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[pt] COMPORTAMENTO MECÂNICO DE COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS REFORÇADOS COM TECIDO DE FIBRAS DE VIDRO E SISAL: ASPECTOS ESTRUTURAIS E DURABILIDADE / [en] MECHANICAL BEHAVIOR OF CEMENT BASED COMPOSITES REINFORCED WITH GLASS AND SISAL FABRIC: STRUCTURAL ASPECTS AND DURABILITYRENNAN LIBERATO RODRIGUES 09 June 2022 (has links)
[pt] A necessidade de estruturas mais leves e esbeltas tem motivado a pesquisa
por materiais alternativos, o que levou, nas últimas décadas, ao concreto têxtil
(TRC) ou argamassa de cimento reforçada com tecido (FRCM). Além da leveza e
finura, vale ressaltar a alta ductilidade deste tipo de compósito. No entanto, ainda
são poucos os estudos sobre o comportamento mecânico desse material,
principalmente quando submetido a situações de alta agressividade ambiental.
Portanto, o objetivo deste estudo é analisar o comportamento mecânico de
compósitos cimentícios reforçados com fibras naturais e tecido de fibra sintética.
Para isso, foram desenvolvidos compósitos em formato de placas e vigas de seção
I fabricados com dois tipos de matrizes, que variavam quanto ao teor de hidróxido
de cálcio, reforçados com diferentes porcentagens de tecido de fibra de vidro álcali
resistente e de fibra de sisal. As amostras foram submetidas a ensaios de tração
direta e flexão a quatro pontos tanto em condições normais quanto após
envelhecimento acelerado em câmara de névoa salina. Concluiu-se que, embora os
elementos reforçados com tecido de fibra de vidro apresentem um desempenho
satisfatório em condições normais de ensaio, quando colocados em ambientes
salinos há uma degradação considerável tanto da fibra quanto da interface entre o
tecido e a matriz, prejudicando a performance do compósito. Observou-se também
que a matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio auxiliou na preservação da
capacidade resistente dos tecidos utilizados no estudo, com destaque para o
desempenho compósito reforçado com fibra de vidro ensaiado em condições
normais e o reforçado com fibra de sisal nas duas condições de ensaio propostas. / [en] The need for lighter and slender structures has led civil engineers to look for
alternative materials, which has led, in recent decades, to cementitious composites
reinforced with fabrics. This new type of material is known as textile reinforced
concrete (TRC) or Fabric Reinforced Cement Mortar (FRCM). In addition to the
lightness and slimness, it is worth mentioning the high ductility of the material.
Nevertheless, there are still only a few studies on durability and mechanical
mechanisms when it occurs in situations with high environmental aggressiveness,
such as coastal areas. Therefore, the objective of this study is to analyze the
influence of saline environments on cementitious composites reinforced with
natural sisal and alkali resistant glass fabrics. Two types of matrices were
developed: one with a high calcium hydroxide content, only with Portland cement
and the other with a lower content, due to the partial replacement of Portland cement
by Metacaulim and fly ash. The TRC specimens were placed for accelerated aging
in a salt steam walk-in chamber with a concentration of 3.5 percent NaCl and 70 degree Celsius . After
1000 hours of aging, the specimens were removed from the chamber and subjected
to direct tensile tests. The degradation mechanisms were discussed and a
comparison between the mechanical behavior of the two composite systems were
addressed.
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[en] FRACTURE BEHAVIOR OF COMPOSITES OF CEMENT MORTAR MATRIX REINFORCED WITH SHORT SISAL FIBERS / [es] MECÁNICA DE LA FRACTURA DE COMPUESTOS DE MATRICES RÍGIDAS (ARGAMASA) REFORZADAS CON FIBRAS DE SISAL / [pt] MECÂNICA DA FRATURA DE COMPÓSITOS DE MATRIZES RÍGIDAS (ARGAMASSA) REFORÇADAS COM FIBRAS DE SISALCONRADO DE SOUZA RODRIGUES 20 February 2001 (has links)
[pt] Com a constatação dos malefícios causados pelo asbesto
durante sua extração e no seu manuseio durante o processo
de fabricação dos componentes de cimento amianto, este
material tem sofrido restrições ao seu uso em diversos
países, tendo sido em alguns casos até proibido por
legislação oficial, como no caso dos EUA, Canadá, México e
da Comunidade Européia. Infelizmente, o cimento-amianto é
um dos materiais de construção mais utilizados no Brasil.
Com o objetivo de substituir este material por outro de
baixo custo e grande disponibilidade local, tem-se
pesquisado os compósitos de argamassa com fibras vegetais.
Neste trabalho o comportamento à fratura de matrizes à base
de cimento, reforçadas com fibras curtas de sisal
distribuídas aleatoriamente, é estudado. Para tanto, foram
utilizados espécimes prismáticos com entalhes tipo U de
diferentes raios de curvatura na ponta, submetidos à flexão
pura. Para estabelecer as propriedades do compósito
desenvolvido, os ensaios foram realizados em: matriz plena
de argamassa de cimento, compósitos de argamassa com 3%, em
volume, de fibras de sisal com 25mm de comprimento e
compósitos com fibras de 45mm. Em trabalhos anteriores[14],
o campo de tensões na ponta do entalhe foi estudado
utilizando-se extensômetros de resistência elétrica, o que
não forneceu bons resultados. Isto por causa da
impossibilidade de se trabalhar com extensômetros que sejam
compatíveis com o tamanho do grão do compósito e com o
tamanho da zona de concentração de tensões. Então, para
este trabalho, o método da fotoelasticidade foi escolhido
para estabelecer o campo de tensões na ponta dos entalhes
de maneira a se determinar KI e kt.
A aplicação da fotoelasticidade na forma de suas duas
técnicas convencionais, que são os métodos de transmissão e
reflexão, conduziu a bons resultados quando utilizados
modelos fotoelásticos de policarbonato. No entanto, quando
o método de reflexão foi utilizado em uma placa de
policarbonato colada ao espécimes de compósito, a ordem de
franja não se mostrou bem definida. Isto tornou difícil a
determinação da magnitude das tensões. Desta forma, não foi
possível se estimar KI e kt com precisão satisfatória. É
recomendado que outros métodos como método de Moire sejam
estudados para este propósito. / [en] Once recognised that asbestos can cause harm during its
extraction and its handling during the
fabrication process - which turns it into asbestos-cement -
the use of this material has been
restricted in some countries and in others prohibited by
law, as in the case of the United States
of America ,Canada, Mexico and the European Community.
Unfortunately asbesto-cement is
one of the most commonly used constructional material in
Brazil. With the objective to
substitute this material with any other of low cost and
abundantly available, local material
composites of mortar with vegetable fibres are being
investigated.
In this work the fracture behaviour of composites of cement
mortar matrix, reinforced with
short sisal fibres randomly distributed, is studied. Four
points bending specimens have been
used with a "U" type notch of different curvature radii at
the root, submitted to pure bending
moment. To establish the properties of the developed
composite, tests were carried out on:
pure cement mortar matrix, composites of mortar with 3% of
volume of sisal fibres with 25
mm length and composites with 45 mm fibre length. In a
previous work, the stress field at the
root of the notches was studied using electrical strain
gauges, which did not give good results
because it is not possible to find a strain gauge which
could be compatible both with the grain
size of the composite and the size of the stress
concentration zone. Therefore the method of
photoelasticity, was chosen in this work to establish the
stress field at the root of the notch in
order to determine KI and kt .
The methods of transmission and reflection photoelasticity
applied to polycarbonate material
sheet, produced satisfactory results. However, when the
reflection method was used with a
thin sheet of polycarbonate material together applied to
the surface of the test specimens, the
fringe order was not well defined. This made it difficult
to establish the magnitude of the
stresses. Therefore it was not possible to estimate the
values KI and kt with satisfactory accuracy. It is
recommended that other methods such as shadow Moire to be
used for the purpose. / [es] Con la constatación de los daños causados por el asbesto durante la extracción y en la manipulación
subsecuente del proceso de fabricación de los componentes de cemento amianto, este material ha sufrido
restricciones en su uso en diversos países y; en algunos casos ha sido prohibido por legislación oficial, como es
el caso de los EUA, Canadá, México y de la Comunidad Europea. Infelizmente, el cemento-amianto es uno de los
materiales de construcción más utilizados en Brasil. Con el objetivo de substituir este material por otro de bajo
costo y gran disponibilidad local, se han invetigado los compuesto de argamasa con fibras vegetales. En este
trabajo se estudia el comportamiento de la fractura de matrizes a base de cemento, reforzadas con fibras cortas
de sisal distribuidas aleatoriamente. Para ello se utilizaron espécimenes prismáticos con soportes tipo U de
diferentes rayos de curvatura en la punta, sometidos a flexión pura. Para establecer las propriedades del
compuesto desarrollado, se realizaron ensayos en: matriz plena de argamasa de cemento, compuestos de
argamasa con 3%, en volumen, de fibras de sisal con 25mm de largo y compuestos con fibras de 45mm. En
trabajos anteriores[14], el campo de tensiones en la punta del soporte fue estudiado utilizando extensolómetros de
resistencia eléctrica, que no dieron buenos resultados. Esto se debió a la imposibilidad de trabajar con
extensolómetros compatibles con el tamaño del grión del compuesto y con el tamaño de la zona de concentración
de tensiones. Entonces, para este trabajo se seleccionó el método de la fotoelasticidad para establecer el campo
de tensiones en la punta de los soportes, determinando Ki y Kt. La aplicación de la fotoelasticidad a través de dos
técnicas convencionales (métodos de transmisión y reflexión) condujo a buenos resultados al utilizar modelos
fotoelásticos de policarbonato. Sin embargo, cuando se utilizó el método de reflexión en una placa de
policarbonato colada a espécimenes del compuesto, el orden de la franja no se mostró bien definido. Ésto hizo
difícil la determinación de la magnitud de las tensiones. De esta forma, no fue posible estimar Ki y Kt con una
precisión satisfactoria. Se recomienda que otros métodos como el Método de Moire sean estudiados con este
propósito.
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[en] CURAUÁ AND SISAL FIBERS AS REINFORCEMENT IN SOIL MATRIX / [pt] FIBRAS DE CURAUÁ E SISAL COMO REFORÇO EM MATRIZES DE SOLOANDRE RICARDO ALVES GUEDES PINTO 20 August 2008 (has links)
[pt] A insustentabilidade da construção civil tem motivado a
busca, nas últimas três décadas, de materiais e tecnologias
que envolvam menores quantidades de energia, gerem menos
resíduos e poluentes. O Grupo de Pesquisa de Materiais e
Tecnologias Não-Convencionais da PUC-Rio tem dedicado
esforços neste sentido, gerando e divulgando conhecimento
sobre materiais ecológicos que sejam, acessíveis à
população de baixa renda e menos dependentes de tecnologias
e indústrias multinacionais. Dentre estas tecnologias
alternativas, citam-se as construções com terra, por
apresentarem baixo consumo energético e emissão de
poluentes, além da matéria prima (solo) estar disponível
abundantemente para uso. Assim, é uma solução eficaz para o
combate aos problemas ambientais e as desigualdades
sociais. Porém, para que as construções sejam resistentes e
duráveis, métodos de estabilização são utilizados com
freqüência. Esta dissertação avaliou a influência da adição
de fibras vegetais (curauá e sisal) em matrizes de
solo, as fibras possuem comprimento de 25 e 35 mm,
adicionados em 0,5% e 1%, em peso de solo seco, juntamente
com adições de 4 e 6% de cimento. Sob carregamento
estático, são moldados e extraídos espécimes cilíndricos
(50x100 mm), assim, ensaios comuns a argamassas são
utilizados para avaliar a resistência das misturas. Os
resultados indicam a potencialidade do processo de
compactação desenvolvido. A estabilização química acresceu
na rigidez e resistência final dos compósitos. A
estabilização mecânica conduziu a espécimes de menor
porosidade e juntamente com a estabilização física
proporcionou o enrijecimento das misturas. Observa-se que
as fibras melhoraram a capacidade de absorção de
energia pós-fissuração, impedindo a ruptura frágil das
matrizes. / [en] The development of low cost and energy, saving construction
materials such as Bamboo, vegetable fibers soil and
different types of residues has been the subject of
extensive research since 1979 at PUC-Rio. These materials
are now called the Non-Conventional Materials and
Technologies (NOCMAT) are investigated in order to
substitute the industrialized materials which have
contributed significantly to the climate change of our
globe. It is now well established that the most commonly
used construction material Portland cement is
one of the most polluting one and its use needs to be
reduced or to be substituted. In addition with the
expansion of the centralized industrialized materials the
gap between poor and rich is becoming wider and wider.
Stabilized earth construction has been studied by NOCMAT
group. This thesis presents the recent results of an
investigation into the behavior of stabilized soil using
vegetable fibers and/or cement. The considered variables in
this research program are: the influence of
two types of vegetable fiber, Curauá and Sisal, as
reinforcement in two types of soil matrix, Clayey and Sandy
soils. The considered fibers were of 25 and 35 mm length,
with weight fractions of 0,5% and 1%, in relation to soil
dry weight. The studied chemical stabilizers were 4% and 6%
of cement in relation to dry soil weight. Cylindrical
specimens of the size 50x100 mm were used to establish the
compression behavior and the tensile strength through
diagonal compression tests. The results indicate that the
process of soil compacting is an effective method and
the chemical stabilization increased the rigidity and the
strength of the composites. It was found that the vegetable
fibers have improved the postcracking behavior of the
developed composites.
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Funcionalização de fibras vegetais com plasma frio de metano para desenvolvimento de novos produtos em fibrocimento / Plasma functionalizations with methane of the vegetable fibres to development of new products in fibrocementBarra, Bruna Neri 28 August 2014 (has links)
Dentre as fibras vegetais estudadas como reforço para produção de compósitos cimentícios, as fibras de coco verde e sisal se destacam por suas características mecânicas de interesse industrial, baixo custo e baixa densidade. O objetivo deste trabalho é o estudo da funcionalização de fibras de coco verde e sisal, pela técnica de polimerização com plasma frio de metano, bem como a análise do efeito do tratamento, a fim de reduzir a hidrofilicidade natural das fibras, preservar suas propriedades mecânicas e aumentar sua durabilidade em meio alcalino. Fibras de coco verde e sisal foram tratadas com plasma frio de metano durante 4, 10 e 20 min. O experimento também incluiu ensaio de degradação das fibras, antes e após tratamento, em solução saturada de cimento Portland. Por meio de análise de molhabilidade e de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X foi identificado que o tratamento tornou a superfície das fibras de sisal tratadas por 10 e 20 min menos hidrofílica, e das fibras de coco verde tratadas durante o mesmo tempo mais hidrofílica. Corroborando esses resultados, ensaio de arrancamento foi realizado em fibras de sisal tratadas por 20 min indicando boa aderência entre a fibra tratada e a matriz cimentícia. Após ensaio de degradação em solução cimentícia de ambas as fibras tratadas durante 10 e 20 min os resultados da espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier indicaram que o tratamento retardou o processo de degradação alcalina da hemicelulose e lignina das fibras de sisal, enquanto que para as fibras de coco verde a degradação das fibras sem tratamento foi igual ao daquelas sem com tratamento. Os ensaios mecânicos indicaram que as fibras de sisal tratadas tiveram maior resistência mecânica quando comparadas àquelas sem tratamento, e com relação às fibras de coco verde não houve diferença significativa entre fibras tratadas e sem tratamento. Além disso, não houve alteração do módulo de elasticidade das fibras de coco verde e sisal (sem tratamento e tratadas). Nesse contexto, os resultados obtidos indicaram que o tratamento com plasma frio de metano é eficaz para redução da hidrofilicidade da superfície das fibras de sisal, podendo vir a ser um tratamento promissor para minimizar a degradação alcalina da hemicelulose e lignina. / Among the studied plant fibres as reinforcement for the production of cement composites, green coconut and sisal fibres stand out for its mechanical characteristics of industrial interest, low cost, and low density. The aim of this work is to study of the plasma functionalization of green coconut and sisal fibres with methane cold plasma, as well as the analysis of the effect of this treatment in order to reduce the hydrophilicity of natural fibres, preserving its mechanical properties and increase its durability in alkaline medium. Green coconut and sisal fibres were treated with methane cold plasma for 4, 10 and 20 min. The experiment also included fibre degradation test before and after treatment in saturated solution of Portland cement. Wettability and XPS analyses indicated that the sisal fibres treated for 10 and 20 min presented surface more hydrophobic than green coconut fibres in the same treatment condition. Pullout test was performed in the sisal fibres treated by 20 min indicating good adherence between treated fibre and cement matrix. Both kinds of fibres were submited to degradation test imersed in the cementitious solution. The FTIR results indicated that the treatment retarded the alkaline degradation of the hemicellulose and lignin from sisal fibres whereas treated green coconut fibres showed the same degradation presented by untreated ones. The mechanical tests showed that the treated sisal fibres had higher mechanical strength compared to those without treatment, and regarding green coconut fibres there was no significant difference between treated and untreated fibres. Furthermore, there was no change in the modulus of elasticity of the green coconut and sisal fibre (treated and untreated). In this context, the results indicated that treatment with cold plasma of methane is effective in reducing the excessive hydrophilicity of the surface of sisal fibres and could be a promising treatment to minimize the alkaline degradation of hemicellulose and lignin.
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Aspectos produtivos e análise do desempenho do fibrocimento sem amianto no desenvolvimento de tecnologia para telhas onduladas / Productive aspects and performance of fibrecement without asbestos in the development of technology for undulate roofing tilesTonoli, Gustavo Henrique Denzin 03 March 2006 (has links)
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.
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Funcionalização de fibras vegetais com plasma frio de metano para desenvolvimento de novos produtos em fibrocimento / Plasma functionalizations with methane of the vegetable fibres to development of new products in fibrocementBruna Neri Barra 28 August 2014 (has links)
Dentre as fibras vegetais estudadas como reforço para produção de compósitos cimentícios, as fibras de coco verde e sisal se destacam por suas características mecânicas de interesse industrial, baixo custo e baixa densidade. O objetivo deste trabalho é o estudo da funcionalização de fibras de coco verde e sisal, pela técnica de polimerização com plasma frio de metano, bem como a análise do efeito do tratamento, a fim de reduzir a hidrofilicidade natural das fibras, preservar suas propriedades mecânicas e aumentar sua durabilidade em meio alcalino. Fibras de coco verde e sisal foram tratadas com plasma frio de metano durante 4, 10 e 20 min. O experimento também incluiu ensaio de degradação das fibras, antes e após tratamento, em solução saturada de cimento Portland. Por meio de análise de molhabilidade e de espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X foi identificado que o tratamento tornou a superfície das fibras de sisal tratadas por 10 e 20 min menos hidrofílica, e das fibras de coco verde tratadas durante o mesmo tempo mais hidrofílica. Corroborando esses resultados, ensaio de arrancamento foi realizado em fibras de sisal tratadas por 20 min indicando boa aderência entre a fibra tratada e a matriz cimentícia. Após ensaio de degradação em solução cimentícia de ambas as fibras tratadas durante 10 e 20 min os resultados da espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier indicaram que o tratamento retardou o processo de degradação alcalina da hemicelulose e lignina das fibras de sisal, enquanto que para as fibras de coco verde a degradação das fibras sem tratamento foi igual ao daquelas sem com tratamento. Os ensaios mecânicos indicaram que as fibras de sisal tratadas tiveram maior resistência mecânica quando comparadas àquelas sem tratamento, e com relação às fibras de coco verde não houve diferença significativa entre fibras tratadas e sem tratamento. Além disso, não houve alteração do módulo de elasticidade das fibras de coco verde e sisal (sem tratamento e tratadas). Nesse contexto, os resultados obtidos indicaram que o tratamento com plasma frio de metano é eficaz para redução da hidrofilicidade da superfície das fibras de sisal, podendo vir a ser um tratamento promissor para minimizar a degradação alcalina da hemicelulose e lignina. / Among the studied plant fibres as reinforcement for the production of cement composites, green coconut and sisal fibres stand out for its mechanical characteristics of industrial interest, low cost, and low density. The aim of this work is to study of the plasma functionalization of green coconut and sisal fibres with methane cold plasma, as well as the analysis of the effect of this treatment in order to reduce the hydrophilicity of natural fibres, preserving its mechanical properties and increase its durability in alkaline medium. Green coconut and sisal fibres were treated with methane cold plasma for 4, 10 and 20 min. The experiment also included fibre degradation test before and after treatment in saturated solution of Portland cement. Wettability and XPS analyses indicated that the sisal fibres treated for 10 and 20 min presented surface more hydrophobic than green coconut fibres in the same treatment condition. Pullout test was performed in the sisal fibres treated by 20 min indicating good adherence between treated fibre and cement matrix. Both kinds of fibres were submited to degradation test imersed in the cementitious solution. The FTIR results indicated that the treatment retarded the alkaline degradation of the hemicellulose and lignin from sisal fibres whereas treated green coconut fibres showed the same degradation presented by untreated ones. The mechanical tests showed that the treated sisal fibres had higher mechanical strength compared to those without treatment, and regarding green coconut fibres there was no significant difference between treated and untreated fibres. Furthermore, there was no change in the modulus of elasticity of the green coconut and sisal fibre (treated and untreated). In this context, the results indicated that treatment with cold plasma of methane is effective in reducing the excessive hydrophilicity of the surface of sisal fibres and could be a promising treatment to minimize the alkaline degradation of hemicellulose and lignin.
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Aspectos produtivos e análise do desempenho do fibrocimento sem amianto no desenvolvimento de tecnologia para telhas onduladas / Productive aspects and performance of fibrecement without asbestos in the development of technology for undulate roofing tilesGustavo Henrique Denzin Tonoli 03 March 2006 (has links)
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.
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