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Submitted by Pós graduação Engenharia Civil (ppec@ufba.br) on 2021-03-09T21:40:20Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_Igor Parente_versão final (1).pdf: 3366277 bytes, checksum: 77e423c221a2c782be4729bfc327f2aa (MD5) Approved for entry into archive by Escola Politécnica Biblioteca (biengproc@ufba.br) on 2021-03-11T18:45:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_Igor Parente_versão final (1).pdf: 3366277 bytes, checksum: 77e423c221a2c782be4729bfc327f2aa (MD5) Made available in DSpace on 2021-03-11T18:45:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_Igor Parente_versão final (1).pdf: 3366277 bytes, checksum: 77e423c221a2c782be4729bfc327f2aa (MD5) FAPESB A construção civil é um dos setores com maior impacto sobre o meio ambiente, devido ao consumo de materiais naturais não-renováveis e a geração de resíduos. O uso de fôrmas de madeira tem se tornado um motivo de preocupação ambiental pela quantidade de material descartado durante a construção de estruturas de concreto armado. Fôrmas permanentes em compósitos com fibras de sisal têm sido utilizadas como alternativa às fôrmas de madeira, mas podem afetar a durabilidade do concreto armado se a permeabilidade for maior que a do cobrimento tradicional. Nesse trabalho é investigado o efeito do teor de fibras sobre parâmetros de durabilidade de compósitos sisal-cimento, utilizados como fôrmas permanentes. Compósitos de matriz de argamassa com 2%, 4% e 6% de fibras, em massa, uma matriz de argamassa autoadensável e um concreto foram caracterizados. A avaliação das propriedades físicas dos compósitos demonstra a redução da absorção de água por imersão e a capilaridade do compósito reforçados com 2% de fibras, em comparação com a matriz e com os compósitos com 4% e 6% de fibras. Apesar da redução da resistência à compressão, a adição de fibras aumentou a tensão residual do compósito sob flexão. A resistividade elétrica dos compósitos reduziu cerca de 30%, em média, com a adição de fibras, o que torna o compósito com 6% de fibras mais suscetível à entrada de agentes agressivos do que os demais. Além disso, os compósitos com 2% de fibras apresentaram menor espessura de carbonatação que a matriz. Os resultados do ensaio de migração de cloretos indicam a mistura com 2% de fibras apresentou o menor coeficiente de difusão no estado não estacionário que a matriz e que todos os compósitos apresentaram uma resistência alta à penetração de cloretos.

Submitted by Deize Barboza (daysecostta@yahoo.com.br) on 2020-11-03T21:39:34Z No. of bitstreams: 1 YasmimGabrielaDosSantosMendonca.pdf: 6827259 bytes, checksum: da7d05def4c3ab3311b592b1faad7dc7 (MD5) Approved for entry into archive by Moreno Barros (moreno@ct.ufrj.br) on 2020-12-02T00:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 YasmimGabrielaDosSantosMendonca.pdf: 6827259 bytes, checksum: da7d05def4c3ab3311b592b1faad7dc7 (MD5) Made available in DSpace on 2020-12-02T00:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 YasmimGabrielaDosSantosMendonca.pdf: 6827259 bytes, checksum: da7d05def4c3ab3311b592b1faad7dc7 (MD5) Previous issue date: 2018-07 Neste trabalho utiliza-se o modelo micromecânico teórico desenvolvido por LEUNG et al. (1991) para a dosagem de compósitos cimentícios reforçados com fibra de juta com endurecimento na tração direta. A energia de fratura da matriz de cimento, as propriedades físicas e mecânicas da fibra de juta e a aderência fibra-matriz foram alteradas para permitir a dosagem micromecânica dos compósitos. Para alterar a energia de fratura da matriz foram utilizadas areias com diâmetro máximo associado à 50% de material passante (D50) de 175, 300 e 410µm. As propriedades da fibra de juta e sua aderência com as matrizes de cimento foram alteradas realizando-se um tratamento alcalino em solução saturada de Ca(OH)2. O comprimento crítico da fibra de juta tratada foi ajustado para 20 mm e o volume de fibras necessário para obtenção do comportamento de endurecimento na tração direta para cada matriz foi determinado utilizando-se o modelo micromecânico. Os resultados experimentais e a modelagem indicaram que as matrizes com areias de D50 300 e 410µm apresentavam maior potencial para a surgimento de múltiplas fissuras sob cargas de tração direta quando frações volumétricas de 3 e 4% fossem utilizadas como reforço. Por fim, para validação do estudo foram produzidos e realizados ensaios de tração direta e flexão nos compósitos desenvolvidos. Os resultados obtidos indicaram ser de 1,5 e 2,0 MPa a resistência de primeira fissura da matriz para se obter endurecimento na tração direta quando se usasse teores de fibras de juta tradadas de 3 e 4%, respectivamente. In this work the micromechanical theorical model developed by LEUNG et al. (1991) is used for the dosage of Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC) reinforced with jute fiber. To let the composites dosage, it was considered the changes of the matrix fracture energy, the physical and mechanical properties of the fiber and fiber-matrix bonding. The variation of the fracture matrix energy was carried out with the utilization of three maximum sand particle sizes related to 50% of passing material , with diameters of 175, 300 and 410µm. The jute fiber properties and the bonding with the cement matrix was evaluated with the application of an alkaline surface treatment based in a saturated solution of Ca(OH)2. The critical fiber length of treated fiber was adjusted to 20mm and the fiber volume needed to obtain the strain hardening behavior for every matrix was determined using the micromechanical model. Experimental and theoretical results indicated that the cementitious matrix with maximum particle size of 300 and 410µm have the major potential for the developing of multiple cracking in direct tension, considering reinforce with fiber volumes between 3-4%. For the model validation, it was performed direct tension and flexural tests. The results obtained indicated that values of matrix first crack strength of 1,5 and 2MPa are needed to obtain strain hardening behavior with treated fiber volume of 3% and 4%, respectively.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) Nanofibrilas de celulose mostram-se promissoras para substituir os materiais de origem sintética e em macroescala devido suas propriedades diferenciadas e pelo fato de ser de origem natural e renovável. Entretanto, apresenta como desvantagem o alto consumo energético que é necessário para a sua produção, sendo este o principal fator limitante para a produção de nanofibrilas de celulose em escala industrial. Objetiva-se com este trabalho avaliar o efeito da variação da concentração (5 e 10%) e do tempo de reação (1 e 2 h) de pré-tratamentos alcalinos de fibras celulósicas provenientes de polpas branqueadas comerciais de Eucalyptus sp. e Pinus sp. como facilitadores na desfibrilação mecânica. Os pré-tratamentos foram realizados com soluções alcalinas de hidróxido de sódio (NaOH) em concentração de 5% e 2 h de reação e 10% com 1 e 2 h de reação. As nanofibrilas foram obtidas por meio de processo mecânico utilizando um grinder e avaliou-se o consumo energético durante o processo de desfibrilação das fibras celulósicas para cada pré-tratamento. Conduziram-se análises química e morfológica das fibras sem pré-tratamento (controle) e com os pré-tratamentos. Foi observado que o pré-tratamento alcalino foi eficiente na retirada das hemiceluloses, principalmente das xiloses onde a concentração da solução alcalina e o tempo de reação influenciaram na quantidade de extrativos, lignina e carboidratos retirados. Os pré-tratamentos também causaram diminuição no comprimento e diâmetro das fibras principalmente nas polpas de Eucalyptus. O grau de desfibrilação também foi influenciado pela remoção de hemiceluloses, houve menor desfibrilação quando ocorreu remoção excessiva (hemiceluloses na faixa de 2 a 7%). O tratamento das fibras com NaOH 5% 2 h demonstrou aumentar o valor de retenção de água (IRA) e efetivo para facilitar a obtenção de nanofibrilas de celulose, com menor consumo de energia. Este tratamento causou remoção parcial de hemicelulose (mantendo-os em uma faixa de cerca de 8,5 e 12%) e levou a nanofibrillas com diâmetro inferior. Com as passagens pelo grinder, foram obtidas nanofibrilas de celulose com diâmetros médios de 42 ± 16 nm e 36 ± 14 nm para os tratamentos controles; 25 ± 13 nm e 22 ± 11 nm para os pré-tratamentos com NaOH 5% 2h para Eucalyptus e Pinus respectivamente. Pré-tratamentos com concentrações maiores (10%) de NaOH não foram efetivos para a nanofibrilação das fibras celulósicas. Fibras tratadas com NaOH 5% 2h também promoveram menor gasto energético durante a passagem pelo desfibrilador mecânico onde para Eucalyptus houve uma economia de energia em torno de 23% e de 25% para Pinus. Os resultados mostram que os teores de hemiceluloses das fibras influenciam no grau de desfibrilação sendo que sua retirada excessiva da composição da fibra prejudica o processo de obtenção das nanofibrilas. O tratamento das fibras com solução de NaOH 5% 2h demonstrou ser eficaz como facilitador do processo de desfibrilação. O presente trabalho contribui com informações para a otimização do processo de obtenção de nanofibrilas em escala industrial e sua aplicação em novos produtos para os mais diversos usos. Também buscou-se contribuir com o entendimento sobre as características químicas e morfológicas inerentes das fibras que interferem no processo de desfibrilação mecânica. Cellulose nanofibrils are promising to replace materials of synthetic origin and in macroscale due to their differentiated properties and the fact of being of natural and renewable origin. However, it presents as disadvantage the high energy consumption that is necessary for its production, being this the main limiting factor to produce cellulose nanofibrils on an industrial scale. The objective of this work was to evaluate the effect of the concentration variation (5 and 10%) and the reaction time (1 and 2 h) of alkaline pre-treatments of cellulosic fibers from commercial bleached pulps of Eucalyptus sp. and Pinus sp. as facilitators in mechanical defibrillation. The pre-treatments were performed with sodium hydroxide (NaOH) solutions in 5% concentration and 2 h of reaction and 10% with 1 and 2 h of reaction. The nanofibrils were obtained by means of a mechanical process using a grinder and the energy consumption during the defibrillation process of the cellulosic fibers for each pre-treatment was evaluated. Chemical and morphological analyzes of the fibers were conducted without and with pre-treatments. It was observed that the alkaline pre-treatment was efficient in the removal of the hemicelluloses, especially of the xyloses where the concentration of the alkaline solution and the reaction time influenced the amount of extractives, lignin and carbohydrates removed. The pre-treatments also caused a decrease in the length and diameter of the fibers mainly in Eucalyptus pulps. The degree of defibrillation was also influenced by the removal of hemicelluloses, there was less defibrillation when excessive removal occurred (hemicelluloses in the range of 2 to 7%). The treatment of the fibers with NaOH 5% 2 h was shown to increase the water retention value (WRV) and effective to facilitate the obtaining of cellulose nanofibrils, with lower energy consumption. This treatment caused partial removal of hemicellulose (keeping them in a range of about 8.5 and 12%) and led to nanofibrils with lower diameter. With the passes through the grinder, cellulose nanofibrils with average diameters of 42 ± 16 nm and 36 ± 14 nm were obtained for the controls; 25 ± 13 nm and 22 ± 11 nm for treatments with NaOH 5% 2h for Eucalyptus and Pinus respectively. Treatments with higher concentrations of NaOH were not effective for the defibrillation of the cellulosic fibers. Fibers treated with NaOH 5% 2 h also promoted a lower energy consumption during the mechanical defibrillator, where for Eucalyptus energy savings were around 23% and 25% for Pinus. The results show that the hemicelluloses contents of the fibers influence the degree of defibrillation and that their excessive removal of the fiber composition impairs the process of obtaining the nanofibrils and the treatment of the fibers with 5% NaOH solution 2 h has been effective as a facilitator of defibrillation process. The present work contributes with information for the optimization of the process of obtaining nanofibrils on an industrial scale and its application in new products for the most diverse uses. We also sought to contribute to the understanding of the inherent chemical and morphological characteristics of the fibers that interfere in the mechanical defibrillation process.