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dc.creatorSilveira, Thamires Alves da
dc.date.accessioned2025-01-11T01:27:34Z
dc.date.available2025-01-11T01:27:34Z
dc.date.issued2023-03-18
dc.identifier.citationSILVEIRA, Thamires Alves da. Fibrocimentos híbridos reforçados com sisal quimicamente tratado e nanoargila. Orientador: Rafael de Avila Delucis. 2023. 95f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Centro de Desenvolvimento Tecnológico, Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/14804
dc.description.abstractThe addition of natural fibers in cementitious composites can enhance certain mechanical properties, such as flexural tensile strength, toughness, and fracture toughness. However, these fibers may undergo a hydrolysis mechanism due to the highly alkaline environment of the cement, which may require fiber sealing treatment or the addition of a pozzolan to reduce the pH of the hydrating cement. In order to mitigate the negative effects caused by the cementitious matrix and enhance the reinforcing function of plant fibers, employing both mentioned strategies synergistically, the main objective of the present study was to evaluate the mechanical performance of cementitious composites incorporated with nano clay, reinforced with chemically treated sisal fibers, and with partial substitution of the cement by limestone. The fibers were treated with poly-furfuryl alcohol (AF) at a 50% percentage and introduced into a cement paste (water/cement ratio of 0.4) at a quantity of 2% relative to the cement mass. Nano clay was added at percentages of 1% and 5%. The fibers were examined through optical microscopy, chemical composition (wet chemical analyses), infrared spectroscopy (FT-IR), and thermogravimetric analysis (TGA). The studied composites underwent tests in the plastic state (regarding their rheology and water affinity) and in the hardened state (regarding physical and mechanical properties). The evaluated mechanical characteristics included flexural tensile strength, compressive strength, and fracture toughness, with results indicating good compatibility between AF, fibers, and nano clay. In the fresh state tests, the strategies tested (fiber treatment and pozzolan addition) mitigated the negative effects related to their addition in cementitious matrices, improving workability. In the hardened state, the combined addition of nano clay and AF maintained values of paste porosity and water absorption, except for composites with 1% nano clay (NC1) and 50% alcohol (FA50), which experienced increases (13% and 33% for porosity and 23% and 25% for water absorption, respectively). In terms of density, the composites maintained slightly reduced values (4%). The synergy of the actions of treated fibers and nano clay resulted in increased flexural strength (12- 19%) compared to the control composite, as well as a reduction in brittle behavior (observed by the behavior of the curves). In terms of toughness and modulus of elasticity, the combination of AF and nano clay showed an increase (8% and 97%) in the toughness of composites with 1% nano clay and 50% alcohol (NC1FA50) and with 5% nano clay and 50% alcohol (NC5FA50), respectively, while, concerning the modulus of elasticity, an increase of 158% and a reduction of 10% were obtained, relative to the composites. In the fracture toughness test, there was also evident improvement in resistance, especially in composites with combined addition of AF and nano clay.pt_BR
dc.description.sponsorshipSem bolsapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Pelotaspt_BR
dc.rightsOpenAccesspt_BR
dc.subjectFibras vegetaispt_BR
dc.subjectCompósitos cimentíciospt_BR
dc.subjectÁlcool furfurílicopt_BR
dc.subjectBentonitapt_BR
dc.subjectPropriedades mecânicaspt_BR
dc.subjectSisal fiberpt_BR
dc.subjectFiber cementpt_BR
dc.subjectFurfuryl alcoholpt_BR
dc.subjectNanoclaypt_BR
dc.subjectMechanical propertiespt_BR
dc.titleFibrocimentos híbridos reforçados com sisal quimicamente tratado e nanoargilapt_BR
dc.title.alternativeHybrid Fiber-Cement Composites Reinforced with Chemically Treated Sisal and Nano-Claypt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0009-0007-5165-6420pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1019991003835957pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0457288721496478pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Missio, André Luiz
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6923877786371495pt_BR
dc.description.resumoA 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.pt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUFPelpt_BR
dc.subject.cnpqENGENHARIASpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.rights.licenseCC BY-NC-SApt_BR
dc.contributor.advisor1Delucis, Rafael de Avila
dc.subject.cnpq1ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICApt_BR


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