Title

COMPÓSITOS HÍBRIDOS DE MATRIZ CIMENTÍCIA REFORÇADOS COM FIBRAS SINTÉTICAS DE AÇO E VIDRO

HYBRID CEMENT MATRIX COMPOSITES REINFORCED WITH SYNTHETIC STEEL AND GLASS FIBERS

Authorship

JÚNIOR, JOSÉ ALEXANDRE TOSTES LINHARES; PEREIRA, IULLY DA SILVA AMARAL; FREITAS, JOHNATA FRANÇA FANNI; COUTO, RENAN DIAS; FONSECA, LARISSA MENDONÇA OSORIO; AZEVEDO, AFONSO RANGEL GARCEZ DE; MARVILA, MARKSSUEL TEIXEIRA

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PEREIRA, IULLY DA SILVA AMARAL

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FREITAS, JOHNATA FRANÇA FANNI

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FONSECA, LARISSA MENDONÇA OSORIO

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AZEVEDO, AFONSO RANGEL GARCEZ DE

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MARVILA, MARKSSUEL TEIXEIRA

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DOI

10.5151/2594-5327-42133

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Abstract

A evolução dos materiais de construção tem sido impulsionada pela demanda por soluções que proporcionem desempenho técnico e menor impacto ambiental. O emprego de fibras sintéticas como reforço tem se destacado como uma solução eficiente para potencializar o desempenho de materiais cimentícios, contribuindo para melhores propriedades tecnológicas. Diante desse cenário, foram desenvolvidas argamassas com traço 1:1:6 (cimento:cal:areia) e fator a/c de 1,34, incorporando fibras sintéticas de aço, de vidro e uma combinação híbrida. Produziram-se quatro formulações distintas: referência (sem fibras), 2% de fibra de vidro, 2% de fibra de aço e 1% de cada fibra, considerando a massa total do aglomerante. Este trabalho objetivou investigar, principalmente, o desempenho das argamassas no estado endurecido, na idade de 7 dias, considerando os efeitos da incorporação de fibras sintéticas de aço, de vidro e da combinação híbrida. Paralelamente, também foi avaliado o comportamento no estado fresco por meio do ensaio de consistência. As análises no estado endurecido envolveram a determinação da densidade de massa aparente e resistência à compressão, visando compreender a influência das diferentes composições nas propriedades dos materiais. Em geral, os compósitos seguiram um comportamento coerente as adições, com a composição híbrida apresentando propriedades intermediárias as adições supracitadas. A fibra de vidro apresentou um maior reforço, alcançando 6,12 MPa, entretanto, foi possível concluir que devido a sua rigidez e apesar de sua natureza hidrofóbica elas geraram possíveis aglomerações, o que aumentou a imprevisibilidade das propriedades do compósito. As fibras de aço apresentaram evidências de uma interface ruim, tanto na resistência à compressão apresentada, 1,4 MPa, quanto na densidade que não expôs um incremento significativo.

THE EVOLUTION OF CONSTRUCTION MATERIALS HAS BEEN DRIVEN BY THE DEMAND FOR SOLUTIONS THAT COMBINE TECHNICAL PERFORMANCE WITH LOWER ENVIRONMENTAL IMPACT. THE USE OF SYNTHETIC FIBERS AS REINFORCEMENT HAS EMERGED AS AN EFFICIENT STRATEGY TO ENHANCE THE PERFORMANCE OF CEMENTITIOUS MATERIALS, CONTRIBUTING TO IMPROVED TECHNOLOGICAL PROPERTIES. IN THIS CONTEXT, MORTAR MIXTURES WERE DEVELOPED WITH A MIX RATIO OF 1:1:6 (CEMENT:LIME:SAND) AND A WATER-TO-BINDER RATIO OF 1.34, INCORPORATING SYNTHETIC STEEL FIBERS, GLASS FIBERS, AND A HYBRID COMBINATION OF BOTH. FOUR DISTINCT FORMULATIONS WERE PREPARED: A REFERENCE MIX (WITHOUT FIBERS), 2% GLASS FIBER, 2% STEEL FIBER, AND 1% OF EACH FIBER, BASED ON THE TOTAL MASS OF THE BINDER. THIS STUDY PRIMARILY AIMED TO INVESTIGATE THE PERFORMANCE OF MORTARS IN THE HARDENED STATE AT 7 DAYS, CONSIDERING THE EFFECTS OF INCORPORATING SYNTHETIC STEEL FIBERS, GLASS FIBERS, AND THEIR HYBRID COMBINATION. ADDITIONALLY, THE FRESH-STATE BEHAVIOR WAS ASSESSED THROUGH THE FLOW TABLE TEST. THE ANALYSES IN THE HARDENED STATE INCLUDED THE DETERMINATION OF BULK DENSITY AND COMPRESSIVE STRENGTH, AIMING TO UNDERSTAND THE INFLUENCE OF DIFFERENT COMPOSITIONS ON THE PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF THE MATERIALS. IN GENERAL, THE COMPOSITES EXHIBITED BEHAVIOR CONSISTENT WITH THE FIBER ADDITIONS, WITH THE HYBRID COMPOSITION SHOWING INTERMEDIATE PROPERTIES COMPARED TO THE INDIVIDUAL FIBER ADDITIONS. THE GLASS FIBER PROVIDED THE HIGHEST REINFORCEMENT, REACHING 6.12 MPA. HOWEVER, DUE TO ITS RIGIDITY AND HYDROPHOBIC NATURE, IT TENDED TO FORM AGGLOMERATIONS, INCREASING THE VARIABILITY OF THE COMPOSITE’S PROPERTIES. STEEL FIBERS SHOWED EVIDENCE OF POOR INTERFACIAL BONDING, REFLECTED BOTH IN THE LOW COMPRESSIVE STRENGTH OF 1.4 MPA AND IN THE DENSITY, WHICH DID NOT SHOW A SIGNIFICANT INCREASE.

Keywords

Compósito híbrido, Fibra de vidro, Fibra de aço, Estado endurecido.