Reinforcement cementitious composites additives with fibers of eucalyptus, pure and with TEOS.

Abstract

The advancement of research on the properties of vegetable fibers expanded their applications and assisted in getting new products. The vegetable fibers are lowdensity compared to other fibers, non-abrasive, porous, viscoelastic, biodegradable, of easily surface treatment and renewable, started to be used as reinforcement in many kinds of composite materials. In the cement matrix composites its insertion favored the light weight and improved the mechanical properties of the products. The study aims to evaluate the reinforcement cementitious composites additiveswith fibers of eucalyptus and pine, pure and treated with TEOS (tetraethylorthosilicate - organically modified silica), from the knowledge of their physical, mechanical and microstructural properties. For the development of this work were obtained commercially fibers pine, eucalyptus and high early resistance cement (CPV). The fibers were characterized for their water absorption, pure and treated with TEOS and morphology (length and width) by optical microscopy. In order to obtain the composite, cement composites were prepared with addition of 2, 5 and 10% for fibers of eucalyptus and pine, humid, dry and with TEOS. The composites were characterized physically and mechanically by testing water absorption, porosity and bending resistance at three points. For the composites with best mechanical performance it was obtained images of the interface, from the electronic microscopy scanning technique and analyzed the chemical composition, employing the technique of energy dispersive spectroscopy (EDS). The use of TEOS provided to reduce the rate of water absorption of eucalyptus fibers and the reduction of the porosity in the composite. The preparation of the fibers influence the final reinforcement of the composite. The morphology of eucalyptus fiber and low porosity obtained on TEOS composites with fibers account for the higher mechanical resistance values obtained. Compared to a pure mass of cement, cement composites and eucalyptus fibers exhibit higher reinforcement to the cement matrix to the cement and fibers of pine. The composites with highest reinforcements were made with 2% fiber, pure and with TEOS. Regardless of the type of fiber, increasing the amount of fiber results in a loss of mechanical resistance of the composite. The composite with 2% eucalyptus fiber with TEOS was the one that got the biggest boost with gains of 30.96% on the value of bending resistance at three points. Microstructural analysis showed that there was interaction of the fibers of eucalyptus and pine with the cement paste.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO avanço de pesquisas sobre as propriedades das fibras vegetais ampliaram as suas aplicações e auxiliaram na obtenção de novos produtos. As fibras vegetais por serem de baixa densidade comparadas a outras fibras, não-abrasivas, porosas, viscoelásticas, biodegradáveis, de fácil tratamento superficial e renováveis, passaram a ser utilizadas como reforço em diversos tipos de compósitos. Nos compósitos em matrizes de cimento a sua inserção favoreceu a leveza e melhorou as propriedades mecânicas dos produtos. O trabalho tem como objetivo avaliar o reforço de compósitos cimentícios aditivados com fibras de eucalipto e de pinus, puras e tratadas com TEOS (tetraetilortosilicato – sílica organofuncionalizada), a partir do conhecimento de suas propriedades físicas, mecânicas e microestruturais. Para o desenvolvimento do trabalho foram obtidos comercialmente fibras de pinus, de eucalipto e o cimento de alta resistência inicial (CPV). As fibras foram caracterizadas quanto a sua absorção de água, puras e tratadas com TEOS, e morfologia (comprimento e largura) por microscopia óptica. Para a obtenção dos compósitos foram elaborados compósitos de cimento com adição de 2, 5 e 10% para as fibras de eucalipto e de pinus, úmidas, secas e com TEOS. Os compósitos foram caracterizados física e mecanicamente, através de ensaios de absorção de água, porosidade aparente e resistência à flexão a três pontos. Para os compósitos de melhor desempenho mecânico obteve-se imagens da interface, a partir da técnica de microscopia eletrônica de varredura e analisou-se a composição química, empregando a técnica de espectroscopia dispersiva de energia (EDS). O emprego do TEOS propiciou a redução do índice de absorção de água da fibra de eucalipto e a redução da porosidade nos compósitos. O preparo das fibras influenciou no reforço final do compósito. A morfologia da fibra de eucalipto e a baixa porosidade obtida nos compósitos com fibras com TEOS justificam os maiores valores de resistência mecânica obtidos. Comparativamente, a uma massa pura de cimento, os compósitos de cimento e fibras de eucalipto apresentam reforço à matriz cimentícia superior aos de cimento e fibras de pinus. Os compósitos que apresentaram os maiores reforços foram os constituídos com 2% de fibras, puras e com TEOS. Independente do tipo de fibra, o aumento da quantidade de fibras resulta em perda de resistência mecânica do compósito. O compósito com 2% de fibra de eucalipto com TEOS foi o que obteve o maior reforço com ganhos de 30,96% no valor da resistência a flexão a três pontos. A análise microestrutural mostrou que ocorreu interação das fibras de eucalipto e de pinus com a massa de cimento