Made available in DSpace on 2015-04-22T22:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 igor roberto.pdf: 4402324 bytes, checksum: 90ab88c1b2930e13110899ce104c62fc (MD5) Previous issue date: 2013-03-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The work in hand deals with the experimental investigation of the mechanical, physical and chemical behavior of jute and malva fibers as well as the cementitious composites reinforced by those fibers. The composites were produced with a self-consolidating matrix free of ca1cium hydroxide. Long and unidirectional aligned fibers distributed in five layers were used as reinforcement. This arrangement resulted in a reinforcement ratio of 8%. The fibers were investigated by chemical analysis, thermogravimetry, microstructural observation and direct tensile tests. Direct tension, four point bending tests and microstructural observation were the techniques used to characterize the composites. The physical and mechanical results indicated that both fibers have properties adequate for being used as reinforcement in high performance composites. The newly developed fiber reinforced composites presented promising mechanical properties towards the development of semi-structural and structural elements. The composites reinforced with malva fibers presented mechanical resistance higher than those reinforced withjute (around 20% in the flexural and 10 % in the tensile strength). Both composites presented a multiple cracking behavior under bending and tensile loads. / No presente estudo foi realizado a investigação experimental das propriedades físico-mecânicas e também químicas das fibras de juta e malva assim como dos compósitos reforçados com as respectivas fibras vegetais. Em relação aos compósitos, estes foram produzidos com uma matriz auto-adensável e livre de hidróxido de cálcio. Os compósitos foram produzidos com o teor de 8% de fibras longas, alinhadas unidirecionalmente e distribuidas em 5 camadas, formando como produto final um compósito em formato de placas. Os principais ensaios utilizados para a caracterização das fibras foram análise química, termogravimetria, análise microestrutural e tração direta, enquanto para os compósitos foram análise microestrutural, tração direta e flexão em quatro pontos. Os ensaios físico-mecânicos apresentaram, tanto nas fibras de malva como nas fibras de juta, a possibilidade da aplicação destas fibras em compósitos de alta resistência. Os compósitos reforçados com ambas as fibras, apresentaram propriedades mecânicas promissoras no desenvolvimento de peças semi-estruturais e estruturais. Os compósitos reforçados com fibras de malva apresentaram resistência superior aos dos compósitos reforçados com fibras de juta (cerca de 20% na tração à flexão e 10% na tração direta). Ambos os compósitos apresentaram um comportamento de multipla fissuração tanto na flexão como na tração.

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-19T20:21:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial_Daiana Góes Cavalcante.pdf: 4388941 bytes, checksum: b6cd164bd266150cddd8926501d42b3b (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2018-06-19T20:22:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial_Daiana Góes Cavalcante.pdf: 4388941 bytes, checksum: b6cd164bd266150cddd8926501d42b3b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T20:22:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação Parcial_Daiana Góes Cavalcante.pdf: 4388941 bytes, checksum: b6cd164bd266150cddd8926501d42b3b (MD5) Previous issue date: 2017-10-30 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The present research presents the development and characterization of cementitious composites reinforced with jute and malva fibers textile. In order to increase the durability of these materials, a free matrix of calcium hydroxide was used, a degrading agent of natural fibers in a cementitious environment. The treatment of the textile was performed by the hornification process, aiming to reduce the fiber volume variation and consequently to improve fiber-matrix adhesion and durability. Reinforced cementitious plates with two layers of jute and malva textile were produced by a pneumatic system and exhibited double-cracked flexural tensile behavior for most experimental conditions (plates reinforced with treated and untreated textile and matrix of reference and modified by 40% metakaolin) at twenty and eight days. The composites reinforced with textile treated for 10 cycles of hornification, presented multiple cracking only in the middle third of the specimens. The durability of the composites was investigated by means of the accelerated aging process (50 wetting and drying cycles) and they were evaluated by tensile strength tests, microstructural analysis and physical characterization. In the composites with metakaolin, the hornified and untreated textile did not result a significant increase in flexural tensile strength (MOR) in relation to the reinforced reference matrix (about 6.5 MPa for all composites), however, those presented high specific energy (more than 100% increase). After aging, the matrix modified and reinforced with textile in both conditions (untreated and hornified) were efficient, since they preserved the mechanical characteristics, mainly MOR (6.5 MPa). This was not observed for the reinforced reference matrix, in this case, there was a 25% loss in resistance (MOR = 5.15 MPa). / A presente pesquisa apresenta o desenvolvimento e caracterização de compósitos cimentícios reforçados com tecido das fibras de juta e malva. Para aumentar a durabilidade destes materiais foi utilizada uma matriz livre de hidróxido de cálcio, agente degradador de fibras naturais em ambiente cimentício. O tratamento do tecido foi realizado pelo processo de hornificação, visando reduzir a variação volumétrica das fibras e consequentemente melhorar a adesão fibra-matriz e a durabilidade. Placas cimentícias reforçadas com duas camadas de tecido de juta e malva foram produzidas com o auxílio de um sistema pneumático. A durabilidade dos compósitos foi investigada por meio do processo de envelhecimento acelerado (50 ciclos de molhagem e secagem) e os mesmos foram avaliados pelos ensaios de resistência à tração na flexão, análise microestrutural e caracterização física. Para a maioria das condições experimentais (placas reforçadas com tecido não tratado e com matriz de referência e modificada por 40% de metacaulinita), as placas compósitas apresentaram comportamento à tração na flexão com dupla fissuração aos vinte e oito dias de cura. Os compósitos reforçados com tecido tratado por 10 ciclos de hornificação apresentaram múltipla fissuração apenas no terço médio dos corpos de prova. Nos compósitos com metacaulinita, os tecidos hornificados e não tratados não resultaram em um aumento significativo na resistência à tração na flexão (MOR) em relação à matriz de referência reforçada (cerca de 6,5 MPa para todos os compósitos), contudo, aqueles apresentaram alta energia específica em relação a este (acréscimo acima de 100%). Após o envelhecimento, a matriz modificada e reforçada com tecido nas duas condições (não tratado e hornificado) foram eficientes, pois preservaram as características mecânicas, principalmente o MOR (6,5 MPa). Isto não foi observado para a matriz de referência reforçada, neste caso, houve perda de 25% na resistência (MOR = 5,15 MPa).

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anderson Donizete Alves da Rosa.pdf: 2211851 bytes, checksum: ddc079d1d3a7fdfc01e60d2071aa7c25 (MD5) Previous issue date: 2009-08-10 / Fundo Mackenzie de Pesquisa / The large-scale production of plastics increased to 200 million tonnes in the world, in 2005. This represents a considerable increase in annual productions of 9.9% since 1950. A considerable part of these synthetic polymers, 36% focused on Asia and Oceania, followed by Europe and America with 29%. The production volume of the Middle East and Africa had a stake of 6%. These raw materials are used for a very short period of time and generate a significant volume of discarding. Even with a considerable development of lines of management of discarding, its treatment and disposal problems still arise from the difficulty in reuse packaging such as where they are generated, either by the state of cleanliness in which they are discarded, either by multi-material composition which is used to produce them. This paper seeks the use of natural fiber as a reinforcing and modifier in mechanical properties in the composite of recycled polypropylene. Through the begin process of incorporation of fibers to the matrix polymer (calendering), it was followed by extrusion in order to better mix the composite formed. After its extrusion, the pellets were subjected to the injection process to obtain the bodies of evidence for the trials of characterization. The samples were then carried out the tests of traction, bending by three points, hardness and resistance to impact. The viscometer properties of the composite were evaluated by the rate of flow. The work shows that different amounts of jute fiber incorporated into the matrix of recycled polypropylene, and the treatments in both the polypropylene fiber as in, change their characteristics thereby different properties studied. / A larga escala de produção de plásticos elevou-se para 200 milhões de toneladas no mundo, no ano de 2005. Isso representa um aumento considerável na produções anuais de 9,9%, desde 1950. Uma parte considerável destes polímeros sintéticos, 36% concentrou-se na Ásia e Oceania, seguidas pela Europa e América com 29%. O volume de produção do Oriente Médio e África tiveram uma participação de 6%. Estas matérias-primas são utilizadas por um período de tempo bastante curto e geram um volume de descartes importante. Mesmo com um desenvolvimento considerável de linhas de gestão dos descartes, seu tratamento e sua eliminação colocam ainda problemas provenientes da dificuldade em reutilizar tais embalagens na forma em que são geradas, seja pelo estado de limpeza em que são descartadas, seja pela composição multi-material que é utilizada para sua produção. O presente trabalho pesquisou o emprego de uma fibra natural como reforçadora e modificadora nas propriedades mecânicas na matriz de polipropileno reciclado. Por meio do processo inicial de incorporação das fibras à matriz o polímero (calandragem), foram seguidas de extrusão com o objetivo de homogeneizar melhor o compósito formado. Após sua extrusão, o material granulado foi submetido ao processo de injeção para obtenção dos corpos de prova para os ensaios de caracterização. Os corpos de prova foram então caracterizados através dos ensaios de tração, flexão por três pontos, dureza e resistência ao impacto. As propriedades viscosimétricas do compósito foram avaliadas por meio do índice de fluidez. O trabalho mostra que diferentes quantidades de fibra de juta incorporadas à matriz de polipropileno reciclado, bem como os tratamentos tanto na fibra de juta quanto no polipropileno, modificam suas características obtendo assim diferentes resultados nas propriedades estudadas.

[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.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:19:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OLIVEIRA_Robson_2013.pdf: 4428066 bytes, checksum: aefeb43146df9afeba619c532fb8d2f6 (MD5) Previous issue date: 2013-09-13 / Composite technology of a polymer matrix reinforced with artificial fibers, like fiberglass, Kevlar, carbon, etc., has become specialty in recent times moved by advances in technology in some sectors such as automotive and aerospace. The composites already have come a long way in replacing conventional materials like metals and Woods. However with the goal to reduce costs and provide a sustainable growth, science has directed his attention in reinforced compounds with renewable material such as natural fibers. In this work, a study was conducted of the dynamic behavior-mechanical and thermodynamic transitions of second order, as is the case of the glass transition temperature, matrix composite polyurethane elastomers with jute fiber reinforcement. The relaxation that occurs in glassy transition region, also called primary relaxation or relaxation α to amorphous polymers, molecular movements resulting from long distances, involving the main polymer chain segments. The matrix was formed by a MDI-BDO system provided by the company Metso Brazil, PU Division. Metso Brazil manufactures PU screens used in crushing sieves in the mining industry, and this work studied replacing the pure PU fiber by composite reinforced with jute. The material was prepared in an open heated to 100º C with controlled temperature, the system was synthesized in a mixer pre-polymer ratio automatic PU of Baulé on following conditions: MDI, 45º C to 9.5 bar; BDO, 45 C 5.7 bar and D20, 69 C a11 .2 bar. For the characterization of mechanical properties of composite dynamic-mechanical analysis was performed in tension in a temperature range of 35 to 160° C and bending creep. The results showed that the composite had formed showed lower creep deformation in bending test compared to pure polyurethane, but higher strain compared to the composite fiberglass. The flexural modulus (E ') of jute fiber composite showed a higher value at higher temperatures than the unreinforced material. The composi / A tecnologia de compósitos de uma matriz polimérica reforçada com fibras artificiais, com fibra de vidro, Kevlar, carbono, etc., tornou-se de grande interesse nos últimos tempos com os avanços da tecnologia em alguns setores como automobilístico e aeroespacial. Os compósitos já percorreram um longo caminho na substituição dos materiais convencionais como metais e madeiras, no entanto com o objetivo de reduzir custos e proporcionar um crescimento sustentável, a ciência tem direcionado sua atenção em compostos reforçados com material de fontes renováveis como as fibras naturais. No presente trabalho, foi realizado um estudo do comportamento dinâmico-mecânico e transições termodinâmicas de segunda ordem, como é o caso da transição vítrea, em compósito de matriz poliuretana elastomérica com reforço de fibra de juta. A matriz foi formada por um sistema MDI/BDO (reação entre um diisocianato de 4-4'-difenilmetano (MDI) e o 1,4-butanodiol (BDO), fornecida pela empresa Metso Brasil, divisão PU. A Metso Brasil fabrica telas de PU usadas em peneiras de britagem na indústria de mineração, sendo que o presente trabalho estudou a substituição do PU puro pelo compósito com fibra de juta. O material foi vazado em molde aberto na empresa em mesa aquecida a 100ºC com temperatura controlada. O sistema prepolímero foi sintetizado em um misturador automático de PU da Baulé nas seguintes condições: MDI 45ºC a 9,5 bar; BDO, 45ºC a 5,7 bar e D20, 69ºC a11,2 bar. Para a caracterização das propriedades mecânicas desse compósito foi realizada análise dinâmico-mecânica (DMA) em ensaios de tensão no intervalo de temperatura de 35 a 160 ºC. Os principais resultados mostraram que o compósito formado apresentou menor deformação de fluência em ensaio de flexão em relação ao poliuretano puro, porém maior deformação quando comparado com o compósito com fibra de vidro. O módulo flexural (E ) do compósito de fibra de juta apresentou um maior valor em temperaturas mais elevadas que o do material sem reforço. O compósito de fibra de juta foi solicitado no modo de tração e teve um comportamento de material menos dúctil.

[pt] Este estudo teórico-experimental tem como objetivo a análise do comportamento até a ruptura de vigas de madeira da espécie Pinus oocarpa reforçadas externamente à flexão com compósitos de base epoxídica reforçados por fibras de vidro e juta. No programa experimental foi investigado o desempenho mecânico do Pinus Oocarpa quando submetido a temperaturas elevadas. Uma tendência à redução do módulo de elasticidade e da resistência à compressão foi verificada com o aumento da temperatura, fato que pode ser comprovado através de análises com difração de raios-x. Ensaios de tração nos compósitos reforçados com fibras de vidro e juta foram realizados demonstrando comportamento frágil, linear-elástico até ruptura. Além disso, vinte e duas vigas, com seção transversal de 10x15cm e 300 cm de comprimento foram ensaiadas à flexão. Essas vigas foram divididas em cinco séries, sendo cinco vigas de referência sem reforço, cinco reforçadas com uma camada de fibra de vidro, seis com três camadas de fibra de vidro, uma com uma camada de fibra de juta e, por fim, cinco com três camadas de fibra de juta. No estudo teórico foi aplicado o modelo básico de seção composta para o regime elástico e dois modelos bilineares elasto-plásticos. A partir dos resultados numéricos e para as considerações adotadas, comparou-se com os valores encontrados experimentalmente concluindo-se que o primeiro modelo é o melhor deles para o dimensionamento. Verificou-se que todas as vigas reforçadas apresentaram um acréscimo de força última variando de 16-26 por cento quando considerados os compósitos de juta e 54-81 por cento para os de vidro em relação às vigas de referência. Verificou-se, também, que, com o acréscimo das fibras ocorreu uma modificação no modo de ruptura, ou seja, as peças continuaram rompendo nas fibras tracionadas, só que com uma pequena plastificação nas fibras comprimidas. Observou-se, também, que os compósitos de fibra de juta alteram consideravelmente a rigidez das peças fletidas mesmo com ganho inferior na resistência. / [en] The work in hand aims the theoretical-experimental investigation of the mechanical behavior until rupture of Pinus oocarpa s wood beams reinforced externally for bending with glass and jute epoxy-based composites. In the experimental program, the mechanical behavior under elevated temperatures of Pinus oocarpa was investigated. A tendency to reduce the elastic modulus and the compressive strength was verified with the increase of the temperature, which was traced back to the x-ray diffraction analysis. Tension tests on glass and jute fiber reinforced composites were performed showing a brittle and linear elastic behavior until rupture. Beside this, twenty two beams, with cross section of 10x15cm and 300 cm of length, was tested. The beams were divided into five groups: five non-reinforced beams, five reinforced beams with one fiberglass layer, six with three fiberglass layers, one with one layer of jute fiber and five with three layers of jute fiber. In the theoretical study, a basic model of the composite section for the elastic range was applied and two bilinear elasto-plastic models. From the comparison of the experimental and theoretical results, it was concluded that the first model is the best one to be applied in project. It was verified that all the reinforced beams presented an increase of the ultimate force varying from 16 to 26 per cent when considering the jute composites and from 54 to 81 per cent for the glass ones. It has been found that, with the addition of glass fibers, a change in the mode of rupture was observed. Without the reinforcement, the beams fractured with pure tension. When the composites were used as external reinforcement, some beams presented a small plastification on the compression zone. It was also observed that the jute fiber composites considerably modified the stiffness of the beams even with a lower gain in the load bearing resistance.