Fibrocimentos híbridos reforçados com sisal quimicamente tratado e nanoargila
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.