Paulo Roberto Lopes Lima
Resumo
Na presente teses foi estudado o comportamento mecânico em tração, compressão e flexão de compósitos a base de cimento reforçado com fibras curtas de sisal e de laminados reforçados com fibras longas de sisal. Nos compósitos com fibras curtas investigou-se influência do volume de fibras (1-3%), do volume do misturador (5 dm3 e 20 dm3), do tamanho da amostra (50 mm x 100 mm e 75 mm x 150 mm) e da idade dos compósitos (28 dias e 505 dias) sobre o comportamento do material. Nos laminados foram realizados ensaios de tração e flexão, antes e após envelhecimento acelerado. Foi investigada a influência do tipo de matriz ( com e sem adição de metacaolinita ou tijolo moído), do volume de fibras (3% e 6%) e do número de camadas (2 e 3) de reforço no comportamento dos laminados. Os resultados indicam que a adição de fibras curtas aumenta a tenacidade da matriz de cimento. Compósitos laminados duráveis, tenazes e com elevada resistência à tração e flexão podem ser obtidos com a dição de fibras longas de sisal e com a substituição parcial do cimento por metacaolinita. Para avaliação da tensão de aderência fibra-matriz e predição das relações tensão-deformação, em tração e compressão, e carga-deflexão, na flexão, foram desenvolvidos e daptados modelos analíticos cujos resultados, quando comparados aos experimentais, apresentaram boa aproximação.
Abstract
This thesis studies the behaviour in direct tension, compression and bending of short sisal fibre reinforced mortars composites and the behaviour in direct tension and bending of cement based laminates reinforced with continuous sisal fibres. For the short fibres mortar composites it was studied the influence of fibre volume fraction (1-3%), mixer volume (5 dm3 and 20 dm3), size of specimen (50 mm x 100 mm and 75 mm x 150 mm) and age of composites (28 and 505 days) on the material mechanical behaviour. The properties of laminates were assessed under direct tension and bending before and after accelerated ageing. It was evaluated the influence of type of matrix (with and without metakaolin and calcined clay brick), fibre volume fraction (3% and 6%) and number of laminas of reinforcement (2 and 3) on the laminate behaviour. The results indicate that the addition of short sisal fibre increases the toughness of the cement based matrix. Tough, durable and high strength composites can be obtained using continuous sisal fiber as reinforcement and metakaolin as a partial substitute of Portland cement. To predict the fiber-matrix bond stresses, the constitutive law in tensile and compressive and the load-deflection behaviour in bending of the composites analytical models were developed or adapted from literature. The results of these models showed a good agreement with the experimental results.
