Influência de ciclos molhagem-secagem em fibras de sisal sobre a aderência com matrizes de cimento Portland

Abstract

RESUMOVisando a redução da capacidade de absorção de água de fibras ligno-celulósicas, ciclos de molhagem e secagem são usualmente utilizados na indústria de papel e celulose. Esse procedimento enrijece a estrutura polimérica das fibro-células (processo conhecido como hornificação) resultando assim em maior estabilidade dimensional da fibra. No presente estudo foi avaliada a influência da hornificação de fibras de sisal no seu comportamento físico (variações dimensionais e absorção de água), mecânico (comportamento sob cargas de tração direta) e microestrutural (modificações superficiais da fibra e da estrutura das fibro-células). Ensaios de arrancamento da fibra de sisal em matriz de cimento portland foram realizados, utilizando comprimentos de embebimento de 25 mm e 50 mm, com o objetivo de verificar se a possível estabilidade dimensional decorrente da hornificação aumentava a adesão fibra-matriz. Os resultados indicaram maior estabilidade dimensional, redução na capacidade de absorção de água, aumento na resistência à tração e capacidade de deformação e redução no módulo de elasticidade da fibra de sisal com a hornificação. Acréscimos na carga de arrancamento foram observados indicando uma maior aderência da fibra hornificada à matriz de cimento. Palavras-chave:Fibras naturais, Sisal, Interface, Resistência ao arrancamento, Hornificação ABSTRACT Aiming a reduction in the water absorption capacity of lingo-cellulosic fibers, wetting and drying cycles are usually performed in the industry of paper and cellulose. This procedure stiffens the polymeric structure of the fiber-cells (process known as hornification) resulting in a higher dimensional stability. In the present work it was investigated if the dimensional stability, obtained from the hornification process, can imporove the adhesion of the sisal fiber in a Portland cement matrix. In order to study the fiber-matrix bond adhesion pull-out tests were performed in embedment lengths of 25mm and 50mm. Furthermore, it was investigated the influence of the hornification in the physical behavior (dimensional variation and water absorption), mechanical (behavior under tensile loading) and microstructural (surface modifications of the fiber and changes in the fiber-cell structure). The results indicate a higher dimensional stability, reduction in the water absorption capacity, increase in the tensile strength and strain capacity and reduction in the modulus of elasticity with the hornification. The pull-out load increased which indicates a higher bond strength in the hornified fiber with the cementitious matrix.

Modificação química superficial de fibras de bucha vegetal visando à compatibilização e aplicação como reforço em matriz cimentícia

“…A fibra com menor absorção poderá ter reduzida a migração de produtos de hidratação para seu interior. A menor absorção de umidade das fibras reduz sua variação dimensional, o que pode melhorar a interação entre matriz e fibras, como discutido por Ferreira et al (2012), evitando o descolamento das fibras da matriz em ciclos naturais de molhagem e secagem.…”

“…Utilizou-se como referência o compósito com cimento Portland e fibras como recebidas (in natura), pois o objetivo do trabalho foi comparar o desempenho das fibras tratadas no compósito para avaliar a eficiência do tratamento. A melhora das propriedades mecânicas com a presença das fibras em relação à matriz cimentícia sem fibra é bem conhecida na literatura (TOLÊDO FILHO et al, 2003;AGOPYAN et al, 2005;FERREIRA et al, 2012) e não foi objeto de análise deste trabalho.…”

“…Além disso, em condições severas de intemperismo, o compósito absorve água, o que resulta em mudanças de volume da matriz de cimento e das fibras. Tem-se observado, em consequência desses ciclos de absorção de água, perda de aderência entre fibra e matriz de cimento, resultando em desarticulação dos elementos de reforço e deterioração das propriedades mecânicas dos compósitos (FERREIRA et al, 2012).…”

Estudo das propriedades físicas e mecânicas e da durabilidade de compósitos cimentícios reforçados com fibra amazônica

“…Sendo assim, no presente trabalho, para uma melhor avaliação deste tipo de tratamento para as fibras de arumã foi desenvolvido um estudo com diferentes concentrações e tempo de exposição, que são detalhados na metodologia. É importante ressaltar que, os teores utilizados nas soluções dos tratamentos alcalinos nas fibras vegetais deste trabalho basearam-se na avaliação conclusiva do comitê 201 do ACI(2008) relatados no seguinte formato: Soluções alcalinas com hidróxido de sódio de 10 a 20% desenvolvem taxa de ataque à deterioração em temperatura ambiente lenta, porém, existente.Mudanças superficiais em fibras vegetais são também realizadas em água quente a temperaturas elevadas, em geral são complementadas por outros tipos de tratamentos.A finalidade do tratamento é atingir um pH neutro por meio de sucessivas lavagens ao final do tratamento, reduzindo o quantitativo de extrativos contido na planta e provocando apenas mudanças superficiais (LEÃO, 2012).Os tratamentos em fibras vegetais por hornificação visam reduzir a capacidade que a fibra vegetal tem de absorver água, reduzindo assim, a variação dimensional que é típica da fibra vegetal em seu estado natural((FERREIRA et. al., 2012); (MACHADO, 2014)).…”

Funcionalização de fibras vegetais com plasma frio de metano para desenvolvimento de novos produtos em fibrocimento

“…Após secagem os corpos-de-prova foram ensaiados em máquina universal de ensaio eletromecânica modelo Shimadzu AGX, com célula de carga 1 kN e velocidade de deslocamento de 0,1 mm/min. A metodologia adotada foi utilizada porFerreira et al (2012).A utilização de fibras vegetais como reforço de um compósito cimentício depende, dentre outras, de suas propriedades mecânicas; assim, um melhor entendimento do comportamento mecânico das fibras se faz necessário para o desenvolvimento de novos produtos em fibrocimento(BENTUR; MINDES, 1990). A caracterização mecânica foi realizada nas fibras de coco verde e sisal sem tratamento e com tratamento a partir de metodologia adaptada deMotta (2010).Propriedades mecânicas das fibras, tais como resistência à tração e módulo de elasticidade foram obtidas a partir de ensaio de tração direta realizada em máquina universal de ensaios…”