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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
ENGENHARIA URBANA (40004015027P8)
ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DOS COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS REFORÇADOS COM FIBRAS DE POLIPROPILENO, COM ADIÇÃO DE MICROCELULOSE E NANOCELULOSE CRISTALINA
ALLANA RIBEIRO MENDES
DISSERTAÇÃO
23/11/2020

RESUMO Nas últimas décadas a engenharia civil vem se desenvolvendo tecnologicamente no que tange a práticas construtivas e desenvolvimento de materiais de construção incorporados a tecnologia urbana. Neste contexto, com o intuito de contribuir na melhoria do comportamento dos materiais cimentícios, além de colaborar nos avanços em pesquisas com esses materiais alternativos e em multiescala, evidencia-se a necessidade de se estudar a influência das adições de fibras nos compósitos cimentícios. O presente trabalho buscou avaliar os compósitos cimentícios reforçado com fibras de polipropileno (FPP) com adição de microcelulose cristalina (MCC) e nanocelulose cristalina (NCC), quanto as propriedades no estado fresco e no estado endurecido. O programa experimental foi dividido em 6 fases. A primeira fase versou em caracterizar os materiais empregados na pesquisa. A segunda fase compreendeu a dispersão da nanocelulose em soluções aquosas com diferentes teores de Pluronic, as mesmas foram caracterizadas quanto a qualidade da dispersão por espalhamento dinâmico de luz (DLS), potencial zeta e espectroscopia UV-Vis, com o propósito de determinar o teor ideal de surfactante. Após essa etapa, as suspensões aquosas foram adicionadas à mistura de cimento/areia para preparar os compósitos cimentícios das fases seguintes. A terceira, quarta e quinta fases compreenderam as etapas de pré-análises que consistiram na produção de compósitos com diferentes teores de adições de 0,3%, 0,5%, 0,7% de fibras de polipropileno em relação ao volume do compósito, de 0,1%, 0,3%, 0,5% de micro e 0,1%, 0,2%, 0,3% de nanocelulose em relação a massa de cimento. Os teores ideais de adição obtidos nestas etapas da pesquisa, foram utilizados para produzir os compósitos na fase 6 por meio da combinação dos teores computando um total de 5 traços. Esse material compósito foi testado em suas principais características tanto no estado fresco, em relação ao índice de consistência, quanto em seu estado endurecido em relação à absorção de água, índice de vazios, massa específica, resistência à compressão axial, módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão e microestrutura por meio de DRX. Por meio dos resultados obtidos verificou-se que o teor ótimo de Pluronic para dispersar as fibras de nanocelulose foi de 40% em relação a massa da mesma. Considerando as etapas de pré-análise, primeiramente foi definido o teor de 0,3% de FPP (em relação ao volume do compósito). Na sequência, determinou-se a taxa de 0,5% de MCC e por fim, o valor de 0,3% de NCC, sendo ambas as adições em relação a massa de cimento. Na fase final constatou-se que dentre os 5 traços investigados, o traço 1, composto pelos teores ótimos de adição, apresentou incrementos no desempenho mecânico nas idades de rompimento de 28 e 56 dias, quanto a resistência à compressão, o módulo de elasticidade e a resistência à tração na flexão. Também se observou uma menor absorção de água e menor índice de vazios dentre os demais compósitos. Além de uma melhor microestrutura da matriz cimentícia. Por meio deste estudo produziu-se um material cimentício com três tipos de adições, evidenciando que esta influência está distribuída na multi escala, com características de somarem-se em seus resultados evoluindo na tecnologia do concreto e adequando o material a nova percepção científica tecnológica no desenvolvimento urbano.

Fibras de polipropileno;microcelulose cristalina;nanocelulose cristalina;compósitos cimentícios com adição de fibras;propriedades mecânicas
In the last few decades, civil engineering has been developing technologically in reference of the constructive and developing practices of building materials incorporated in urban technology. In this context, in intation of help the improvement of cementitious materials behavior, besides collaborating the advances in researches with these alternative materials and in multiscale, it evidences the need to study the influence of the additions of fibers in cementitious composites. This paper search to analyze cement composites reinforced with propylene fibers (FPP) with crystalline microcellulose (MCC) and crystalline nanocellulose (NCC) adds, as the properties in fresh and hardened states. The experimental program was divided in 6 fases. The first fase was about characterize the materials used in the research. The second fase covered the nanocellulose dispersion in aqueous solutions with diferents contentes of Pluronic, this was chacacterized by the quality of the dispersion by dynamic light scattering (DLS) zeta potentioal and spectroscopy UV-Vis, with the purpose of determining the ideal surfactant content. After this fase, the aqueous suspensions were added to the cement/sand mix to prepare the cementitious composites of the next fases. The third, fourth and fifth fases were about the pre-analysis’ stages, that consisted in composites production with diferents addition contents of 0,3%, 0,5% and 0,7% of polypropylene fibers in relation to composite volume, 0,1%, 0,3%, 0,5% of micro, and 0,1%, 0,2%, 0,3% of nanocellulose in relation to cement mass. The ideal contents of addition, obteined in this researchs phases, were used to produce the composites in fase 6 by the combination of contentes computing 5 traces in total. This composite material was tested in its main characteristics as in fresh state, in relation of the consistency index, as in its hardened state in relation of water absorption, voids index, especific mass, axial compression resistance, elasticity modulus, tensile strength in tension and microstructure through DRX. By the obteined results it was possible to verify that the great content of Pluronic to disperse the nanocellulose fibers was 40% in relation its own mass, Considering the pre-analysis fases, first of all were defined 0,3% of FPP content (in relation of the composit volume). In the sequence it was determined 0,5% of MCC rate and ultimately 0,3% of NCC, both additions being in relation to cement mass. In the final fase it was found amoung the 5 investigated contentes the content number 1, composed by great addtion contents, presented increments in mechanic performance in 28 and 56 days of breakup ages, of compression resistance, elasticity modulus and tensile strength in tension. Also showed less absorption of water and voids index among the others composites. Besides a better microstructure in cement matrix. By this study a cement material was produced with three types of additions, evidencing that this influence is distributed in multi scale with characteristics of adding up in its results evolving concrete technology and adapting the material to the new technological scientific perception in urban development.
Polypropylene fibers;crystalline microcellulose;crystalline nanocellulose;cement composites with fiber addition;mechanical properties.
I
121
PORTUGUES
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
O trabalho possui divulgação autorizada
Allana_Ribeiro_Mendes.pdf

Contexto

INFRA-ESTRUTURA E SISTEMAS URBANOS
INFRA-ESTRUTURA E TECNOLOGIA URBANA
COMPÓSITOS CIMENTÍCIOS COM FIBRAS REFORÇADOS COM NANO E MICRO CELULOSE

Banca Examinadora

ROMEL DIAS VANDERLEI
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
VALDIRENE MARIA SILVA CAPUZZO Participante Externo
CARLOS HUMBERTO MARTINS Participante Externo
ROMEL DIAS VANDERLEI Docente - PERMANENTE

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Ensino e Pesquisa
Sim
Plataforma Sucupira
Capes UFRN RNP
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