Elementos pré-moldados de concreto com adição de fibras de coco verde: estudo das propriedades físicas, químicas e mecânicas

Abstract

RESUMO: A utilização de fibras vegetais em compósitos cimentícios vem ganhando destaque na engenharia. Isso vem ocorrendo devido às vantagens que as fibras vegetais fornecem a esses compósitos, como diminuição da densidade e das fissuras do concreto. A fibra de coco é uma destas fibras vegetais e a sua utilização apresenta benefícios técnicos, ecológicos, sociais e econômicos, pois há o descarte mensal no Brasil de milhares de toneladas de coco e a maioria é abandonada na natureza, representando um grande desperdício de recursos naturais, além de causar poluição ambiental. Dessa forma, esse estudo propõe avaliar o desempenho de placas pré-moldadas de concreto não estrutural com adição de fibras de coco verde para aplicação em pavimentação. Para tanto, foram realizados ensaios de caracterização da fibra avaliando a influência da temperatura de secagem. Posteriormente foi avaliada a porcentagem de fibra na mistura com melhor comportamento mecânico através dos ensaios de resistência à compressão, tração por compressão diametral e tração na flexão. As fibras foram submetidas a diferentes tratamentos, como a mercerização em 1% de NaOH, molho em água corrente e hornificação, para analisar a influência nos compósitos, avaliando também a sua durabilidade através do envelhecimento acelerado em ciclos de molhagem e secagem na água da concessionária e do mar. Foram confeccionados os cordões de fibra, analisando a sua eficiência nos corpos de prova prismáticos e a sua colocação como malha têxtil para aplicação nas placas pré-moldadas em que foi avaliado o seu comportamento mecânico. A partir dos resultados, constatou-se que o concreto com 0,4% de fibra dispersa em relação ao volume apresentou o melhor desempenho mecânico. Em relação ao tratamento das fibras verificou-se com a microscopia que com o tratamento de mercerização, as fibras apresentaram a superfície mais rugosa, limpa e uniforme o que auxiliou na interface com o compósito, além de apresentar um aumento no grau de cristalinidade, maior limite de proporcionalidade e resistência residual, o que para aplicação na placa pré-moldada é interessante, pois no comportamento pós-fissuração as fibras servem como ponte de transferência de tensões através das fissuras. Avaliando a durabilidade do compósito conclui-se que os tratamentos utilizados na fibra apresentaram decréscimo no comportamento mecânico, bem como pelas micrografias foi possível verificar que a interface entre a matriz e a fibra ficou comprometida, apresentando vazios. As placas com as malhas de cordões de fibra tiveram o melhor resultado quanto ao impacto de corpo duro e para o ensaio de tração na flexão. Assim, foi possível concluir que as fibras de coco aplicadas ao compósito cimentício agregaram melhores resultados mecânicos. A aplicação da malha têxtil em forma de cordões de fibras de coco apresentou excelentes resultados sendo a sua aplicação viável para a confecção de elementos pré-moldados não estruturais.

ABSTRACT: The use of plant fibers in cementitious composites has been gaining prominence in engineering. This has been occurring due to the advantages that plant fibers provide to these composites, such as reducing concrete density and cracking. Coconut fiber is one of these vegetable fibers and its use presents technical, ecological, social and economic benefits, as thousands of tons of coconut are discarded monthly in Brazil and the majority is abandoned in nature, representing a huge waste of resources. natural resources, in addition to causing environmental pollution. Therefore, this study proposes to evaluate the performance of precast non-structural concrete slabs with the addition of green coconut fibers for application in paving. To this end, fiber characterization tests were carried out evaluating the influence of drying temperature. Subsequently, the percentage of fiber in the mixture with better mechanical behavior was evaluated through compression resistance, diametrical compression traction and flexural traction tests. The fibers were subjected to different treatments, such as mercerization in 1% NaOH, soaking in running water and hornification, to analyze the influence on the composites, also evaluating their durability through accelerated aging in cycles of wetting and drying in the dealership's water. and the sea. The fiber strands were made, analyzing their efficiency in the prismatic test specimens and their placement as a textile mesh for application in the pre-molded plates in which their mechanical behavior was evaluated. From the results, it was found that concrete with 0.4% dispersed fiber in relation to volume presented the best mechanical performance. Regarding the treatment of the fibers, it was verified with microscopy that with the mercerization treatment, the fibers presented a rougher, cleaner and more uniform surface, which helped in the interface with the composite, in addition to presenting an increase in the degree of crystallinity, greater proportionality limit and residual resistance, which for application in pre-molded plates is interesting, as in post-cracking behavior the fibers serve as a stress transfer bridge across the cracks. Evaluating the durability of the composite, it was concluded that the treatments used on the fiber showed a decrease in mechanical behavior, as well as from the micrographs it was possible to verify that the interface between the matrix and the fiber was compromised, presenting voids. The plates with fiber cord meshes had the best results in terms of hard body impact and in the flexural traction test. Thus, it was possible to conclude that the coconut fibers applied to the cementitious composite provided good mechanical results. The application of textile mesh in the form of coconut fiber cords showed excellent results, with its application being viable for the manufacture of pre molded non-structural elements.