Saulo Rocha Ferreira
Título
Effect Of Surface Treatments On The Structure, Mechanical, Durability And Bond Behavior Of Vegetable Fibers For Cementitious Composites
Resumo
O presente trabalho tem como objetivo o entendimento da influência de tratamentos superficiais no comportamento microestrutural, mecânico, durabilidade e adesão de fibras vegetais em compositos a base de cimento. Fibras de Curauá, juta e sisal foram submetidas a modificações superficiais: hornificação (cinco e dez ciclos de molhagem e secagem), hornificação alcalina com hidróxido de cálcio (um, cinco e dez ciclos) e impregnação com polímero estireno butadieno (SBR). Visando estudar a durabilidade, fibras naturais a hornificadas (dez ciclos) foram submetidas à intemperismo natural (durante o período do verão) e a imersões em água destilada e em solução de hidróxido de cálcio por um mês. As modificações intrínsecas na estrutura das fibras bem como em suas características físicas e químicas foram avaliadas através de técnicas como difração de rios-x, termogravimetria, FTIR e microscopia eletrônica de varredura. Propriedades mecânicas foram avaliadas através de ensaios de tração direta. A adesão fibra-matriz foi avaliada através dos ensaios de arrancamento (fibras naturais e tratadas) em matriz livre de hidróxido de cálcio. Os resultados apontam que mesmo tratadas, as fibras são sensíveis à fotodegradação e a hidrolise alcalina, contudo, em uma visão geral, os tratamentos aplicados tendem a modificar a morfologia das fibras (reduzindo área de lúmens, aumentando a rugosidade, etc.) e reduzindo a capacidade de absorção das fibras, aumentando seu comportamento mecânico e a adesão com a matriz.
Abstract
The present study furnishes a comprehensive analysis on the influence of surface treatments on the structure modification, mechanical response, durability performance and bond behavior of vegetable fibers for cement based composites. Particularly, curauá, jute and sisal fibers were subjected to several treatments for superficial modification: hornification (five and ten cycles of wetting and drying), alkaline hornification with calcium hydroxide (one, five and ten cycles) and Styrene Butadiene Rubber (SBR) impregnation. Moreover, in order to analyze their durability performance, the untreated and hornified (ten cycles) vegetable fibers were submitted to both natural weathering (during the tropical Brazilian summer) and immersion in distilled water and calcium hydroxide solution per one month. The intrinsic changes on the fiber structure as well as their physical and chemical characteristics were evaluated through analytical techniques such as X-ray diffraction, Thermogravimetry, FTIR and Scanning Electronic Microscope, meanwhile, their mechanical response was evaluated with direct tensile tests. The fiber-matrix bond behavior was evaluated with pullout tests on untreated and treated fibers within a free CH cement based matrix. The results presented herein demonstrate that, the even the treated fibers are sensitive to both photodegradation and alkaline hydrolysis but, as a general trend, the surface treatments lead to modify the fiber morphology (e.g., reducing the lumen area, altering the fiber roughness etc.), to reduce the water absorption capacity of the fibers and at the same time to improve their mechanical properties.
