Carbonatação acelerada efetuada nas primeiras idades em compósitos cimentícios reforçados com polpas celulósicas

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito carbonatação acelerada nas propriedades físicas e desempenho mecânico de compósitos cimentícios reforçados com altos teores de polpas celulósicas. Os compósitos foram moldados em laboratório pelo processo de sucção a vácuo do excesso de água e posterior prensagem, e a carbonatação acelerada foi realizada em diferentes estágios de cura. O estudo das propriedades microestruturais foi realizado por microscopia eletrônica de varredura ambiental e difração de raios X. Os resultados obtidos mostraram que a carbonatação acelerada nos primeiros dias de cura resultou em maiores resultados de propriedades mecânicas e melhora na interface fibra-matriz. A carbonatação acelerada reduziu o conteúdo de portlandita [Ca(OH)2] e aumentou o teor de calcita [CaCO3] que é o principal composto resultante da carbonatação. Consequentemente, ocorreu a redução da alcalinidade na matriz cimentícia, o que pode favorecer a durabilidade das fibras celulósicas que se destacam como alternativas às fibras minerais e sintéticas, e podem contribuir para o desenvolvimento sustentável na tecnologia dos materiais de construção

POLPA CELULÓSICA DE BAMBU PRODUZIDA PELO PROCESSO ETANOL/ÁGUA PARA APLICAÇÕES DE REFORÇO

http://dx.doi.org/10.5902/1980509817470Organosolv pulping is the clean chemical process of using organic solvents to aid in the removal of lignin and hemicellulose from lignocellulosic raw materials. This method provides facility for solvent recovery at the end of the process. In this work, it was to produce bamboo cellulosic pulp by the organosolv process evaluating different temperatures and reaction times, and the pulps were analyzed aiming their future application in the reinforcement of composites. The production of bamboo pulp by the organosolv process was studied varying the cooking conditions at 1, 2 and 3 h and 150, 170 and 190oC of temperature, in order to achieve the ideal conditions of yield, chemical and morphological characteristics of the pulp for its potential application in the reinforcement of composites. The best results for delignification (kappa number of 38), with relatively lower fiber degradation (viscosity of 625 cm3 g-1), aspect ratio of 40.4 and the index zero-span of 204 Nm g-1, were achieved for the pulping process at 190oC for 2 h. These pulping conditions can be considered as the more appropriate in the range of time intervals evaluated in this work. The higher mechanical strength and the lower incidence of morphological defects in the fiber (6.0% of curls and 10.6% of kinks) can demonstrate the potential of organosolv bamboo pulp as a reinforcing element.http://dx.doi.org/10.5902/1980509817470Organosolv pulping is the clean chemical process of using organic solvents to aid in the removal of lignin and hemicellulose from lignocellulosic raw materials. This method provides facility for solvent recovery at the end of the process. In this work, it was to produce bamboo cellulosic pulp by the organosolv process evaluating different temperatures and reaction times, and the pulps were analyzed aiming their future application in the reinforcement of composites. The production of bamboo pulp by the organosolv process was studied varying the cooking conditions at 1, 2 and 3 h and 150, 170 and 190oC of temperature, in order to achieve the ideal conditions of yield, chemical and morphological characteristics of the pulp for its potential application in the reinforcement of composites. The best results for delignification (kappa number of 38), with relatively lower fiber degradation (viscosity of 625 cm3 g-1), aspect ratio of 40.4 and the index zero-span of 204 Nm g-1, were achieved for the pulping process at 190oC for 2 h. These pulping conditions can be considered as the more appropriate in the range of time intervals evaluated in this work. The higher mechanical strength and the lower incidence of morphological defects in the fiber (6.0% of curls and 10.6% of kinks) can demonstrate the potential of organosolv bamboo pulp as a reinforcing element

Study of the copolymer styrene acrylic and silica fume adittions influence in the properties of mortars to fix porcelain stoneware tiles

Apesar de suas excelentes características técnicas e estéticas, a aplicação de porcelanato em fachadas requer especial atenção devido ser um material diferente das cerâmicas convencionais, além de que as fachadas estão sujeitas a diversos agentes capazes de danificar os revestimentos cerâmicos. O baixo índice de absorção de água do porcelanato é a principal causa da perda ou falta de aderência entre o tardoz e a argamassa colante, pois não permite o mecanismo de aderência mecânica existente nas cerâmicas porosas. O presente trabalho visa o estudo de argamassas com adições de látex base estireno acrílico e sílica ativa para o assentamento de porcelanato em fachadas a fim de evitar o aparecimento de patologias decorrentes da falta de aderência. Foram realizados ensaios normalizados para a avaliação das propriedades das argamassas quanto à fixação do porcelanato, além de procedimentos experimentais para a avaliação da microestrutura tais como análises térmicas, difração de raios-X, porosimetria por intrusão de mercúrio, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura associada à espectrografia por dispersão de energia. Os resultados obtidos mostraram que a adição combinada de polímero e sílica ativa às argamassas resultou em elevadas propriedades mecânicas e alta resistência de aderência, decorrentes da melhora das propriedades microestruturais, ou seja, aumento da compacidade, diminuição da porosidade e refinamento do diâmetro médio dos poros, além da redução na quantidade do hidróxido de cálcio consumido para a produção de silicato de cálcio hidratado.Despite the excellent characteristics of porcelain tiles, their application in building facades requires special attention, since this material differs from conventional ceramics and facades are exposed to weathering, which can damage ceramic revetments. The lower water absorption of porcelain tiles is the main cause of the poor adherence between them, as it prevents the mechanical interlocking adherence mechanism that occurs when more porous ceramic materials are applied. The present thesis aims to investigate the effect of silica fume and acrylic polymer together on the properties of mortars employed to install porcelain stoneware tiles to avoid detachment problems due to lack of adherence. An experimental investigation evaluated the fixing properties of the mortars, and a microstructural study including thermal analysis, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy was performed. The results showed that silica fume and acrylic polymer addition to the mortar resulted in improved properties to fix porcelain stoneware tiles, mainly adherence strength, as a consequence of the microstructural improvement due to the decrease in the porosity and the pore mean diameter, and the decrease in the calcium hydroxide to form hydrated calcium silicat

Study of the copolymer styrene acrylic and silica fume adittions influence in the properties of mortars to fix porcelain stoneware tiles

Apesar de suas excelentes características técnicas e estéticas, a aplicação de porcelanato em fachadas requer especial atenção devido ser um material diferente das cerâmicas convencionais, além de que as fachadas estão sujeitas a diversos agentes capazes de danificar os revestimentos cerâmicos. O baixo índice de absorção de água do porcelanato é a principal causa da perda ou falta de aderência entre o tardoz e a argamassa colante, pois não permite o mecanismo de aderência mecânica existente nas cerâmicas porosas. O presente trabalho visa o estudo de argamassas com adições de látex base estireno acrílico e sílica ativa para o assentamento de porcelanato em fachadas a fim de evitar o aparecimento de patologias decorrentes da falta de aderência. Foram realizados ensaios normalizados para a avaliação das propriedades das argamassas quanto à fixação do porcelanato, além de procedimentos experimentais para a avaliação da microestrutura tais como análises térmicas, difração de raios-X, porosimetria por intrusão de mercúrio, espectroscopia de infravermelho e microscopia eletrônica de varredura associada à espectrografia por dispersão de energia. Os resultados obtidos mostraram que a adição combinada de polímero e sílica ativa às argamassas resultou em elevadas propriedades mecânicas e alta resistência de aderência, decorrentes da melhora das propriedades microestruturais, ou seja, aumento da compacidade, diminuição da porosidade e refinamento do diâmetro médio dos poros, além da redução na quantidade do hidróxido de cálcio consumido para a produção de silicato de cálcio hidratado.Despite the excellent characteristics of porcelain tiles, their application in building facades requires special attention, since this material differs from conventional ceramics and facades are exposed to weathering, which can damage ceramic revetments. The lower water absorption of porcelain tiles is the main cause of the poor adherence between them, as it prevents the mechanical interlocking adherence mechanism that occurs when more porous ceramic materials are applied. The present thesis aims to investigate the effect of silica fume and acrylic polymer together on the properties of mortars employed to install porcelain stoneware tiles to avoid detachment problems due to lack of adherence. An experimental investigation evaluated the fixing properties of the mortars, and a microstructural study including thermal analysis, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy was performed. The results showed that silica fume and acrylic polymer addition to the mortar resulted in improved properties to fix porcelain stoneware tiles, mainly adherence strength, as a consequence of the microstructural improvement due to the decrease in the porosity and the pore mean diameter, and the decrease in the calcium hydroxide to form hydrated calcium silicat

Thermogravimetric analyses and mineralogical study of polymer modified mortar with silica fume

Mineral and organic additions are often used in mortars to improve their properties. Microstructural investigation concerning the effects of styrene acrylic polymer and silica fume on the mineralogical composition of high-early-strength portland cement pastes after 28 days of hydration are presented in this paper. Thermogravimetry and derivative thermogravimetry were used to study the interaction between polymers and cement, as well as the extent of pozzolanic reaction of the mortars with silica fume. Differential scanning calorimetry and X ray diffraction were used to investigate the cement hydration and the effect of the additions. The results showed that the addition of silica fume and polymer reduces the portlandite formation due to delaying of Portland cement hydration and pozzolanic reaction

Carbonatação acelerada efetuada nas primeiras idades em compósitos cimentícios reforçados com polpas celulósicas

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito carbonatação acelerada nas propriedades físicas e desempenho mecânico de compósitos cimentícios reforçados com altos teores de polpas celulósicas. Os compósitos foram moldados em laboratório pelo processo de sucção a vácuo do excesso de água e posterior prensagem, e a carbonatação acelerada foi realizada em diferentes estágios de cura. O estudo das propriedades microestruturais foi realizado por microscopia eletrônica de varredura ambiental e difração de raios X. Os resultados obtidos mostraram que a carbonatação acelerada nos primeiros dias de cura resultou em maiores resultados de propriedades mecânicas e melhora na interface fibra-matriz. A carbonatação acelerada reduziu o conteúdo de portlandita [Ca(OH)2] e aumentou o teor de calcita [CaCO3] que é o principal composto resultante da carbonatação. Consequentemente, ocorreu a redução da alcalinidade na matriz cimentícia, o que pode favorecer a durabilidade das fibras celulósicas que se destacam como alternativas às fibras minerais e sintéticas, e podem contribuir para o desenvolvimento sustentável na tecnologia dos materiais de construção

POLPA CELUL 3SICA DE BAMBU PRODUZIDA PELO PROCESSO ETANOL/\uc1GUA PARA APLICA\uc7 5ES DE REFOR\uc7O

Organosolv pulping is the clean chemical process of using organic solvents to aid in the removal of lignin and hemicellulose from lignocellulosic raw materials. This method provides facility for solvent recovery at the end of the process. In this work, it was to produce bamboo cellulosic pulp by the organosolv process evaluating different temperatures and reaction times, and the pulps were analyzed aiming their future application in the reinforcement of composites. The production of bamboo pulp by the organosolv process was studied varying the cooking conditions at 1, 2 and 3 h and 150, 170 and 190\ub0C of temperature, in order to achieve the ideal conditions of yield, chemical and morphological characteristics of the pulp for its potential application in the reinforcement of composites. The best results for delignification (kappa number of 38), with relatively lower fiber degradation (viscosity of 625 cm3 g-1), aspect ratio of 40.4 and the index zero-span of 204 Nm g-1, were achieved for the pulping process at 190\ub0C for 2 h. These pulping conditions can be considered as the more appropriate in the range of time intervals evaluated in this work. The higher mechanical strength and the lower incidence of morphological defects in the fiber (6.0% of curls and 10.6% of kinks) can demonstrate the potential of organosolv bamboo pulp as a reinforcing element.A polpa\ue7\ue3o organossolve \ue9 o processo qu\uedmico limpo que utiliza solventes org\ue2nicos para remo\ue7\ue3o de lignina e hemicelulose de mat\ue9rias-primas lignocelul\uf3sicas. Esse m\ue9todo proporciona a facilidade de recupera\ue7\ue3o do solvente no final do processo. Neste trabalho foi produzida polpa celul\uf3sica de bambu pelo processo organossolve, avaliando diferentes temperaturas e tempos de rea\ue7\ue3o, e as polpas foram analisadas visando \ue0 futura aplica\ue7\ue3o para refor\ue7o de comp\uf3sitos. A produ\ue7\ue3o de polpa de bambu pelo processo organossolve foi estudado variando as condi\ue7\uf5es de cozimento de 1, 2 e 3 h a 150, 170 e 190\ub0C, a fim de alcan\ue7ar as condi\ue7\uf5es ideais de rendimento e caracter\uedsticas qu\uedmicas e f\uedsicas da polpa para a potencial aplica\ue7\ue3o em refor\ue7o de comp\uf3sitos. Os melhores resultados para a deslignifica\ue7\ue3o (n\ufamero de kappa 38), com a degrada\ue7\ue3o da fibra relativamente baixa (viscosidade de 625 cm3 g-1), raz\ue3o de aspecto de 40,4 e o \uedndice zero span de 204 Nm g-1, foram obtidos pelo processo de polpa\ue7\ue3o a 190\ub0C durante 2h. Essa condi\ue7\ue3o de polpa\ue7\ue3o pode ser considerada como a mais adequada em rela\ue7\ue3o aos demais intervalos de tempo estudados no presente trabalho. A maior resist\ueancia mec\ue2nica e menor incid\ueancia de defeitos morfol\uf3gicos na fibra (6,0% de curls e de 10,6% de kinks) podem demonstrar o potencial da polpa organossolve bambu como elemento de refor\ue7o

Carbonatação acelerada efetuada nas primeiras idades em compósitos cimentícios reforçados com polpas celulósicas

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito carbonatação acelerada nas propriedades físicas e desempenho mecânico de compósitos cimentícios reforçados com altos teores de polpas celulósicas. Os compósitos foram moldados em laboratório pelo processo de sucção a vácuo do excesso de água e posterior prensagem, e a carbonatação acelerada foi realizada em diferentes estágios de cura. O estudo das propriedades microestruturais foi realizado por microscopia eletrônica de varredura ambiental e difração de raios X. Os resultados obtidos mostraram que a carbonatação acelerada nos primeiros dias de cura resultou em maiores resultados de propriedades mecânicas e melhora na interface fibra-matriz. A carbonatação acelerada reduziu o conteúdo de portlandita [Ca(OH)2] e aumentou o teor de calcita [CaCO3] que é o principal composto resultante da carbonatação. Consequentemente, ocorreu a redução da alcalinidade na matriz cimentícia, o que pode favorecer a durabilidade das fibras celulósicas que se destacam como alternativas às fibras minerais e sintéticas, e podem contribuir para o desenvolvimento sustentável na tecnologia dos materiais de construção

Effect of colloidal silica on the mechanical properties of fiber-cement reinforced with cellulosic fibers

The effect of colloidal silica on the hydration reaction of the Portland cement system and its effect on the resulting mechanical properties are not completely understood. Silica nanoparticles can affect the behavior and performance of fiber-cement, such as the calcium-silicate-hydrate gel of the matrix and the fiber-matrix interface bonding. The main objective of this study is to evaluate the effects of various contents of colloidal silica (0, 1.5, 3, 5, and 10 % w/w) on the microstructure and mechanical performance of cement composites reinforced with cellulosic pulp. Fiber-cement composites with unbleached eucalyptus Kraft pulp as the micro-fiber reinforcement were produced by the slurry dewatering technique followed by pressing. The average values of the modulus of rupture of the fiber-cement decreased with increasing colloidal silica content. However, the pullout of the fibers increased significantly in the fiber-cement composites with additions between 3 and 10 % w/w of colloidal silica suspension, as indicated in the scanning electron microscopy images and by the improvement in the energy of fracture values.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq

Surface properties of eucalyptus pulp fibres as reinforcement of cement-based composites

The objective of the present work is to evaluate the effects of the surface properties of unrefined eucalyptus pulp fibres concerning their performance in cement-based composites. The influence of the fibre surface on the microstructure of fibre-cement composites was evaluated after accelerated ageing cycles, which simulate natural weathering. The surface of unbleached pulp is a thin layer that is rich in cellulose, lignin, hemicelluloses, and extractives. Such a layer acts as a physical and chemical barrier to the penetration of low molecular components of cement. The unbleached fibres are less hydrophilic than the bleached ones. Bleaching removes the amorphous lignin and extractives from the surface and renders it more permeable to liquids. Atomic force microscopy (AFM) helps in understanding the fibre-cement interface. Bleaching improved the fibre- cement interfacial bonding, whereas fibres in the unbleached pulp were less susceptible to the re-precipitation of cement hydration products into the fibre cavities (lumens). Therefore, unbleached fibres can improve the long-term performance of the fibre-cement composite owing to their delayed mineralization.CNPqFapesp[2005/59072-4]Votorantim Celulose e Papel (VCP), Jacarei plant, Brazi