Maria Ernestina Alves Fidelis

Título

Desenvolvimento E Caracterização Mecânica De Compósitos Cimentícios Têxteis Reforçados Com Fibras De Jutaëí


Orientador(es)

Romildo Dias Toledo Filho
Flávio de Andrade Silva


Resumo

O desenvolvimento e a caracterização mecânica de compósitos cimentícios têxteis reforçados com fibra de juta foram realizados neste trabalho. Para aumentar a durabilidade dos compósitos foi utilizada uma matriz com baixo teor de hidróxido de cálcio. Tratamento superficial com polímero foi aplicado no tecido de juta, visando proteger a fibra do ataque alcalino, bem como melhorar a aderência fibra-matriz. A interface fibra-matriz foi avaliada através de ensaios de arrancamento. O filamento sem tratamento apresentou tensão adesional nominal entre 0,20 e 0,51 MPa e o filamento tratado entre 0,37 e 1,02 MPa. Compósitos reforçados com cinco camadas de tecido de juta tratado apresentaram comportamento à tração direta com múltipla fissuração, com tensão última de 7 MPa e deformação de 6,5 %. A durabilidade dos compósitos foi investigada através de processos de envelhecimento acelerado (5, 10, 15, 20 e 25 ciclos de molhagem e secagem) e natural (4, 8 e 12 meses de exposição ao intemperismo). Ensaios de tração direta, análises termogravimétrica e microestrutural foram realizados após envelhecimento. O baixo desempenho mecânico dos compósitos na matriz apenas de cimento foi relacionado à fadiga hídrica das fibras, a qual introduziu tensões na interface, causando destruição progressiva da ligação fibra-matriz. Nos compósitos com pozolanas, o polímero contribuiu no aumento da aderência, resistência e durabilidade dos compósitos os quais apresentaram bom comportamento mecânico até 20 ciclos de molhagem e secagem e 8 meses de exposição ao envelhecimento natural: tensão última de 5 MPa e deformação última de 4%.


Abstract

In the present work the development and mechanical characterization of textile reinforced cementitious composites reinforced with jute fiber were investigated. A matrix with low content of calcium hydroxide was used in order to increase the durability of the composites. A surface polymer treatment was applied on the jute textile with the aim of protecting the fiber and increasing its bond with the matrix. The fibermatrix interface was evaluated by pullout tests. The nominal bond stress for uncoated filament varied between 0.20 and 0.51 MPa, and for coated filament the values ranged from between 0.37 to 1.02 MPa. Composites reinforced with five layers of treated jute fabric presented a behavior with multiple cracking under direct tension: ultimate tensile stress of 7 MPa and ultimate strain of 6.5%. The durability of the composites was investigated through accelerated (5, 10, 15, 20 and 25 cycles of wetting and drying) and natural (4, 8 and 12 months of exposure to natural weathering) aging processes. Direct tensile tests, thermogravimetric and microstrutural analysis were carried out after the aging periods. The low mechanical performance of the composites with matrix having as its binder only Portland cement was related to the volumetric variation of the fibers, which introduced stress in the interface, causing progressive destruction of the fibermatrix bond. In the composites with pozzolan, the polymer contributed to the increase in bond, strength and durability of the composites which exhibited good mechanical behavior up to 20 wetting and drying cycles and up to 8 months of exposure to natural aging: ultimate tensile stress of 5 MPa and ultimate strain of 4%.


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