dc.creator | Silveira, Thamires Alves da | |
dc.date.accessioned | 2025-01-11T01:27:34Z | |
dc.date.available | 2025-01-11T01:27:34Z | |
dc.date.issued | 2023-03-18 | |
dc.identifier.citation | SILVEIRA, Thamires Alves da. Fibrocimentos híbridos reforçados com sisal quimicamente tratado e nanoargila. Orientador: Rafael de Avila Delucis. 2023. 95f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14804 | |
dc.description.abstract | The addition of natural fibers in cementitious composites can enhance certain
mechanical properties, such as flexural tensile strength, toughness, and fracture
toughness. However, these fibers may undergo a hydrolysis mechanism due to
the highly alkaline environment of the cement, which may require fiber sealing
treatment or the addition of a pozzolan to reduce the pH of the hydrating cement.
In order to mitigate the negative effects caused by the cementitious matrix and
enhance the reinforcing function of plant fibers, employing both mentioned
strategies synergistically, the main objective of the present study was to evaluate
the mechanical performance of cementitious composites incorporated with nano
clay, reinforced with chemically treated sisal fibers, and with partial substitution
of the cement by limestone. The fibers were treated with poly-furfuryl alcohol (AF)
at a 50% percentage and introduced into a cement paste (water/cement ratio of
0.4) at a quantity of 2% relative to the cement mass. Nano clay was added at
percentages of 1% and 5%. The fibers were examined through optical
microscopy, chemical composition (wet chemical analyses), infrared
spectroscopy (FT-IR), and thermogravimetric analysis (TGA). The studied
composites underwent tests in the plastic state (regarding their rheology and
water affinity) and in the hardened state (regarding physical and mechanical
properties). The evaluated mechanical characteristics included flexural tensile
strength, compressive strength, and fracture toughness, with results indicating
good compatibility between AF, fibers, and nano clay. In the fresh state tests, the
strategies tested (fiber treatment and pozzolan addition) mitigated the negative
effects related to their addition in cementitious matrices, improving workability. In
the hardened state, the combined addition of nano clay and AF maintained values
of paste porosity and water absorption, except for composites with 1% nano clay
(NC1) and 50% alcohol (FA50), which experienced increases (13% and 33% for
porosity and 23% and 25% for water absorption, respectively). In terms of density,
the composites maintained slightly reduced values (4%). The synergy of the
actions of treated fibers and nano clay resulted in increased flexural strength (12-
19%) compared to the control composite, as well as a reduction in brittle behavior
(observed by the behavior of the curves). In terms of toughness and modulus of
elasticity, the combination of AF and nano clay showed an increase (8% and
97%) in the toughness of composites with 1% nano clay and 50% alcohol
(NC1FA50) and with 5% nano clay and 50% alcohol (NC5FA50), respectively,
while, concerning the modulus of elasticity, an increase of 158% and a reduction
of 10% were obtained, relative to the composites. In the fracture toughness test,
there was also evident improvement in resistance, especially in composites with
combined addition of AF and nano clay. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Sem bolsa | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Fibras vegetais | pt_BR |
dc.subject | Compósitos cimentícios | pt_BR |
dc.subject | Álcool furfurílico | pt_BR |
dc.subject | Bentonita | pt_BR |
dc.subject | Propriedades mecânicas | pt_BR |
dc.subject | Sisal fiber | pt_BR |
dc.subject | Fiber cement | pt_BR |
dc.subject | Furfuryl alcohol | pt_BR |
dc.subject | Nanoclay | pt_BR |
dc.subject | Mechanical properties | pt_BR |
dc.title | Fibrocimentos híbridos reforçados com sisal quimicamente tratado e nanoargila | pt_BR |
dc.title.alternative | Hybrid Fiber-Cement Composites Reinforced with Chemically Treated Sisal and Nano-Clay | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0009-0007-5165-6420 | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/1019991003835957 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0457288721496478 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Missio, André Luiz | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/6923877786371495 | pt_BR |
dc.description.resumo | A adição de fibras naturais em compósitos cimentícios pode melhorar algumas
propriedades mecânicas, tais como a resistência à tração na flexão, a tenacidade
e a tenacidade à fratura. Entretanto, essas fibras podem sofrer mecanismo de
hidrólise devido ao meio altamente alcalino do cimento, o que pode requerer um
tratamento de selamento da fibra ou a adição de uma pozolana para reduzir o
pH do cimento em hidratação. Com o intuito de mitigar os efeitos negativos
ocasionados pela matriz cimentícia e potencializar a função de reforço das fibras
vegetais, usando ambas as estratégias citadas de modo sinérgico, o objetivo
principal do presente estudo foi avaliar o desempenho mecânico de compósitos
cimentícios incorporados com nanoargila, reforçados com fibras de sisal
quimicamente tratadas e com substituição parcial do cimento por calcário. As
fibras foram tratadas com poli-álcool furfurílico (AF) em percentual de 50% e
foram introduzidas em uma pasta de cimento (relação água/cimento de 0,4) em
uma quantidade de 2% em relação à massa de cimento. A nanoargila foi
adicionada em percentuais de 1% e 5%. As fibras foram estudadas por
microscopia ótica, composição química (análises químicas via-úmida),
espectroscopia de infravermelho (FT-IR) e análise termogravimétrica (TGA). Os
compósitos estudados foram submetidos a ensaios no estado plástico (quanto a
sua reologia e afinidade com água) e no estado endurecido (quanto a
propriedades físicas e mecânicas). As características mecânicas avaliadas
foram resistência à tração na flexão, resistência à compressão e tenacidade à
fratura e os resultados apontaram para uma boa compatibilidade entre o AF, as
fibras e a nanoargila. Nos ensaios das pastas em estado fresco, as estratégias
testadas (tratamento da fibra e adição de pozolana) mitigaram os efeitos
negativos referentes a sua adição em matrizes cimentícias, melhorando a
trabalhabilidade. No estado endurecido, a adição combinada de nanoargila e AF
manteve valores de porosidade e absorção de água das pastas, exceto para os
compósitos com 1% de nanoargila (NC1) e 50% de álcool (FA50), que obtiveram
aumentos (13% e 33% para porosidade e 23% e 25% para a absorção de água,
respectivamente). Em termos de densidade, os compósitos obtiveram valores
levemente reduzidos (4%). A sinergia das ações das fibras tratadas e da
nanaorgila resultou em aumento de resistência à flexão (12-19%), em relação ao
obtido no compósito controle, bem como redução do comportamento frágil
(observado pelo comportamento das curvas). Nas propriedades de tenacidade e
módulo de elasticidade a combinação de AF e nanoargila apresentou aumento
(8% e 97%) na tenacidade dos compósitos com 1% de nanoargila e 50% de
álcool (NC1FA50) e com 5% de nanoargila e 50% de álcool (NC5FA50),
respectivamente, enquanto, em relação ao módulo de elasticidade, obteve-se
aumento de 158% e redução de 10%, em relação aos compósitos supracitados.
No ensaio de tenacidade à fratura também foi evidente a melhoria da resistência,
principalmente nos compósitos com adição combinada de AF e nanoargila. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Delucis, Rafael de Avila | |
dc.subject.cnpq1 | ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA | pt_BR |