monofilament and the subsequent 3D printing of it, to become a final piece . / Peris Abad, F. (2021). Desarrollo de materiales compuestos mediante la modificación de matrices de polipropileno por adición de nanofibras de carbono y nanotubos de carbono para su utilización en el sector textil [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165209 / TESIS

El presente proyecto trata del análisis de factibilidad para el establecimiento de una empresa de fabricación de indumentaria de seguridad e higiene de uso hospitalario, considerando una proyección de 5 años. Nuestra marca “HIDMED”, por sus siglas en inglés High Indumentary Design, expresa la alta calidad y el diseño que brindaremos con la indumentaria que produciremos. Los productos estarán dirigidos al sector salud, siendo nuestros clientes potenciales: Hospitales MINSA, ESSALUD, Centros Médicos y Clínicas Privadas de Lima y Callao, los cuales serán elaborados en tela no tejida de polipropileno con ligas en el borde para un buen ajuste y cobertura total que evita el contacto con el producto, su diseño impide la transferencia de agentes contaminantes físicos brindando seguridad, bienestar y comodidad al personal de salud. Estos son toca tipo tira y mascarilla plana. La oportunidad de negocio se basa luego de observar la escasez y barreras comerciales para estos productos en el país además del crecimiento de este mercado en los próximos años, otros factores a evaluar son el incremento de centros asistenciales tanto públicos como privados y varios factores micro y macro económicos los cuales nos indican que el crecimiento de la economía en el Perú nos brinda un entorno adecuado para la realización de este proyecto. Nuestra estrategia será de diferenciación al ofrecer ambos productos de mayor calidad acordes al mercado local que actualmente la competencia importa los productos en baja resistencia y calidad. / The present project deals with the feasibility analysis for the establishment of a company for the manufacture of safety and hygiene clothing for hospital use, considering a projection of 5 years. Our brand "HIDMED", for its acronym in English High Indumentary Design, expresses the high quality and design that we provide with the clothing that we will produce. The products will be directed to the health sector, being our potential clients: Hospitals MINSA, ESSALUD, Medical Centers and Private Clinics of Lima and Callao, which will be made of non-woven polypropylene fabric with garters on the edge for a good fit and full coverage that avoids contact with the product, its design prevents the transfer of physical contaminants providing safety, well-being and comfort to health personnel. These are Tap type strip and Flat mask. The business opportunity is based on observing the scarcity and trade barriers for these products in the country as well as the growth of this market in the coming years, other factors to be evaluated are the increase of both public and private assistance centers and several micro and economic macro which indicate that the growth of the economy in Perú gives us an adequate environment for the realization of this project. Our strategy will be of differentiation by offering both products of higher quality according to the local market that currently the competition imports the products in low resistance and quality. / Trabajo de investigación

[pt] A utilização de barras de polímero reforçado por fibras de vidro (glass fiber reinforced polymer, GFRP, em inglês) como reforço de estruturas de concreto armado, vem ganhando popularidade principalmente devido à sua resistência à corrosão e resistência mecânica. Entretanto, seu baixo módulo de elasticidade pode acarretar em problemas na estrutura em serviço, como grandes aberturas de fissuras e deflexões quando comparado com concreto armado por barras de aço. No presente estudo, um programa experimental foi realizado com o objetivo de avaliar a influência da adição de 10 kg/m3 de fibras de polipropileno (PP) em elementos de concreto armado por barras de GFRP submetidos à tração direta e flexão. Caracterização mecânica e ensaios de arrancamento (pullout) foram realizados para avaliar as propriedades dos materiais constituintes e de sua interface, respectivamente. A formação e evolução das fissuras, bem como o efeito de enrijecimento à tração no material proposto, foram avaliados por meio de ensaios de tração direta em prismas de concreto armado. Ensaios de flexão em quatro pontos foram realizados para investigar o desenvolvimento da deflexão com o carregamento, o padrão de fissuração e o comportamento momento-curvatura dos espécimes. Correlação de imagem digital (digital image correlation, DIC, em inglês) foi utilizada para monitoramento de deformações, distâncias e aberturas de fissuras relevantes para a análise. Por fim, os resultados dos ensaios de flexão foram comparados com um modelo analítico. Uma redução considerável da abertura de fissuras e um melhor comportamento de múltipla fissuração foi observado para os espécimes com adição de fibras, além de um pequeno acréscimo de rigidez à flexão. / [en] Glass-fiber reinforced polymer (GFRP) bars have been more often used in reinforced concrete (RC) structures mainly due to superior corrosion resistance and mechanical strength. However, the low modulus of elasticity leads to serviceability issues such as wider crack openings and larger deflections when compared to conventional RC. To improve the performance and allow for a more effective use of GFRP reinforcement, the addition of randomly disperse short polypropylene fibers (PP) to the concrete matrix is proposed. In the present study, an experimental program intending to investigate the flexural and tensile behavior of concrete members reinforced with GFRP bars and 10 kg/m3 of PP is carried out. Mechanical characterization and pull-out tests were carried out respectively to characterize the materials and interface between GFRP bar and concrete. Crack formation and growth, and tension stiffening effect in the proposed construction material were investigated by tension tests in reinforced concrete prisms. Four points bending tests were performed to evaluate the mid-span deflection, crack opening and moment-curvature relationship of the specimen. Digital image correlation was used to gather information about relevant data. It was proposed an analytical model to compare the results obtained in bending tests. A considerable reduction in crack openings, a better multiple cracks behavior and a slightly stiffer behavior was obtained due to fiber addition.

LIBS é um método baseado na espectrometria de emissão óptica que emprega a microamostragem por ablação por laser e formação de um microplasma para a determinação dos elementos químicos presentes na amostra. Neste trabalho, o método foi avaliado para a análise de embalagens plásticas produzidas com polietileno de alta densidade e polipropileno. A construção de curvas de calibração com amostras dos polímeros contendo diferentes concentrações de Cd, Cr e Pb e a determinação desses analitos, assim como os efeitos da taxa de repetição do laser, número de pulsos, fluência e diâmetro de focalização foram estudados. O sistema LIBS utilizado foi composto por um laser pulsado de Nd:YAG operando a 064 nm, com pulsos de 5 ns e máxima energia de 360 mJ/pulso. Os sinais de emissão foram coletados por um conjunto de lentes acoplado por fibra óptica ao espectrômetro com montagem Echelle e detector ICCD. Os parâmetros instrumentais foram ajustados em 10 pulsos acumulados, 2 \'mü\'s de atraso e 6 \'mü\'s de integração. O software ESAWIN, o banco de dados de espectros atômicos e iônicos do NIST e algoritmo desenvolvido em ambiente MATLAB® foram utilizados para aquisição e tratamento dos dados. A avaliação da topografia das crateras nas placas dos polímeros foi feita por perfilometria e microscopia eletrônica de varredura, que proporcionaram informações úteis para a caracterização das crateras. As massas removidas das placas de polietileno de alta densidade e de polipropileno foram calculadas a partir dos volumes das crateras obtidos pelas análises perfilométricas. A taxa de repetição e número de pulsos do laser tiveram efeitos marcantes na ablação dos polímeros, e as principais causas foram atribuídas ao grau de cristalinidade, à temperatura de fusão cristalina (Tm) e à temperatura de transição vítrea (Tg). Os resultados desta tese indicaram que diâmetros de focalização da ordem de 600 \'mü\'m e fluências entre 50 e 85 J cm-2 podem ser recomendados para análises de PEAD e PP por LIBS com laser de Nd:YAG@1064 nm (pulsos de 5 ns) e taxa de repetição de 10Hz. Nessas condições, as curvas de calibração obtidas apresentaram boa correlação. Identificaram-se três amostras contaminadas por Cd, Cr e Pb dentre 60 embalagens plásticas analisadas. A comparação dos resultados obtidos por LIBS e ICP OES apresentou concordâncias e algumas diferenças significativas (teste t ao nível de 95% de probabilidade) que foram associadas a efeitos de matriz observados na análise dos polímeros por LIBS / LIBS is an optical emission spectroscopy technique that employs a laser for micro sampling and induction of a plasma for determination of chemical elements in a sample. In this work, LIBS was evaluated for the analysis of plastic packaging produced with high density polyethylene (HDPE) and polypropylene (PP). Plates of these polymers with different concentrations of Cd, Cr and Pb were prepared for evaluating the effects of laser repetition rate, number of pulses, fluence and laser focusing as well as for building the analytical calibration curves. The LIBS system was designed by using a Q-Switch Nd:YAG laser operating at 1064 nm (5 ns, 360 mJ/pulse) and the emission signals were collected by lenses into an optical fiber coupled to a high-resolution echelle spectrometer equipped with ICCD. Instrumental parameters consisted of 10 accumulated laser pulses, 2 \'mü\'s delay time and 6 \'mü\'s integration time gate. Software ESAWIN, NIST atomic database and an algorithm develop in MATLAB® were used for acquisition and data processing. The evaluation of topographical features of craters on the plates of the polymers was carried out by perfilometry and scanning electron microscopy, and provides useful information for the characterization of the craters. The mass removal of HDPE and PP were calculated using craters volume obtained in perfilometric analysis. The repetition rate and number of laser pulses affect the ablation process in polymers. Moreover, the main properties of polymers that affect the ablation are degree of crystallinity, crystalline melting temperature (Tm) and glass transition temperature (Tg). The results indicated that laser focusing of 610 \'mü\'m and fluences between 50 and 85 J cm-2 can be indicated for LIBS analysis of HDPE and PP with Nd:YAG@1064 nm, 5 ns and 10 Hz. Under these conditions the calibration curves obtained presented good correlations and 3 samples containing Cd, Cr and Pb were identified from 60 samples from the local market. LIBS results compared well with ICP OES but some data presented significant differences by applying a t-test at 95 % confidence level, which were mainly associated to matrix effects observed in the analysis of polymers by LIBS

Estudos anteriores utilizando matriz cimentícia reforçada exclusivamente com fibras vegetais propiciaram a produção de telhas com desempenho aceitável nas idades iniciais. Porém, com o envelhecimento natural, as telhas apresentaram significativa redução do desempenho mecânico, fato este atribuído principalmente ao ataque alcalino da matriz cimentícia. A presente pesquisa teve como objetivo o aprimoramento de telhas onduladas de fibrocimento sem amianto, a partir de processo automatizado. A primeira etapa do trabalho consistiu na avaliação do efeito da intensidade de refino da polpa Kraft de sisal (Agave sisalana) nas propriedades mecânicas e físicas de placas planas baseadas em matriz de cimento Portland, e o uso conjunto com fibras de poliproprileno (PP). Esta etapa envolveu também a caracterização dos principais atributos das polpas celulósicas refinadas, bem como a caracterização microestrutural (microscopia eletrônica de varredura e porosimetria por intrusão de mercúrio) do material resultante após envelhecimento acelerado e em ambiente natural. Na segunda etapa, séries de telhas onduladas de fibrocimento foram produzidas por técnica de sucção do excesso de água e prensagem, utilizando os melhores parâmetros definidos na etapa anterior. Os efeitos da cura acelerada em autoclave e dos envelhecimentos acelerados (carbonatação acelerada, imersão-secagem e calor-chuva) nas propriedades mecânicas e físicas das telhas foram avaliados. Os resultados obtidos mostraram a grande contribuição do refino da polpa celulósica na melhoria da resistência dos compósitos. Altas intensidades de refino apresentaram os melhores resultados para compósitos reforçados somente com polpa celulósica, mesmo após os envelhecimentos, porém intensidades intermediárias em compósitos híbridos mostraram-se suficientes. A adição das fibras de polipropileno como reforço híbrido teve como ponto forte a manutenção da resistência ao impacto, propriedade esta fortemente afetada pelo envelhecimento acelerado nos compósitos reforçados somente com polpa de sisal. As telhas produzidas mostraram-se mais eficientes no amortecimento térmico do que telhas comerciais de fibrocimento amianto. Melhorias no processo de produção das telhas mostraram efetiva contribuição no desempenho mecânico em relação aos trabalhos anteriores, tanto no curto como no longo prazo. Os resultados também indicaram a utilização da carbonatação acelerada como um procedimento eficiente na mitigação da degradação sofrida pelas fibras celulósicas em meios menos agressivos, no caminho para tornar viáveis os materiais reforçados com fibras vegetais. / Previous studies using exclusively vegetal fibres as the sole reinforcement of cement matrix have propitiated the production of roofing tiles with acceptable performance at the first ages. However, with the natural ageing, the roofing tiles have presented significant reduction in the mechanical performance, attributed to the alkaline attack of the cimentitious matrix mainly. The present research had as objective the improvement of undulate fibrecement roofing tiles without asbestos with automated equipment for production. The study also evaluated the physical, mechanical and microstructural behaviour of the obtained composites. The first stage consisted of evaluating the refinement effect of sisal Kraft pulp on mechanical and physical properties of flat pads based on Ordinay Portland cement and the jointly use of polypropylene fibres (PP). This stage also involved the characterization of the main attributes of refined cellulosic pulps, as well as the microstructural characterization (scanning electron microscopy and mercury intrusion porosimetry) of the resultant material after the accelerated and natural ageing. In the second stage, series of fibrecement roofing tiles were produced by slurry dewatering technique and pressing, using the best parameters of the first stage. Efects of autoclaved curing and accelerated ageing (accelerated carbonation, soak-dry and heat-rain) on mechanical and physical properties of tiles were evaluated. Results showed the great contribution of pulp refinement on mechanical strengh improvement. Higher intensities of refinement provided the best results for composites only reinforced with sisal pulp, despite ageing mechanism. Intermediate refinement revealed to be enough for hybrid composites. Adition of polypropylene fibres as hybrid reinforcement provided toughness maintenance after ageing, which was strongly affected only in sisal reinforced composites. Asbestos free tiles showed to be more efficient on thermal insulating properties than commercial asbestos cement. Improvements on tiles production process showed effective contribution on mechanical performance in relation to the previous works, both at initial ages and after ageing. The results have also indicated the utilization of accelerated carbonation as an effective procedure to mitigate the degradation suffered by the cellulosic fibres in the less aggressive medium, in way of the viability of the cement based materials reinforced by vegetal fibres.

O uso de fibras lignocelulósicas em compósitos de cimento, aliados a cura em atmosferas com excesso de CO2 para promover processos de carbonatação acelerada são potenciais tecnologias para desenvolvimento de materiais sustentáveis que fixam CO2. O presente estudo avaliou o potencial da fibra de curauá para aplicação em compósitos, bem como comparou fibrocimento com reforço de curauá (FCR) com fibrocimento com reforço de polipropileno (FPP), e estudou os efeitos da cura térmica, da cura em atmosfera com excesso de CO2, e a durabilidade ao longo de 100 ciclos de envelhecimento acelerado nesses compósitos. Para avaliar o potencial da fibra, foi realizada a análise anatômica foliar com intuito de analisar o arranjo, as funções e a morfologia das fibras na folha. Também foram determinadas: influência de comprimentos 20 e 40 mm nas variáveis mecânicas; e propriedades de massa específica; teores químicos e análise térmicas da fibra. Para os fibrocimentos, foram quantificadas propriedades de densidade aparente, porosidade aparente e absorção de água e variáveis mecânica módulo de ruptura, módulo de elasticidade, limite de proporcionalidade e energia específica. Também foram feitas as caracterizações mineralógicas por meio do DRX e microestrutural por MEV. A análise foliar evidenciou três classes de estruturas fibrilares denominadas genericamente como \"fibras\", sendo fibras de reforço primário (FP), fibras de reforço secundário (FS) e fibras associadas aos feixes vasculares (FV). A fibra de 40 mm atingiu melhor comportamento mecânico em relação a 20 mm e os comprimentos influenciam os valores de módulo de Young e módulo de Weibull. A análise química das fibras indicou altos teores de alfacelulose (68%) e extrativos (3,8%) e baixos teores de hemicelulose (10%) e lignina (13%). A análise termogravimétrica demonstrou que as estruturas de hemiceluloses e celuloses iniciam a degradação acima de 200ºC. Os resultados dos fibrocimentos indicaram que a cura em atmosfera com excesso de CO2, proporcionou melhorias nas propriedades mecânicas e físicas em FCR e FPP em relação a cura térmica. O processo de envelhecimento acelerado de 100 ciclos melhorou as propriedades da matriz em FCR e FPP, em ambas as curas. Em FCR a carbonatação acelerada melhorou a durabilidade dos compósitos. A fibra de curauá tem potencial para ser utilizada como reforço de materiais cimentícios, embora apresente limitações por ser instável dimensionalmente, sendo necessários tratamentos adicionais para superar esse problema. A carbonatação acelerada promovida pela cura em atmosfera com excesso de CO2 melhorou a durabilidade e propriedades físicas e mecânicas dos fibrocimentos. / The use of lignocellulosic fibers in cement composites with curing to promote accelerated carbonation is a promising technology for the development of sustainable materials to fix CO2. The aim of this study was to evaluate the potential of curauá fiber for use in composites and to compare fiber cement composite reinforcing with curauá (FCR) and cement reinforcing with polypropylene (FPP). In addition, to study the effects of thermal curing, curing in an atmosphere of excess CO2 and the durability over 100 cycles of accelerated aging in these composites. The potential of the curauá fibers was evaluated by leaf anatomical analysis to characterize their arrangement, function and morphology of the fibers\' leaves. The influence of their length (20 and 40mm) were also determined by the mechanical tests, specific mass properties, chemical contents and thermal analysis of the fibers. In the analysis of the fiber cement the density properties, porosity, water absorption, modulus of rupture (MOR), the modulus of elasticity, the limit of proportionality (LOP) and specific energy were measured. The mineralogical and microstructural characterizations were also carried out by DRX and MEV respectively. Foliar analysis showed three classes of fibrillar structures called generically as \"fibers\", with primary reinforcing fibers (PF), secondary reinforcement fibers (FS) and fibers associated with vascular bundles (FV). The 40 mm fiber showed a better mechanical behavior compared to 20 mm fiber, and the length has influenced Young\'s modulus values and Weibull modulus. The chemical analysis of the fibers has demonstrated high levels of alfacellulose (68%) and extractives (3.8%), and low hemicellulose (10%) and lignin (13%) content. Thermogravimetric analysis showed that the structures of celluloses and hemicelluloses started the degradation above 200°C. The fiber cement curing in an atmosphere with excess of CO2 provided improvements in mechanical and physical properties and for FCR and FPP when compared to thermal curing. The accelerated aging test was performed with 100 soak & dry cycles and showed improved performance of the matrix and for both fibers thru pores refinement. The curauá fiber has potential to be used as reinforcement of cementitious materials, although it has some limitations because it is dimensionally unstable, requiring additional treatments to overcome this problem. Accelerated carbonation promoted by curing in an atmosphere of excess CO2 enhanced the physical durability and the mechanical properties of the fiber cements.

[pt] O presente trabalho estudou o comportamento de rejeitos de minério de ferro e de ouro, reforçados com fibras de polipropileno, com o objetivo da aplicabilidade destes compósitos em aterros (pilhas) de rejeitos de mineração. As fibras foram distribuídas de forma aleatória nos rejeitos (matriz) em um teor de 0.5 por cento em relação ao peso seco da matriz. Os rejeitos de minério de ferro e de ouro são classificados como uma areia siltosa e uma argila siltosa, respectivamente. O programa experimental consistiu em ensaios triaxiais convencionais drenados e não drenados (tensões efetivas de confinamento de 50, 100, 200 e 400 kPa) em amostras não reforçados e reforçados com fibras. Ensaios de cisalhamento direto com superfície polida (tensões normais de 25, 50, 100, 200 e 400 kPa) foram realizados para determinar a influência do reforço na fase residual dos compósitos. Ensaios de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) foram realizados para visualizar a interação fibra-matriz. A análise global dos resultados permitiu mostrar que fibras de polipropileno não modificam o comportamento elastoplástico do rejeito de minério de ferro, porém no rejeito de minério de ouro o comportamento muda para elastoplástico de enrijecimento. A resistência ao cisalhamento incrementou em ambos os rejeitos reforçados, com um ganho mínimo equivalente ao dobro da tensão cisalhante dos rejeitos sem reforço. Com relação à variação volumétrica, o rejeito de minério de ferro apresenta um comportamento dilatante e a adição de fibras incrementa esse comportamento. No rejeito de minério de ouro observa-se que a tendência volumétrica inicial é de contração e depois apresenta uma leve dilatância, porém, com a adição de fibras, o comportamento dilatante é eliminado. Em conclusão, a aplicabilidade das fibras de polipropileno se mostra como alternativa de reforço e melhoria do comportamento geotécnico dos rejeitos de mineração estudados. / [en] The objective of this work is to study the behavior of iron and gold mine tailings reinforced with polypropylene fibers with the objective of the applicability of these composites in landfills (piles) of mine tailings. The fibers were randomly distributed in the mine tailings (matrix), where was used a content of 0.5 percent in relation to the dry weight of the matrix. The iron and gold mine tailings are classified as a silty sand and a silty clay, respectively. The experimental program consisted of conventional drained and undrained triaxial tests (effective confinement stresses of 50, 100, 200 and 400 kPa) in non-reinforced and reinforced samples. Direct shear tests with a polished surface (normal stresses of 25, 50, 100, 200 and 400 kPa) were performed to determine the influence of reinforcement on the residual phase of the composites. Scanning Electron Microscopy (SEM) tests were performed to visualize the fiber-matrix interaction. The global analysis of the results allowed to show that polypropylene fibers do not modify the elastoplastic behavior of the iron mine tailings, but in the gold mine tailings the behavior changes to the strain hardening elastoplastic. Shear strength increased in both reinforced tailings, with a minimum gain equivalent to twice the shear stress of non-reinforced tailings. The strength parameters in the drained, undrained and residual condition of both mine tailings were increased with the addition of fiber. Regarding the volumetric variation, the iron mine tailings exhibits a dilative behavior and the fiber addition increases this behavior. In the gold mine tailings, it is observed that the initial volumetric tendency is contractive and then presents a slight dilatancy, however, with the fiber addition, the dilative behavior is eliminated. In conclusion, the applicability of the polypropylene fibers is showed as an alternative of reinforcement and improvement of the geotechnical behavior of the studied tailings.

Submitted by HUMBERTO FABRIZZI DE FIGUEIREDO PUPO null (betopupo@gmail.com) on 2017-08-31T20:25:11Z No. of bitstreams: 1 Tese_Humberto_Pupo.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-09-01T14:51:09Z (GMT) No. of bitstreams: 1 pupo_hff_dr_bot.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-01T14:51:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 pupo_hff_dr_bot.pdf: 4727522 bytes, checksum: bc9418ef91885cfe96ab6372394b80b6 (MD5) Previous issue date: 2017-03-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A utilização dos resíduos sólidos como matéria-prima pode diminuir consideravelmente a extração de recursos naturais, diminuindo assim o impacto sobre o meio ambiente. Dentre os resíduos, os plásticos estão entre os que mais apresentam problemas, pois, mesmo quando descartados corretamente nos aterros sanitários, causam danos ao formarem uma camada impermeável que dificulta a compactação do lixo, afetando as trocas de líquidos e gases gerados e reduzindo a eficiência do processo de biodegradação da matéria orgânica. Diante dos problemas, este trabalho teve por objetivos avaliar a viabilidade técnica de utilização de dois tipos de processos: a extrusora dupla rosca e o misturador termocinético (Drais), na produção de compósitos de BOPP (Polipropileno Biorientado metalizado), reforçados com resíduos de cascas, de eucalipto (CE) e de arroz (CA). Das misturas entre esses resíduos, foram confeccionados 10 tratamentos, de onde se extraíram os corpos de provas, moldados por injeção. Foram avaliadas as propriedades mecânicas (flexão – módulo de ruptura-MOR e módulo de elasticidade-MOE, resistência à tração, resistência ao impacto e dureza Shore D), térmicas (avaliação da condutividade térmica e isolamento térmico), termomecânica (temperatura de deflexão sob aquecimento-HDT) e morfológica, com microscópio estéreo e aumento de 50 vezes para analisar a estrutura interna do corpo de prova, depois de fraturado pelo ensaio de impacto. Para análise das propriedades mecânicas dos corpos de provas, foram utilizadas como referência as normas ASTM D638-14, ASTM D790-10, ASTM D256-10 e a ASTM D-2240-15, para os ensaios de tração, flexão, impacto e dureza Shore D, respectivamente. Para as análises térmicas foi utilizada a norma ASTM E1530-11. Para o HDT, foi utilizada a norma ASTM D648-16. Os resultados mostraram influência de todos os parâmetros analisados nas propriedades dos compósitos. O uso de reforço (CE e CA) nos dois tipos de processos melhorou as propriedades de flexão e de resistência à tração em relação à matriz sem reforço e piorou as propriedades de resistência ao impacto e de dureza Shore D. Com relação à matriz sem reforço, a extrusora mostrou influência no ensaio de resistência à tração. Para adição de casca de eucalipto, o misturador termocinético (Drais) mostrou influência no ensaio de MOE. Já para adição de casca de arroz, a drais mostrou influência nos ensaios de flexão – MOR e MOE e na resistência à tração. Houve melhor adesão entre fibra e matriz nos compósitos confeccionados por extrusão em relação aos confeccionados na drais. As CE apresentaram melhor adesão com a matriz, em relação às CA. Os vazios – bolhas de ar foram observados em todos os tratamentos, com exceção dos tratamentos com ausência de reforço (BOPP 100). Esses vazios foram observados em maior proporção nos compósitos com CE em relação aos compósitos com CA, e também nos compósitos processados na extrusora em relação à drais. Os melhores resultados foram obtidos utilizando o misturador termocinético (Drais) e para as maiores proporções de cascas usadas ou na ausência delas. Porém, pelo fato de o processo utilizado na Drais ser por batelada, a extrusora se torna mais eficiente, levando em consideração o rendimento da produção. Os melhores resultados foram com a utilização de casca de eucalipto. Para os ensaios de flexão MOR, MOE e de resistência à tração, apresentaram interação entre os processos e os resíduos testados. Confirmou-se a viabilidade técnica de utilização de resíduos sólidos industriais (BOPP e CE) e agroindustrial (CA) na produção de compósitos fibra-polímero, sendo que o controle dos processos utilizados é fundamental para a qualidade do produto final. / The use of solid waste as raw material can considerably reduce the extraction of natural resources, thus reducing the impact on the environment. Among residues, plastics are among the most problematic ones because, even when they are properly disposed in landfills, they cause damage by forming a barrier layer which makes it difficult to compact the garbage, affecting the exchange of generated liquids and gases, reducing the efficiency of the biodegradation process of the organic matter. Before such problems, the objective of this work was to evaluate the technical feasibility of two types of processes, the double screw extruder and the thermokinetic mixer - dryser, in the production of BOPP (Bioriented metallized Polypropylene) composites, strengthened by residues of barks eucalyptus (CE) and rice (CA). From the mixtures among these residues 10 treatments have been prepared, from where the test bodies were extracted, molded by injection. Mechanical properties (flexurerupture modulus-MOR and elasticity modulus-MOE, tensile strength and impact strength towards Shore D hardness), as well as thermal (thermal conductivity and thermal insulation evaluation), thermo-mechanical (heat deflexion temperature-HDT) and morphological characteristics have been evaluated by using a stereo microscope and 50x magnification to analyze the internal structure of the test body, after being fractured by the impact test. For analyzing the mechanical properties of the proof bodies the standards ASTM D638-14, ASTM D790-10, ASTM D256-10 and ASTM D-2240-15 have been used as a reference for tensile, bending, impact and Shore D hardness tests, respectively. For the thermal analyzes, the ASTM E1530-11. For the HDT the ASTM D648-16 standard was used. The results showed the influence from all the analyzed parameters on the composites properties. The use of reinforcement (CE and CA) in both types of processes have improved the flexure and tensile strength properties in relation to the non-reinforced matrix and has worsened the impact strength properties as well as the Shore D hardness. Concerning the non-reinforced matrix, the extruder showed influence on the tensile strength test. For the addition of CE, the thermokinetic mixer - dryser has showed influence in the flexure modulus test. As for rice husk addition, dryser has showed influence in flexure (stress tests on maximum strengthMOR and elasticity modulus-MOE and tensile strength). There was a better adhesion between fiber and matrix, in the composites made by extrusion, compared to those made in the dryser. The CE has shown better adhesion with the matrix, compared to CA. The voids - air bubbles have been observed in all treatments with no reinforcement (BOPP 100). These voids have been more often observed in composites with CE, compared to the composites with CA and also in composites processed in the extruder, in relation to the dryser. The best results were obtained by using the thermokinetic mixer - dryser and for the largest proportions of the barks or in their absence. However, because the process used in Drais is by batch, the extruder becomes more efficient, taking into account the yield of the production. The best results have been from the use of CE. For flexure - MOR and MOE and tensile strength, there was an interaction among the processes and the tested residues. The technical feasibility of the use of industrial solid wastes (BOPP and CE) and agroindustrial (CA) in the production of fiberpolymer composites has been confirmed, and the control of the processes used is fundamental for the quality of the final product.