L’incorporation de sous-produits agricoles ou de matériaux naturels dans la matrice cimentaire confère des propriétés intéressantes aux composites élaborés. L’objectif de cette thèse est d’élaborer un matériau pouvant répondre aux exigences mécaniques, thermiques et de durabilité des matériaux de construction en zone tropicale humide. Dans un premier temps, l’activité pouzzolanique d’une pouzzolane naturelle, de cendres de tronc de bambou et de cendres de bagasse de canne à sucre ont été évaluées. L’influence de leur incorporation a été ensuite étudiée sur les propriétés mécaniques et la durabilité des mortiers exposés à des ions chlorures et sulfates. Dans un second temps, l’influence de l’ajout de fibres de bagasse sur les propriétés thermiques et mécaniques des composites a été étudiée en fonction de différents paramètres (teneur en fibres, environnement de vieillissement, type de matrice cimentaire).Les résultats obtenus ont permis de montrer que les matériaux étudiés possèdent une activité pouzzolanique et qu’il est possible de les incorporer au ciment afin de lutter contre la corrosion. De plus, les composites élaborés avec des fibres de bagasse sont plus isolants que ceux élaborés sans fibres. Cependant, du point de vue des propriétés mécaniques, l’incorporation de fibres de bagasse diminue les contraintes à la flexion des composites. / The incorporation of crop wastes or natural materials in the cement matrix confers interesting properties to composites prepared. The aim of this thesis is to develop a material that can reach the mechanical, thermal and durability requirements for building materials in the humid tropical zone. Firstly, pozzolanic activity of a natural pozzolan, bamboo stem and sugar cane bagasse ashes has been determined. Influence of their incorporation on mechanical properties and durability of mortars exposed to chloride and sulphate ions was studied. Secondly, influence of addition of bagasse fibers on thermal and mechanical properties of composites was studied as a function of various parameters (fibers content, curing, type of cement matrix).These results has shown that the materials studied have pozzolanic activity and it is possible to incorporate them into the cement to fight against corrosion. Moreover, composites elaborated with bagasse fibers are more insulating than those elaborated without fibers. However, from the viewpoint of mechanical properties, incorporation of bagasse fibers decreases flexural strength of composites in the present work and under the conditions producing procedures that were adopted.

[pt] Esta dissertação apresenta um debate sobre a técnica que aproveita os materiais disponíveis no local. Este debate começa pelo próprio conceito de técnica e pela ideia de progresso técnico, para se esclarecer mais sobre a natureza da técnica que estamos pesquisando. Diferentes movimentos que se relacionam à técnica que estamos pesquisando são apresentados, como a tecnologia apropriada, a permacultura e a arquitetura popular tradicional. O objeto de estudo é a construção em terra crua, bambu e fibras naturais, que são os materiais pesquisados no Laboratório de Investigação em Living Design (LILD). É utilizada a metodologia prática deste laboratório e sua experiência prévia com técnicas que trabalham com estes materiais para dar prosseguimento à investigação. / [en] This dissertation presents a discussion on the technique that uses materials available on site. This discussion begins with the concept of technique and the idea of technical progress, to further clarify the nature of the technique that we are researching. Different movements that relate to the technique that we are researching are presented, such as appropriate technology, permaculture and traditional folk architecture. The object of investigation is buildings with mud, bamboo and natural fibers, which are the materials studied by the Laboratório de Investigação em Living Design (LILD). This study uses the practical methodology of the laboratory and its previous experience with techniques that work with these materials to continue the investigation.

[pt] O uso de todos os tipos de amianto na construção civil tem diminuído drasticamente devido a problemas sérios de saúde associados a sua manipulação. De fato é previsto banir totalmente o seu uso, dentro de um curto espaço de tempo, nos países desenvolvidos bem como nos em desenvolvimento. Na necessidade de se encontrar um substituto adequado para o amianto, tem-se pesquisado compósitos de argamassa reforçada com fibras vegetais e polpas celulósicas. Devido ao processo de polpação, que remove as impurezas não celulósicas, como a lignina e a hemicelulose, diminuindo o ataque às fibras, sem a necessidade de recorrer a modificações na matriz cimentícia, as polpas celulósicas podem ser o substituto ideal para o amianto. Assim sendo, o principal objetivo desta dissertação é determinar experimentalmente as características mecânicas e os parâmetros de fratura de compósitos de matriz cimentícia reforçada por polpa de bambu refinada e sem refino. As polpas celulósicas foram utilizadas nas porcentagens de 8 e 14 por cento em relação à massa do cimento, porcentagens estas que, conforme a literatura, são associadas à otimização da energia absorvida no ensaio de flexão. A avaliação do comportamento mecânico dos compósitos considerados neste trabalho foi realizada através de ensaios de compressão e impacto, bem como de flexão em três pontos em espécimes não entalhados e em outros contendo entalhes de raios de curvatura diferentes. Propriedades mecânicas, tais como módulo de elasticidade, resistência à compressão, ao impacto e à flexão, bem como integral J na carga máxima, são apresentadas e discutidas em termos de aspectos microestruturais e fractográficos dos corpos de prova ensaiados. / [en] As handling and manipulation of asbestos pose grave health hazards, its use in civil construction has been drastically dwindling and will in fact be completely prohibited, in a few years, in developed countries. With the need arising to find an adequate substitute, vegetable fibers and cellulosic pulps have been considered to be viable alternatives. Taking into account the fact that the process for pulp production entails the removal of impurities, such as lignin and hemicellulose, cellulosic pulps seem to be the ideal substitute to asbestos, as their use does not necessitate modifications in the cementitious matrix. Accordingly, the purpose of this work is to experimentally determine basic mechanical characteristics and pertinent fracture parameters of bamboo pulp reinforced cement. Refined and non-refined pulps were used in the proportions of 8 and 14 percent of the weight of dry cement. These percentages were adopted as they imply, according to literature, in optimizing the energy absorbed by the composite in bend loading. Evaluation of the mechanical behavior of the composites considered in this work was realized by means of compression and impact testing. Three point bend tests were also carried out using unnotched as well as notched specimens of different notch root radii. Mechanical properties such as modulus of elasticity, compressive, impact and bend strengths, and J integral at maximum load are presented and discussed in terms of pertinent microstructural and fractographic aspects of test specimens.

This Master thesis has been performed at CTD- the Centre for Wood Technology and Design at the University of Linköping and has been carried out in Santa Cruz de la Sierra in Bolivia. The objective of this thesis is to study the mechanical properties and uses of Guadua chacoensis, a bamboo native to Bolivia. Throughout history, bamboo has been used in many countries for a variety of purposes. In Asia bamboo is an important raw-material for buildings and furniture. It is also used for making paper and for land rehabilitation and fuel. In South America many countries, among them Bolivia, have great potential to use bamboo in the same way. One of the key ideas with this Master thesis is to make a contribution to support the Bolivian economy and welfare by elucidate this, hitherto undeveloped, natural resource. This thesis is a Minor field study partly financed by Sida- the Swedish International Development Cooperation Agency. During the field study theoretical studies were made, collecting local and international information about bamboo and Guadua chacoensis in particular. Laboratory tests were prepared and conducted at UPSA- the Private University of Santa Cruz de la Sierra and several localities of the plant were visited. Through tensile-, bending- and hardness test it is found that Guadua chacoensis is a flexible, medium soft material and is comparable with European oak when it comes to the tensile strength. This leads to the conclusion that this bamboo species, among other fields of applications, can be used for constructions, like houses and bridges, and furniture manufacturing. / Diese Diplomarbeit wurde durch das CTD- Zentrum für Holztechnik und Design an der Universität Linköping betreut und in Santa Cruz de la Sierra in Bolivien durchgeführt. Das Ziel dieser Arbeit ist es die mechanische Beanspruchung und die Anwendungen von Guadua chacoensis , einer bolivischen Bambusart, zu untersuchen. Bambus wurde in der Vergangenheit in vielen Ländern für die unterschiedlichsten Anwendungen wie zum Beispiel Häuser, Werkzeug, Möbel, Lebensmittel, Treibstoff und Papier verwendet. In meisten asiatischen Ländern ist Bambus ein wichtiger Rohstoff für kleine und mittlere Unternehmen. Damit werden Arbeitsplätze geschaffen, was der Bevölkerung hilft die Armutsgrenze zu überwinden. Auch in Lateinamerika haben viele Länder, wie zum Beispiel Bolivien, die Chance Bambus in der gleichen Weise zu nutzen. Ein zentraler Gedanke dieser Arbeit ist es daher eine Grundlage für die bolivische Wirtschaft zu schaffen damit dieser bislang kaum entwickelte Rohstoff genutzt werden kann. Diese Arbeit wurde von Sida- der Schwedischen Internationalen Entwicklungsorganisation, teilweise finanziell unterstützt. Im Rahmen der durchgeführten Studie wurden sowohl theoretische Aspekte betrachtet, als auch Versuche im Labor der privaten Universität von Santa Cruz de la Sierra durchgeführt. Des Weiteren wurden verschiedene Arten des Bambus in der Natur untersucht. Biege- Streck- und Festigkeitsversuche haben gezeigt, dass Guadua chacoensis ein flexibles und weiches Material ist. Von den Streckeigenschaften ist es mit europäischer Eiche zu vergleichen. Diese Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass Guadua chacoensis für die Konstruktion von Häusern und Brücken, für die Herstellung von Möbeln und andere ähnliche Anwendungen eingesetzt werden kann. / Esta tesis ha sido realizada en el Centro de Ciencia de Madera y Diseño- CTD de la Universidad de Linköping y ha sido llevada a cabo en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. El objetivo de la tesis es estudiar los propiedades mecánicas y usos de la Guadua chacoensis, un bambú nativo de Bolivia. A lo largo de la historia, el bambú ha sido utilizado en muchas localidades del mundo en distintas aplicaciones, vale mencionar: viviendas, herramientas, muebles, alimentos, combustible, papel y para rehabilitación de la tierra. En casi todos los países Asiáticos el bambú es un recurso importante para empresas de tamaño pequeño y mediano, proporcionando empleo y contrarrestando la pobreza. En América Latina muchos países, incluyendo Bolivia, tienen potencial para aprovechar el bambú del mismo modo. Una de las ideas más importantes de la tesis es hacer una contribución para apoyar a la economía de Bolivia, la cual, hasta ahora, ha desarrollado muy poco este recurso natural. La tesis es un Minor field study parcialmente financiado por Asdi- la Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo. Durante el Minor field study estudios teóricos fueron realizados, acumulando información nacional e internacional sobre bambú y Guadua chacoensis en particular. Para examinar los propiedades mecánicos de la Guadua chacoensis, pruebas de laboratorio fueron preparadas y efectuadas en la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra. Asimismo, muchas áreas con bosques naturales donde crece la especie fueron visitadas. A través de pruebas de laboratorio de tracción, flexión y dureza ha sido demostrado que la Guadua chacoensis es un material flexible y de dureza media, comparable con el roble europeo cuando se trata de la fuerza de tracción. Eso tiene como resultado que la Guadua chacoensis, entre otros campos de aplicación, puede ser usada para construcciones, como casas y puentes, y para la manufacturación de muebles. / Detta examensarbetete har gjorts vid CTD- Centrum för Träteknik och Design vid Linköpings universitet och har utförts i Santa Cruz de la Sierra i Bolivia. Syftet med detta examensarbete är att studera de mekaniska egenskaperna och användningsområden för Guadua chacoensis, en boliviansk bambuart. Genom historien har bambu använts i en mängd olika applikationer såsom hus, verktyg, möbler, mat, bränsle, papper och land-rehabilitering. I de flesta asiatiska länder är bambu en viktig resurs för små- och medelstora företag vilket skapar arbetstillfällen och motverkar fattigdom. I Sydamerika finns många länder, däribland Bolivia, vilka har stora möjligheter att utnyttja bambu på samma sätt. En av huvudidéerna med detta examensarbete är att kunna gynna den bolivianska välfärden genom att belysa denna, hittills outvecklade naturresurs. Detta examensarbete är en Minor field study, delvis finansierad av Sida, styrelsen för internationellt utvecklingssamarbete. Under fältarbetet genomfördes teoretiska studier då internationell och inhemsk information om bambu, speciellt om Guadua chacoensis, samlades in. Olika områden där arten växer besöktes och hållfasthetstekniska tester genomfördes vid UPSA- Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra. Genom drag-, böj- och hårdhetsprovning har det påvisats att Guadua chacoensis är ett böjligt och medelhårt material med en draghållfasthet som är jämförbar med den för Europeisk ek. Detta gör att denna bambuart lämpar sig bland annat för konstruktioner, såsom hus och broar, samt möbeltillverkning.

<p>This Master thesis has been performed at CTD- the Centre for Wood Technology and Design at the University of Linköping and has been carried out in Santa Cruz de la Sierra in Bolivia.</p><p>The objective of this thesis is to study the mechanical properties and uses of Guadua chacoensis, a bamboo native to Bolivia. Throughout history, bamboo has been used in many countries for a variety of purposes. In Asia bamboo is an important raw-material for buildings and furniture. It is also used for making paper and for land rehabilitation and fuel. In South America many countries, among them Bolivia, have great potential to use bamboo in the same way. One of the key ideas with this Master thesis is to make a contribution to support the Bolivian economy and welfare by elucidate this, hitherto undeveloped, natural resource.</p><p>This thesis is a Minor field study partly financed by Sida- the Swedish International Development Cooperation Agency. During the field study theoretical studies were made, collecting local and international information about bamboo and Guadua chacoensis in particular. Laboratory tests were prepared and conducted at UPSA- the Private University of Santa Cruz de la Sierra and several localities of the plant were visited.</p><p>Through tensile-, bending- and hardness test it is found that Guadua chacoensis is a flexible, medium soft material and is comparable with European oak when it comes to the tensile strength. This leads to the conclusion that this bamboo species, among other fields of applications, can be used for constructions, like houses and bridges, and furniture manufacturing.</p> / <p>Diese Diplomarbeit wurde durch das CTD- Zentrum für Holztechnik und Design an der Universität Linköping betreut und in Santa Cruz de la Sierra in Bolivien durchgeführt.</p><p>Das Ziel dieser Arbeit ist es die mechanische Beanspruchung und die Anwendungen von Guadua chacoensis , einer bolivischen Bambusart, zu untersuchen. Bambus wurde in der Vergangenheit in vielen Ländern für die unterschiedlichsten Anwendungen wie zum Beispiel Häuser, Werkzeug, Möbel, Lebensmittel, Treibstoff und Papier verwendet.</p><p>In meisten asiatischen Ländern ist Bambus ein wichtiger Rohstoff für kleine und mittlere Unternehmen. Damit werden Arbeitsplätze geschaffen, was der Bevölkerung hilft die Armutsgrenze zu überwinden. Auch in Lateinamerika haben viele Länder, wie zum Beispiel Bolivien, die Chance Bambus in der gleichen Weise zu nutzen. Ein zentraler Gedanke dieser Arbeit ist es daher eine Grundlage für die bolivische Wirtschaft zu schaffen damit dieser bislang kaum entwickelte Rohstoff genutzt werden kann.</p><p>Diese Arbeit wurde von Sida- der Schwedischen Internationalen Entwicklungsorganisation, teilweise finanziell unterstützt. Im Rahmen der durchgeführten Studie wurden sowohl theoretische Aspekte betrachtet, als auch Versuche im Labor der privaten Universität von Santa Cruz de la Sierra durchgeführt. Des Weiteren wurden verschiedene Arten des Bambus in der Natur untersucht.</p><p>Biege- Streck- und Festigkeitsversuche haben gezeigt, dass Guadua chacoensis ein flexibles und weiches Material ist. Von den Streckeigenschaften ist es mit europäischer Eiche zu vergleichen. Diese Ergebnisse führen zu der Schlussfolgerung, dass Guadua chacoensis für die Konstruktion von Häusern und Brücken, für die Herstellung von Möbeln und andere ähnliche Anwendungen eingesetzt werden kann.</p> / <p>Esta tesis ha sido realizada en el Centro de Ciencia de Madera y Diseño- CTD</p><p>de la Universidad de Linköping y ha sido llevada a cabo en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Bolivia.</p><p>El objetivo de la tesis es estudiar los propiedades mecánicas y usos de la</p><p>Guadua chacoensis, un bambú nativo de Bolivia. A lo largo de la historia, el bambú ha sido utilizado en muchas localidades del mundo en distintas aplicaciones, vale mencionar: viviendas, herramientas, muebles, alimentos, combustible, papel y para rehabilitación de la tierra. En casi todos los países Asiáticos el bambú es un recurso importante para empresas de tamaño pequeño y mediano, proporcionando empleo y contrarrestando la pobreza.</p><p>En América Latina muchos países, incluyendo Bolivia, tienen potencial para aprovechar el bambú del mismo modo. Una de las ideas más importantes de la tesis es hacer una contribución para apoyar a la economía de Bolivia, la cual, hasta ahora, ha desarrollado muy poco este recurso natural.</p><p>La tesis es un Minor field study parcialmente financiado por Asdi- la Agencia Sueca de Cooperación Internacional para el Desarrollo. Durante el Minor field study estudios teóricos fueron realizados, acumulando información nacional e internacional sobre bambú y Guadua chacoensis en particular. Para examinar los propiedades mecánicos de la Guadua chacoensis, pruebas de laboratorio fueron preparadas y efectuadas en la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra. Asimismo, muchas áreas con bosques naturales donde crece la especie fueron visitadas.</p><p>A través de pruebas de laboratorio de tracción, flexión y dureza ha sido demostrado que la Guadua chacoensis es un material flexible y de dureza media, comparable con el roble europeo cuando se trata de la fuerza de tracción. Eso tiene como resultado que la Guadua chacoensis, entre otros campos de aplicación, puede ser usada para construcciones, como casas y puentes, y para la manufacturación de muebles.</p> / <p>Detta examensarbetete har gjorts vid CTD- Centrum för Träteknik och Design vid Linköpings universitet och har utförts i Santa Cruz de la Sierra i Bolivia.</p><p>Syftet med detta examensarbete är att studera de mekaniska egenskaperna och användningsområden för Guadua chacoensis, en boliviansk bambuart. Genom historien har bambu använts i en mängd olika applikationer såsom hus, verktyg, möbler, mat, bränsle, papper och land-rehabilitering. I de flesta asiatiska länder är bambu en viktig resurs för små- och medelstora företag vilket skapar arbetstillfällen och motverkar fattigdom. I Sydamerika finns många länder, däribland Bolivia, vilka har stora möjligheter att utnyttja bambu på samma sätt. En av huvudidéerna med detta examensarbete är att kunna gynna den bolivianska välfärden genom att belysa denna, hittills outvecklade naturresurs.</p><p>Detta examensarbete är en Minor field study, delvis finansierad av Sida, styrelsen för internationellt utvecklingssamarbete. Under fältarbetet genomfördes teoretiska studier då internationell och inhemsk information om bambu, speciellt om Guadua chacoensis, samlades in. Olika områden där arten växer besöktes och hållfasthetstekniska tester genomfördes vid UPSA- Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra.</p><p>Genom drag-, böj- och hårdhetsprovning har det påvisats att Guadua chacoensis är ett böjligt och medelhårt material med en draghållfasthet som är jämförbar med den för Europeisk ek. Detta gör att denna bambuart lämpar sig bland annat för konstruktioner, såsom hus och broar, samt möbeltillverkning.</p>

Fundação Araucária / O objetivo dessa pesquisa foi caracterizar painéis de cimento reforçados com biomassa vegetal de bambu mossô (Phyllostachys pubescens) e biomassa do bagaço de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) com adição de escória de altoforno à carvão vegetal. Realizou-se a caracterização física e química dos materiais. Após, foi realizado ensaio de inibição para análise da compatibilidade da biomassa de bambu mossô e de cana-de-açúcar com o cimento Portland. Os tratamentos adotados para as biomassas foram: imersão em água fria, água quente, hidróxido de sódio, silicato de sódio, silano e aditivo acelerador de pega à base de cloreto de cálcio. Foi analisado a resistência à compressão dos compósitos com a adição de diferentes teores de escória de alto-forno à carvão vegetal. Finalmente foram determinadas as propriedades físicas e mecânicas dos painéis compostos de biomassa vegetal, cimento Portland e escória de alto-forno. Os resultados do ensaio de inibição feitos com a biomassa vegetal indicaram que a adição de cloreto de cálcio à mistura é o tratamento mais eficiente para reduzir o índice de inibição da biomassa de bambu mossô e de cana-de-açúcar. Para os compósitos com escória de alto-forno, o ensaio de inibição demonstrou que a adição de 50% de escória de alto-forno se mostrou eficaz no aumento da compatibilidade. O teor de 40% de escória apresentou resistência superior aos demais traços. Para os painéis cimentobiomassa vegetal verificou-se que a biomassa de bambo mossô apresenta total viabilidade para a confecção de painéis enquanto que a biomassa de cana-deaçúcar é inviável. A relevância desse estudo está no emprego de resíduos de atividades industriais, como biomassa vegetal e escória, para a produção de novos materiais de construção. / This study aims at characterizing cement panels reinforced with mosso bamboo biomass (Phyllostachys pubescens) and biomass of sugarcane bagasse (Saccharum officinarum) with addition of blast furnace charcoal slag to the mix. The physical and chemical characterization of the materials were carried out. Afterwards, an inhibition test was performed to analyze the compatibility of the powders with Portland cement. The treatments adopted were: immersion in cold water, immersion in hot water, sodium hydroxide, sodium silicate, silane and calcium chloride. The composites compressive strength was analyzed with the addition of different mixes of blast furnace charcoal slag. Finally, the physical and mechanical properties of the panels made of vegetal biomass, Portland cement and blast furnace slag were determined. The results of the inhibition test, made with plant biomass shows that the addition of calcium chloride to the blend is the most efficient treatment to reduce the inhibition rate of the biomass of mosso bamboo and biomass of sugarcane. For composites with blast furnace slag, the inhibition test showed that the addition of 50% blast furnace slag proved effective in increasing compatibility, thus improving compressive strength. In this case, the treatment with 40% slag content presented superior resistance to the other traces. For the cement-vegetal biomass panels the study found out that the mosso bamboo biomass presents total feasibility for the preparation of panels whereas the sugar cane biomass is not feasible. The relevance of this study is the use of industrial waste, such as vegetal biomass and slag, for the production of new construction materials.

Made available in DSpace on 2016-12-23T13:51:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Amorim Rosa.pdf: 6622589 bytes, checksum: e040fc81e3368d400ce9a5c89180edbd (MD5) Previous issue date: 2013-07-30 / Este trabalho teve como objetivos verificar as propriedades tecnológicas dos bambus Dendrocalamus gigateus e Bambusa vulgaris; avaliar as propriedades físicas e mecânicas dos bambus laminados colados (BLC) de acordo com as espécies, os adesivos e os tratamentos preservativos utilizados e; correlacionar tanto o módulo de ruptura MOR quanto o módulo de elasticidade MOE dos BLCs obtidos por meio dos métodos não destrutivos com o método destrutivo. Para isto, foram produzidas taliscas com dimensões de 0,5 x 3,0 x 70,0 cm (espessura x largura x comprimento) com os bambus das espécies D. gigateus e B.vulgaris com idade superior a três. Uma parte destas taliscas foi imersa em água e a outra em Timbor, com duração de 15 dias para ambos os tratamentos. Os adesivos utilizados foram à base de emulsão de isocianato polimérico (EPI); melamina ureia formaldeído - MUF; acetato de polivinílico cross PVAc e resorcinol formaldeído - RF. Os métodos não destrutivos utilizados para estimar o módulo de elasticidade dos BLCs foram o Stress Wave - SW, vibração longitudinal - vib. long. e vibração transversal - vib. trans. Observou-se que, os BLCs confeccionados com B. vulgaris demonstraram maior instabilidade dimensional que aqueles produzidos com o D. giganteus. Entretanto, os adesivos MUF e RF conferiram maior estabilidade dimensional aos BLCs produzidos com ambas as espécies. Tanto os BLCs de D. giganteus quanto o de B. vulgaris em relação aos dois tratamentos preservativos utilizados, tiveram a menor média de falhas no bambu quando aderidos com EPI e PVA. Para os BLCs produzidos com o bambu gigante, o Stress Wave demonstrou não ser indicado para estimar o módulo de elasticidade para os aderidos com EPI, MUF, PVA e RF. Os métodos de vib. long. e vib. trans. demonstraram boa possibilidade da estimação do MOE para os BLCs de D. giganteus para qualquer adesivo. Para os métodos não destrutivos realizados com os BLCs do bambu vulgar, a técnica do Stress Wave demonstrou ser indicado para os BLCs aderidos com MUF e com PVA. No método de vib. long. os BLCs B. vulgaris aderidos com MUF, PVA e RF tiveram alto erro de estimação. Já o método de vib. trans., proporcionou alto coeficiente de correlação de Pearson (R²), demonstrando ser o mais recomendado. O método de vib. trans. mostrou ser o melhor na estimação do módulo de elasticidade tanto para os BLCs confeccionados com D. giganteus quanto para os de B. vulgaris, proporcionando os menores erros e os maiores R². Em função dos resultados físicos e mecânicos obtidos, pode-se afirmar que os BLCs confeccionados tanto com a espécie de D. giganteus quanto de B. vulgaris podem ser indicados para a produção de móveis / This study aimed to verify the technological properties of the Dendrocalamus giganteus and Bambusa vulgaris bamboo; evaluate the physical and mechanical properties of glued laminated bamboo (BLC) according to the species, the adhesives and the preservant treatments; correlate both the module break and the modulus of elasticity - MOE of BLCs obtained by means of nondestructive methods with destructive method.. For this, were produced bamboo slivers with dimensions 0,5 x 3,0 x 70,0 cm (thickness, width and lenght) with B.vulgaris and D. giganteus species over three years old. One of these bamboo slivers were immersed in water and the other part in Timbor, lasting 15 days for both treatments. The adhesives used were based emulsion polymer isocyanate (EPI), melamine urea formaldehyde (MUF); cross polyvinyl acetate (PVAc) and resorcinol formaldehyde (RF). The non-destructive methods were used Stress Wave (SW), longitudinal vibration (vib. long.) and transverse vibration (vib. trans.). It was observed that the BLCs made from B. vulgaris demonstrated greater dimensional instability than those produced with the D. giganteus. However, MUF adhesive and RF conferred greater dimensional stability for the BLCs produced with both species. Both BLCs D. giganteus and B. vulgaris in relation to the two treatments had the lowest average failure in bamboo bonded with EPI and PVA. For BLCs produced from D. giganteus bamboo, the Stress Wave method proved not to be suitable for estimating the elastic modulus to BLCs adhered with EPI, MUF, PVA and RF. The vib. Long. and vib. trans. Methods demonstrated good possibility of estimating the MOE for BLCs of D. giganteus for any adhesive. For non-destructive methods performed with BLCs B. vulgaris bamboo, Stress Wave technique proved to be suitable for the BLCs bonded with MUF and PVA. In the vib. Long. Method, the BLCs made from B. vulgaris and bonded with MUF, PVA and RF had high estimation error. Already vib.trans.method provided high coefficient of Pearson correlation (R²), proving to be the most recommended. The vib.trans.method proved to be the best in the estimation of the modulus of elasticity for both BLCs made from D. giganteus and B. vulgaris, providing the smallest errors and the highest R². According to the physical and mechanical results obtained, it can be affirmed that BLCs made with both the species of D. giganteus or B. vulgaris may be employed for the furniture production

[pt] Para o uso do bambu como material de engenharia é necessário realizar uma análise estatística completa das propriedades físicas, mecânicas e mesoestruturais dos colmos. Desde 1979, no Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio foram desenvolvidos, sob a orientação do professor Khosrow Ghavami, vários programas de investigação para o emprego do bambu e fibras vegetais na construção de edificações de baixo custo, substituindo produtos de asbesto cimento e de materiais poluentes e não renováveis . Como parte desta linha de pesquisa, pretende-se continuar os estudos para estabelecer as propriedades dos bambus apropriados para serem utilizados na construção civil. O presente trabalho concentra-se na caracterização da espécie Phyllostachys aurea, tão utilizada no mundo do artesanato e arquitetura pela sua beleza, porem tão pouco estudada no campo de engenharia, para que os resultados obtidos possam contribuir para a valorização desta espécie, incentivando seu uso na construção civil. Esta dissertação tem como objetivos principais: caracterizar as propriedades físicas, mecânicas e mesoestruturais dos colmos inteiros de bambu da espécie Phyllostachys aurea, analisando a influência das imperfeições geométricas iniciais no comportamento à flambagem . A determinação experimental das propriedades mecânicas dos colmos de bambu submetidos a ensaios de tração, cisalhamento e compressão são apresentadas, analisando-se a influência dos tratamentos preservativos na resistência mecânica dos colmos. / [en] The use of bamboo in civil construction requires a thorough analysis of its physical, mechanical and mesostructural properties. For this purpose several investigations have been carried out in the Civil Engineering Department at PUCRio since 1979. Other vegetal fibers have been studied as well for their feasibility to be used as low cost building materials in order to substitute asbestos cement products in addition to non-renewable and polluting materials such as steel and aluminum. This present study is the continuation of the investigation to establish the engineering properties of the bamboo's appropriate for civil construction. This work concentrates on the bamboo species Phyllostachys aurea which is utilized frequently in the interior design and architectural project, and in general in civil construction about which there is very little scientific information in the available national and international literature. The principal objectives of this study were to establish the physical, mechanical and mesostructural characteristics of the whole culms of the bamboo species Phyllostachys aurea and to analyze how its specific geometric imperfections influence the buckling behavior of the culm. The experimental analysis of the bamboo culm, concerning the static tensile, shear and compressive properties is presented as well as the influence of preservative treatments on their performance.

[pt] Os problemas à saúde acarretados pela exposição às fibras minerais do amianto (asbesto) têm motivado esforços para a substituição destas fibras nos diversos componentes que as empregam como matéria prima. Devido às propriedades físicas e mecânicas e estabilidade química do amianto, bem como sua afinidade natural com a matriz cimentícia, o cimento- amianto é um compósito com excepcionais características de resistência e durabilidade a um custo relativamente baixo. Tais características fazem da busca por um reforço alternativo ao asbesto um desafio, mobilizando indústria e pesquisadores desde a década de 70. Neste contexto, considerando sua disponibilidade e características mecânicas, as fibras celulósicas se mostram como alternativa viável, tendo sido empregadas industrialmente como reforço em fibrocimentos há mais de duas décadas. Entretanto, mesmo com a industrialização, alguns aspectos de seu comportamento, principalmente aqueles relacionados à durabilidade, são ainda foco de intensos esforços de pesquisa (no Brasil, o estudo do emprego de fibras celulósicas como alternativa ao amianto teve início em 79, com os trabalhos pioneiros realizados na PUC-Rio). Considerando os principais mecanismos causadores de degradação nos fibrocimentos, todos eles relacionados ao transporte de fluidos pela rede porosa do material, tem-se que o principal método empregado para melhoria nas características de durabilidade é a substituição parcial do cimento por aditivos com alto teor de sílica amorfa finamente moídos. As melhores características assim obtidas decorrem de modificações na estrutura da matriz e, principalmente, da interface. A casca de arroz, é um resíduo agrícola produzido em grande quantidade no Brasil. Quando não empregada como combustível no próprio eneficiamento do arroz ou em outras atividades rurais, a casca de arroz é disposta sem qualquer controle, apresentando-se assim como um problema ambiental. Entretanto, se queimada em condições controladas, a casca de arroz resulta em cinza, CCA, com alto teor de sílica (80- 90 por cento) altamente amorfa, apresentando boa reatividade com o cimento. Portanto, a CCA foi empregada neste trabalho como material de substituição parcial do cimento em compósitos reforçados por polpas de bambu, buscando com isso melhorar as características relacionadas à durabilidade destes fibrocimentos. Foi observado que o emprego de até 30 por cento de CCA com baixo teor de carbono como substituição parcial do cimento resultou em um substancial decréscimo na porosidade da matriz e interface do compósito. Por conseqüência, estes compósitos apresentaram permeabilidade significativamente inferior à daqueles produzidos sem CCA. Com o emprego de CCA com alto teor de carbono (simulando a cinza obtida de queima não controlada, como a realizada no beneficiamento do arroz) é possível obter resultados semelhantes, uma vez que o compósito seja submetido à cura acelerada em autoclave. Neste caso, devem ser empregadas taxas ainda maiores de substituição parcial do cimento por CCA, com os melhores resultados observados em compósitos cujas matrizes compunham-se por 50 por cento da CCA. Além destes aspectos intimamente ligados aos principais mecanismos de degradação dos compósitos, foi observado que a CCA também favorece a aderência interfacial nos compósitos, acarretando em maior resistência mecânica. / [en] Asbestos is regarded as a hazardous material since the 60 s, motivating the efforts for the replacement of these mineral fibres in the vast range of materials in which they are applied as a raw material. Asbestos-cement was the first building material produced in large scale applying natural fibres as reinforcement in cement-based materials. Due the physical and mechanical behaviour and chemical stability of asbestos fibres, as well as their natural affinity with the cementitious matrix, asbestos-cement presents remarkable strength and durability, associated to a relative low cost. Such characteristics make the search for a suitable replacement to asbestos in fibre-cements a challenge, mobilizing industry and researchers since the early 70 s. Considering their availability and mechanical strength, cellulose fibres have proven to be a viable alternative to asbestos, being employed by the industry as reinforcement in fibre-cements for more than two decades. However, in spite of their well established production and commercialization in many parts of the world, some aspects of the cellulose-cement composites behaviour still motivates research efforts, which are mainly focused on durability aspects. The main deterioration mechanisms acting in cellulose-cement composites are all related to fluid transport within the pore network of the composites and the most applied treatment method is the partial replacement of cement by finely ground admixtures with high active silica content. The improvements in the durability aspects of composites are achieved by modifying the characteristics of the matrix and, mainly, the interfacial region. Rice husk is an agricultural residue produced in large scale in Brazil. If not applied as fuel in the rice mills or in others rural activities, the rice husk is disposed without control, resulting in an ecological problem. However, the pyrolysis of rice husk yields ash with high silica content, (80-90 percent). When burned in a proper way, this silica remains amorphous, presenting high reactivity with cement. Due to these characteristics rice husk ash, RHA, is applied in this PUC-Rio - Certificação Digital No 9924941/CA research as the treatment method in cement composites reinforced by bamboo pulp. It was observed that blended cement with up to 30 percent RHA with low carbon content resulted in a significant decrease in the porosity of the matrix and interface of the composite. As a consequence, these blended-cement composites presented water permeability expressively lower than that of the composites produced without RHA. High carbon content RHA was also applied, simulating the use of ash obtained by a non-controlled burning process. Similar results as those observed in composites with low-carbon-content RHA were achieved, once accelerated autoclave curing was applied to the composites. In this case, for better composite properties, higher RHA content must be used, with the best results being observed in composites with 50 percent RHA. Also, besides these aspects closely related to the main deterioration mechanisms of the composites, it was observed that RHA enhances the fiber-matrix interaction in the interface, improving the mechanical behaviour of the composites.

[pt] O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas, físicas e microestruturais de materiais compósitos cimentícios reforçados por fibras naturais e de laminados de bambu. O trabalho experimental foi direcionado para a determinação da tenacidade. Para se determinar a tenacidade foram utilizados três tipos de ensaios: impacto Charpy, impacto balístico e flexão em 3 pontos. Após os ensaios, a superfície de fratura dos corpos-de-prova foi analisada por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Esta análise microestrutural serviu para determinar os modos de fratura e validar as hipóteses feitas nos modelos matemáticos utilizados. Foram usados modelos adaptados da literatura para a determinação da tenacidade e os valores teóricos obtidos foram confrontados com os experimentais. Determinou-se também através de modelos encontrados na literatura a tensão interfacial de todas as fibras utilizadas nesta pesquisa. Os modelos empregados para calcular a tenacidade e a tensão de adesão interfacial, se mostraram eficientes e válidos. Em segundo plano, porém não menos importante, ficou a determinação das propriedades térmicas dos materiais utilizados. Foram efetuados ensaios de condutividade térmica do compósito e ensaios termogravimétricos das fibras vegetais e do bambu. Os compósitos cimentícios foram reforçados por diferentes fibras naturais: polpa refinada de bambu (CPB), polpa de sisal (CPS), polpa de eucalipto (CPE), fibras curtas de sisal (CPFS) e wollastonita (CPW). As proporções das polpas de bambu, sisal e eucalipto utilizadas como reforço nas matrizes cimentícias foram de 8 por cento e 14 por cento em relação à massa do cimento, a da fibra curta de sisal (25 mm) foi de 3 por cento em relação ao volume e a da wollastonita foi de 11,5 por cento em relação à massa. Compóstios híbridos feitos com wollastonita e polpa de bambu (CPBW) foram também produzidos apenas variando a proporção da polpa de bambu em 8 por cento e 14 por cento e mantendo fixa a da wollastonita em 11,5 por cento. Como uma tentativa de se melhorar a resistência ao impacto, laminados CPB/AL foram também fabricados colando duas chapas de alumínio (liga 5052 H34) de espessura 0,8 mm em ambas às faces dos compósitos reforçados por fibra de bambu, formando assim compósitos sanduíche (CPBA). O bambu Moso (Phyllostachys heterocycla pubescens) com 5 anos de idade foi usado para fabricação dos laminados de bambu, sendo tratado com água fervida para a prevenção de ataques biológicos. Técnicas para a extração do laminado a partir de seu formato natural foram estudadas estabelecendo suas vantagens e desvantagens. Para o ensaio de impacto foram utilizados corpos-de-prova com dimensão nominal de 120 mm x 15 mm x 6 mm perfazendo um total de 18 corpos-de-prova. Para o de flexão foram realizados ensaios com uma lâmina simples de bambu (BL) e bambu laminado colado (BLC) com 3 camadas de lâminas dispostas ortogonalmente. Os resultados dos testes de impacto Charpy e flexão em 3 pontos comprovaram a boa tenacidade do bambu laminado quando submetido a cargas de impacto (42,54 kJ/m2) e a cargas estáticas (19,77 kJ/m2 para o laminado e 17,63 kJ/m2 para o laminado colado). Compósitos sanduíche constituídos de alumínio e laminados de bambu foram também fabricados. Estes foram analisados através de ensaios de impacto balísticos seguindo as recomendações da norma NIJ 0101.04. Observações no microscópico eletrônico de varredura foram realizadas para se analisar os mecanismos de falha dos laminados. / [en] The main objective of this work was to evaluate the mechanical, physical and microestructure properties of cementitious composite materials and bamboo laminates. The experimental program was focused on the determination of toughness. Three diferent types of tests were performed in order to establish it: Charpy impact, ballistic impact and three point bending test. After the tests, the fractured surface of the failed test specimens was observed using a Scanning Electron Microscope (SEM) to establish the failure mode. Mathematical models adapted from the available literature were used to determine the toughness from which the values were confronted to the ones obtained experimentally. It was also determined by mathematical models the interfacial bond stress of all fibers used in this research. The two models, used in the toughness and interfacial bond stress calculation, showed to be efficient, providing valid results. In second plan, but not less important, was the determination of the materials thermal properties. Thermal conductivity tests of the composites and thermogravimetry of the fibers and bamboo were performed. The cementitious composites were reinforced by different natural fibers: refined bamboo pulp (CPB), sisal pulp (CPS), eucalyptus pulp (CPE), short sisal fibers (CPFS) and wollastonite. The mass fraction of bamboo, sisal and eucalyptus pulp studied were 8 percent and 14 percent. For the wollastonite fiber the mass fraction studied was 11.5 percent and for the short sisal fiber a 3 percent volume fraction was studied. Hybrid composites made with wollastonite and bamboo pulp (CPBW) were also produced varying the bamboo fraction mass to 8 percent and 14 percent but keeping constant to 11.5 percent the wollastonite mass fraction. The slurry de-watering process was used in the production of all composites described before. To reduce the adverse effects of weathering on the cellulose fibers and to improve the impact load and flexural resistance of the composite, aluminum thin sheets were used to produce a sandwich composite lamina with the CPB, which was denominated as CPBA. Compound Adhesive gel from Otto Baumgart which is a type of epoxy was used to fix the aluminum sheets on the CPB. The use of aluminum has proved to give much higher impact resistance results when compared to the CPB ones. The 5 years old Moso bamboo (Phyllostachys heterocycla pubescens), which was previously treated in boiled water to eliminate biological agents, was used to produce the bamboo laminates. Techniques were developed to extract bamboo laminates from its natural form, establishing its advantages and disadvantages. For the Charpy impact test, a total of 18 specimens with nominal dimensions of 120 mm x 15 mm x 6 mm were tested. Laminated (BL) and 3 layer cross ply laminated bamboo (BLC) were tested in bending. A total of 9 specimens were tested per bamboo configuration. The BL specimens had nominal dimensions of 120 mm x 30 mm x 6 mm and the BLC were 120 mm x 30 mm x 17 mm. The results demonstrated the good toughness of bamboo laminates when subject to dynamic (42.54 kJ/m2) and to static load (19.77 kJ/m2 for the laminate and 17.63 kJ/m2 for the cross ply laminate). Aluminum thin sheets were again used to make sandwich composites, but now using the bamboo laminate (BLCA). The BLCA was tested using the ballistic impact test following the standard NIJ 0101.04. Analysis on the Scanning Eléctron Microscope (SEM) were performed in order to establish the laminate s failure mechanisms.