Desempenho à compressão de compósitos reforçados por fibras de coco, por

Neste trabalho Escariz (2008) buscou analisar o uso de fibras de coco como reforço de matrizes cimentícias, em substituição ao amianto, onde se fez a análise das suas principais características físicas, químicas e mecânicas, e as propriedades mecânicas dos compósitos produzidos com a mesma. Com relação às propriedades mecânicas, foram feitos ensaios de resistência à compressão, em compósitos produzidos com matrizes de diferentes traços e diferentes frações volumétricas e comprimentos das fibras.

4.4.3.1 Materiais e Métodos

Para a produção dos compósitos para a fabricação dos corpos-de-prova Escariz (2008) utilizou fibras de coco e cimento Portland (CP- I). Determinou a finura por meio da peneira 75μm (nº 200) - Método de ensaio (ABNT, 1991), a determinação dos tempos de pega foi feita, de acordo com a NBR 11581 – Cimento Portland - Determinação dos tempos de pega - Método de ensaio (ABNT, 2003). Foi admitida como resistência do cimento aquela relacionada à sua categoria de fabricação, ou seja, 32 MPa aos 28 dias de idade.

 Determinação das propriedades físicas e mecânicas das fibras de coco.

Para se determinar a geometria das fibras de coco se utilizou um microscópio com magnificação de 200 vezes, onde foram analisadas 30 exemplares de fibras com 50 mm de

comprimento, nos quais Escariz (2008) relata que foram realizadas três medidas ao longo do comprimento de cada exemplar, determinando-se a média aritmética. Onde o comprimento destas foi determinado através de uma trena metálica de precisão de 1 mm.

A massa real das fibras foi determinada através do método do picnômetro. Foi utilizado dois picnômetros e uma bomba a vácuo para a retirada do ar (Figura 27). Primeiramente 4g de fibras foram colocadas dentro de um picnômetro, e logo após foram preenchidos com água até cobrir as fibras, deixando as fibras por 24 horas submersas para a saída dor ar espontaneamente. Depois desse período o ar que por ventura ainda estivesse entre os vazios foi retirado por meio da bomba a vácuo. Em seguida o picnômetro foi preenchido totalmente com água e pesado.

Figura 27 – Sistema de bomba a vácuo e picnômetro.

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

No procedimento para se determinar a resistência das fibras, Escariz (2008) adaptou um método utilizado para se determinar a resistência das fibras de carbono, no qual cada fibra foi colocada numa moldura confeccionada com uma folha de papel, com um orifício, ver figura 28, onde se tomou o cuidado de não transmitir nenhum esforço de tração no processo de colagem e logo após foram feitos os ensaios de tração por meio de um equipamento composto de duas roldanas e uma haste metálica, por onde passava um fio de nylon que estava preso ao dinamômetro com capacidade máxima de 10 N, onde ao se puxar o fio foi exercida uma tensão de tração sobre a fibra.

Figura 28 – Molde de papel auxiliar no ensaio de tração das fibras de coco.

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

 Produção dos compósitos e ensaio de compressão

Para a produção dos compósitos Escariz (2008) utilizou dois traços para a argamassa de cimento: o traço de 1:1 (cimento : areia), com relação água/cimento de 0,40 e o tração 1:2 (cimento : areia), com relação água/cimento de 0,52. Em relação aos teores de fibras (frações volumétricas), foram utilizadas as percentagens de 2% e 3%, com comprimentos de 15 e 25 mm. Assim foram produzidos oito tipos de misturas de compósitos de fibra de coco. A tabela 5 apresenta a nomenclatura usada por Escariz (2008) para designar cada mistura.

Tabela 5 – Nomenclatura referente a cada mistura.

Sigla Carac. C1 C2 C1225 C2225 C1325 C2325 C1215 C2215 C1315 C2315 Traço 1:1 1:2 1:1 1:2 1:1 1:2 1:1 1:2 1:1 1:2 Fração vol. (%) 0 0 2 2 3 3 2 2 3 3 Comprim. (mm) 0 0 25 25 25 25 15 15 15 15 Fonte: (ESCARIZ, 2008)

Para cada mistura, foram produzidos em argamassadeira (Figura 29a), seis corpos-de- prova cilíndricos, com 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura. Cada argamassa foi misturada e, em seguida, adicionou-se as fibras e procedeu-se à homogeneização da mistura, na própria argamassadeira. O adensamento foi feito em mesa vibratória, em duas camadas, por 10 segundos cada (Figura 29b). Os corpos-de-prova moldados foram deixados nos moldes, cobertos com placa de vidro, por 48 horas, e em seguida foi feita a desmoldagem. A cura dos mesmos foi realizada por 28 dias dentro de sacos plásticos.

Figura 29 – (a) argamassadeira; (b) mesa vibratória.

(a) (b)

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

Após o período de cura os topos dos corpos-de-prova foram regularizados com massa plástica e foram colocados extensômetros elétricos (Figura 30), e depois foram submetidos a ensaios de ruptura por compressão. Para obtenção da curva tensão-deformação desses materiais, usando aparelho de aquisição automática de dados marca HBM, modelo Spider 8.

Figura 31 – Extensômetros elétricos.

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

4.4.3.2 Discussões

Os resultados obtidos por Escariz (2008) foram comparados com os resultados de outros trabalhos desenvolvidos na área.

Com relação à geometria das fibras, obteve-se uma medida média dos diâmetros da fibra de 0,317 mm, com coeficiente de variação de 0,30, esses valores foram aceitáveis se comparados aos de Savastano Jr. (1992) e Toledo Filho (1997) que giraram em torno de 0,25 mm. A média dos comprimentos das fibras foi de 22,34 com coeficiente de variação de 0,20.

A massa específica real das fibras foi de 1453,6 kg/m³, que quando comparados aos valores obtidos por Savastano Jr. (1992) de 1177 kg/m³, observa-se que é um valor superior. Isso se deve segundo Escariz (2008) ao método de retirada do ar por meio de uma bomba a vácuo, assim permitindo o total preenchimento dos vazios por água.

O valor médio obtido para a resistência a tração da fibra foi de 87,25 MPa. Comparando-se esse valor com os de Savastano Jr. (1992) de 95 a 118 MPa e de Toledo Filho (1997) de 174 MPa, observa-se uma discrepância bastante alta, isso pode ter ocorrido devido a falta de normalização desse processo.

Quanto ao desempenho dos compósitos com fibras de coco, obteve-se os diagramas Tensão-Deformação para os traços de 1:1 e 1:2. Os diagramas dos traços 1:1 e 1:2 estão representados respectivamente nas figuras 31 e 32. Onde podemos observar uma semelhança entre as curvas dos compósitos sem e com fibras.

Figura 31 – Diagrama Tensão-Deformação para compósitos de traço 1:1.

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

Figura 32 – Diagrama Tensão-Deformação para os compósitos de traço 1:2.

Fonte: (ESCARIZ, 2008)

Calculou-se a média das tensões de ruptura obtidas do ensaio à compressão, para cada mistura, calculando-se, também, o coeficiente de variação ( ) das amostras. A partir das curvas tensão-deformação, foram determinados os módulos de elasticidade das misturas, obtendo-se os resultados mostrados na tabela 6 (ESCARIZ, 2008).

Tabela 6 – Parâmetros do ensaio de compressão. Traço em massa da matriz 1:1 1:2 Comprimento (mm) – Fração vol. Das fibras (%)

0 15-2 15-3 25-2 25-3 0 15-2 15-3 25-2 25-3 Res. à compressão (MPa) – coef. de variação ( 41,55 - 0,13 35,49 - 0,18 22,56 - 0,17 28,70 - 0,23 26,95 - 0,12 13,48 - 0,16 23,02 - 0,09 18,35 - 0,09 19,74 - 0,24 21,65 - 0,18 Módulo de elasticidade (GPa) 25,27 24,23 22,22 21,50 23,86 20,63 17,79 18,91 17,91 16,67 Fonte: (ESCARIZ, 2008)

De acordo com a tabela 7, observa-se que para o traço 1:1 o acréscimo de fibras de coco à matriz trouxe uma redução nos valores referentes à resistência a compressão. Nesse tipo de matriz mais resistente as fibras atuaram como falhas tendo em vista que as fibras não atuam como reforço, sob esforço de compressão, mas como agente retardador de rompimentos bruscos.

Para o compósito com matriz de traço 1:2, a adição de fibras trouxe aumento da resistência à compressão. Essa matriz apresentou baixa resistência, devido à alta relação água/cimento, de 0,52. Pode-se supor que a fibra, com alta absorção de água, reteve a água da mistura, não deixando tanta água disponível para ser perdida para o meio, por secagem, aumentando assim a resistência. A água retida pelas fibras pode promover uma espécie de cura interna da pasta de cimento, favorecendo o ganho de resistência.