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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24118| Título: | Avaliação de argamassas cimentícias especiais com adição de fibras poliméricas eletrofiadas de PET e PVB |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of mortars with electrospun polymeric fibers addition from PET and PVB waste |
| Autor(es): | Milani, Ketlin Carolina |
| Orientador(es): | Bittencourt, Paulo Rodrigo Stival |
| Palavras-chave: | Agregados (Materiais de construção) Cimento Portland Polímeros Aggregates (Building materials) Portland cement Polymers |
| Data do documento: | 10-Ago-2020 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Toledo |
| Citação: | MILANI, Ketlin Carolina. Avaliação de argamassas cimentícias especiais com adição de fibras poliméricas eletrofiadas de PET e PVB. 2020. Dissertação (Mestrado em Processos Químicos e Biotecnológicos) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Toledo, 2020. |
| Resumo: | A argamassa é um tipo de compósito amplamente utilizado na indústria da construção civil, cujo componente principal é o cimento Portland. Assim como outros materiais de mesma matriz cimentícia, comumente manifestam problemas relacionados à porosidade e à sua estrutura frágil, devido à baixa resistência à tração e deformação. Desta forma, diferentes materiais têm sido incorporados nas misturas de concretos e argamassas, a fim de proporcionar o desenvolvimento de compósitos mais eficientes, dentre eles, os materiais poliméricos. Além da natureza química das adições, foi observada que a morfologia das adições também influencia no comportamento dos materiais cimentícios, sendo que as fibras possuem capacidade de melhorar o desempenho em relação à ductilidade e limite elástico, mesmo em baixos teores. A técnica de eletrofiação é uma forma de produção de fibras com morfologia controlada mais atuais, possibilitando a formação de fios contínuos com diâmetros inferiores a 1 µm. Assim, o desenvolvimento de novos compósitos de cimento Portland através da combinação das diferentes propriedades dos materiais incluídos, trouxe a possibilidade de avaliar os efeitos da adição de dois tipos de fibras poliméricas, poli(tereftalato de etileno) (PET) e poli(vinil-butiral) (PVB), obtidas por meio do processo de eletrofiação. As membranas formadas por este processo apresentaram morfologia uniforme e diâmetro médio de 1,85 μm para as fibras de PET e 1,54 μm para as fibras de PVB, que posteriormente foram enrijecidas em nitrogênio líquido e trituradas em moinho de facas para separação. Através de microscopia eletrônica de varredura, foi observado uma composição heterogênea de aglomerados de fibras e aglomerados densos na amostra de PET, enquanto o PVB foi caracterizado por pequenos blocos de fibras aderidas. Assim, optou-se por acrescentar uma etapa de dispersão em processador ultrassônico para parte dos corpos de prova, que não se apresentou como técnica eficiente nos parâmetros utilizados, além de ocasionar a degradação da superfície dos aglomerados de fibras de PVB. As argamassas confeccionadas com adição das fibras em teores de 0,125%, 0,250% e 0,500% em relação à massa do cimento, foram avaliadas em seu estado fresco e endurecido, utilizando ensaios padronizados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas. No estado fresco, foi observado ligeiro aumento da densidade de massa, sendo o maior aumento, de 11,23% referente à adição de 0,125% de PET sem dispersão, diminuição do teor de ar incorporado com máximo em 36,86% para 0,500% de PET sem dispersão e redução do índice de consistência de até 13,81%, tendo o teor de 0,500% de adição de PET com dispersão apresentado a pior trabalhabilidade. Para os mesmos parâmetros, o PVB apresentou valores intermediários. No estado endurecido, as adições praticamente não afetaram a densidade de massa, mas contribuíram para a redução da capilaridade, sendo que o teor de 0,250% de adição de PVB foi o que melhor apresentou resistência à absorção de água, com redução de 43,85%. Em relação à resistência mecânica, foram avaliados os dados significativos obtidos após tratamento estatístico com teste não-paramétrico, onde destacaram-se o aumento de 16,11% da resistência à compressão para adição de 0,125% de PET nos corpos de prova cilíndricos, sem dispersão, aumento de 10,94% na resistência à tração por flexão para adição de 0,250% de PVB sem dispersão e aumento de 27,49% da resistência à compressão dos corpos de prova prismáticos com adição de 0,250% de PVB sem dispersão. |
| Abstract: | Mortar is widely used in the construction sector and it is mainly formed by Portland cement. In general, low tensile strength and deformation characteristics of cementitious based materials are related to its fragile structure and porosity properties. In this way, to develop more efficient composites, different materials have been incorporated into concrete and mortar mixes, such as polymeric materials. Not only the chemistry but also the additions morphology influences the behavior of cementitious materials, as an example, fibers improve the performance of ductility and elastic limits even when added at low amounts. Electrospinning is a more modern technique of producing continuous fibers with controlled morphology, allowing the formation of threads with diameters less than 1 µm. Thus, the development of new Portland cement composites through the combination with two different polymeric fibers obtained by electrospinning process are evaluated: poly (ethylene terephthalate) (PET) and poly (vinyl butyral) (PVB). The membranes formed by this process showed uniform morphology and an average diameter of 1,85 μm for PET fibers and 1,54 μm for PVB fibers, which were later stiffened in liquid nitrogen and crushed in a knife mill for separation. A heterogeneous composition of fiber dense agglomerates was observed in the PET sample through scanning electron microscopy (SEM), while the PVB sample showed small blocks of adhered fibers. Thus, a dispersion step in an ultrasonic processor for part of the specimens was added, but this process showed not efficient by degrading the surface of PVB fiber agglomerates. The fresh and hardened state of manufactured mortar with fiber addition of 0,125%, 0,250%, and 0,500% in relation to the cement mass were evaluated through the Brazilian Association of Technical Standards tests. In the fresh state was observed a slight increase in mass density, i.e. 11,23% for the 0,125% addition of PET without dispersion, a decrease in the content of incorporated air, i.e. 36,86% for the 0,500% addition of PET without dispersion, and a reduction of the consistency index with the worst workability, i.e. 13,81% for the 0,500% addition of PET with dispersion. However, to the same parameters, the mortar with PVB addition presented intermediate values. In the hardened state, the additions did not affect the mass density, but contributed to the reduction of capillarity. The 0,250% addition of PVB showed the best resistance to water absorption, with a reduction of 43,85%. Concerning mechanical strength, significant data obtained after statistical treatment with a non-parametric test were evaluated. The 0,125% PET addition without dispersion increased 12,26% of cylindrical specimens’ compressive strength. For the 0,250% PVB addition without dispersion the flexural tensile strength increased 10,95% and the compressive strength of prismatic specimens increased 27,49%. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/24118 |
| Aparece nas coleções: | TD - Programa de Pós-Graduação em Processos Químicos e Biotecnológicos |
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