Flávio de Andrade Silva
Título
Durabilidade e Propriedades Mecânicas de Compósitos Cimentícios Reforçados por Fibras de Sisal
Resumo
O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e a caracterização mecânica de compósitos cimentícios duráveis reforçados por fibras longas de sisal. Com a finalidade de aumentar a durabilidade dos compósitos uma matriz com 50 % de substituição parcial de cimento por argilas calcinadas foi utilizada. A nova matriz foi desenvolvida de forma a se obter uma mistura livre de hidróxido de cálcio. As fibras de sisal apresentam estrutura hierárquica, morfologia variável e seção transversal irregular. Para sua caracterização morfológica uma investigação sistemática foi realizada no nível micro e meso estrutural. As fibras foram caracterizadas mecanicamente através de ensaios de tração direta e fadiga. Os compósitos desenvolvidos apresentaram comportamento à tração direta com múltipla fissuração e resistência pós primeirafissura média de 12 MPa com deformação de 1,5 %. Processos de envelhecimento acelerado através de molhagem e secagem e imersão em água quente foram realizados nos compósitos. Ensaios de tração e flexão alem de investigação micro-estrutural foramrealizados após o processo de envelhecimento acelerado. Compósitos com substituição parcial do cimento por 50 % de argila calcinada não apresentaram sinal de degradação após 100 ciclos de molhagem e secagem quando ensaiados por flexão. Ensaios de fadiga, impacto, tração em alta velocidade, análise da interface fibra-matriz e investigação dos mecanismos de fissuração foram executados para completa caracterização mecânica do compósito.
Abstract
In the present work a new composite system reinforced with long aligned sisal fibers with increased durability was developed and mechanically characterized. To improve the composite durability a matrix with partial cement replacement by 50 % of calcined clays was used. This matrix was developed in order to achieve a mix free of calciumhydroxide. The sisal fibers presented a hierarchical structure, diverse morphology and irregular cross sectional area. A systematic characterization was performed in the meso and micro scale to characterize the fiber morphology. Monotonic tensile and fatigue tests were performed to mechanically characterize the sisal fiber. The developed composite presented a multiple cracking behavior with strain hardening under direct tension. An average ultimate tensile stress of 12 MPa with an ultimate strain of 1.5 % was observed. The composites were submitted to accelerate aging processes of wetting and drying cycles and hot water immersion. A microstructural and mechanical investigation was performed in aged specimens. Composites with 50 % partial cement replacement by calcined clays presented no signal of degradation after 100 wet/dry cycles when tested under bending loads. Fatigue, impact, high speed tension tests, interface investigation by pull-out tests and an investigation on the cracking mechanisms of the composite was performed.
