Este trabalho propõe contribuir no desenvolvimento do processo de extrusão para a produção de compósitos cimentícios, mediante metodologia que possibilite a obtenção de formulações extrudáveis utilizando cimento Portland de alta resistência inicial, sílica ativa, calcário, polpa de celulose de eucalipto, fibras de polipropileno e aditivos. Para isso, foram caracterizadas as matérias-primas como subsidio para as discussões. O efeito dos diferentes componentes da formulação no comportamento reológico da mistura foi avaliado utilizando reômetro extrusor. As propriedades físicas e mecânicas dos compósitos elaborados com combinações de calcário, sílica ativa e cimento foram modeladas estatisticamente com o propósito de estimar o comportamento das matrizes. A demanda de água dos sistemas cimentícios foi determinada experimentalmente e utilizada na extrusão das matrizes. Selecionada uma matriz, suas propriedades mecânicas e físicas foram modeladas, estatisticamente, com diferentes teores de polpa celulósica de eucalipto e fibras de polipropileno. As formulações com características desejadas foram avaliadas ao envelhecimento acelerado por 200 ciclos de imersão-secagem. Finalmente foi analisada a reprodutibilidade utilizando o módulo de Weibull para as formulações selecionadas. O estudo reológico constatou que as fibras de polipropileno apresentam os maiores aumentos nos valores dos parâmetros reológicos se comparados com os efeitos do calcário, sílica ou celulose de eucalipto, repercutindo em maiores pressões de extrusão. O incremento do modificador reológico hidroxipropilmetilcelulose reduz no compósito cimentício o módulo de ruptura mesmo que durante o processamento, promova o incremento da pressão de extrusão. Os modelos estatísticos empregados para modelar a matriz reforçada foram de maior complexidade e com menor coeficiente de determinação se comparados com os utilizados na modelagem das matrizes. O preço de mercado do fibrocimento é aproximadamente 64% menor do que os determinados utilizando unicamente os valores das matérias-primas e aditivos do fibrocimento extrudado no presente estudo. / This work intends to contribute in the development of the extrusion process for the production of cementitious composites, through methodology that makes it possible to obtain formulas using high resistance Portland cement, silica fume, limestone, eucalyptus pulp, polypropylene fibers and admixtures. With this intention, the raw materials were characterized as a support for the discussions. The effects of the different components of the formula on the rheological behavior of the mixture were evaluated using an extrusion rheometer. The physical and mechanical properties of the composites elaborated with the combinations of limestone, silica fume and cement were modeled statistically with the purpose of estimating the behavior of the matrix. The water demand of the cementitious systems was determined experimentally and used in the matrixes extrusion. After the Matrix Selection, their mechanical and physical properties were modeled statistically, with different pulp eucalyptus and polypropylene fibers quantities. The formulas with the expected characteristics were evaluated to the accelerated aging for 200 wet-drying cycles. Finally the reproducibility was analyzed using the Weibull module for the selected formulas. The rheological studies verified that the polypropylene fibers demonstrate the largest increase in the values of the rheological parameters when compared with the effects of the limestone, silica fume or eucalyptus pulp, inducing larger extrusion pressures. The increment of the rheological modifier hydroxypropyl methylcellulose decreases the module of rupture in the cementitious composite, and simultaneously during the process it promotes the increment of the extrusion pressure. The statistical models used to reinforce the matrix modeling were of large complexity and with smaller coefficient determination when compared to matrixes used for modeling. The fiber cement market price is approximately 64% smaller than the raw materials and admixtures used in extruded fiber cement in this study.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-04072012-180623 |
| Date | 21 December 2010 |
| Creators | Yatsen Jepthe Maldonado Soto |
| Contributors | Holmer Savastano Júnior, Mounir Khalil El Debs, Philippe Jean Paul Gleize, Rafael Giuliano Pileggi, Romildo Dias Toledo Filho |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Civil, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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