Luciana Manuela Castro Carvalho Silva · 2015. 3. 25. · Tese de Mestrado Ciclo de Estudos...

Luciana Manuela Castro Carvalho Silva

Material Compósito àBase de Gesso Reforçado com fibras

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Universidade do MinhoEscola de Engenharia

novembro de 2013

Tese de MestradoCiclo de Estudos Integrados Conducentes aoGrau de Mestre em Engenharia Civil

Trabalho efetuado sob a orientação doProfessor Doutor Aires Fernando Fernandes LeiteCamões de Azevedo

e co-orientação daProfessora Doutora Graça de F.M. de Vasconcelos

Luciana Manuela Castro Carvalho Silva

Material Compósito àBase de Gesso Reforçado com fibras

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Agradecimentos

Luciana Silva I

AGRADECIMENTOS

A todos os que me ajudaram na realização desta dissertação, o meu obrigado, pois sem eles não

era possível!

O meu primeiro agradecimento e o mais especial é para a minha família, em especial aos meus

pais porque sem eles este sonho não era realizável. Obrigado pelo tempo que disponibilizaram

para ajudar a executar esta tese e por me terem dado esta oportunidade de me formar no

Mestrado Integrado de Engenharia Civil na Universidade do Minho.

Obrigado, também, ao meu namorado Fábio Costa por todo carinho e compreensão ao longo de

todos estes anos e por toda a ajuda prestada na elaboração desta dissertação.

A todos os meus amigos que, sempre que necessário, me prestaram ajuda e deram apoio nos

momentos mais difíceis. Em especial à minha amiga Vera Barros por toda a ajuda que me deu na

elaboração do trabalho laboratorial.

A todos os meus amigos de curso que me acompanharam ao longo destes anos, uns desde o

início e outros mais recentes. Não cito nomes mas eles sabem quem são. A eles muito obrigado

por me acompanharem e ajudarem ao longo destes anos e por me fazerem sorrir mesmo nos

momentos de maior aperto.

A todos os técnicos do Laboratório de Engenharia Civil da Universidade do Minho,

nomeadamente aos técnicos do laboratório de materiais, em muito especial ao Carlos Jesus; aos

técnicos do laboratório de materiais de estruturas, nomeadamente ao António Matos, obrigado

pela disponibilidade e ajuda prestada na preparação e realização dos ensaios.

Aos técnicos do Laboratório de Engenharia Têxtil da Universidade do Minho, Joaquim Peixoto e

Fernando Cunha, pelo apoio prestado na preparação e realização dos ensaios às fibras têxteis. Ao

professor Raúl Fangueiro pela disponibilização das fibras.

Ao meu orientador, Professor Doutor Aires Azevedo gostaria de agradecer pela disponibilidade

e apoio prestado durante este trabalho.

À minha co-orientadora, Professora Doutora Graça de Vasconcelos, o meu agradecimento muito

especial, pela paciência, motivação e toda a ajuda prestada.

Resumo

Luciana Silva III

RESUMO

Nos nossos dias, devido à cada vez maior escassez de recursos e cada vez mais caros e

poluentes, surge a necessidade de encontrar novos materiais de construção, que para além de ser

menos agressivos e mais económicos, também aumentem o nível de produtividade da construção

e as condições sociais dos ocupantes sem gastos excessivos.

Neste contexto, entra a incorporação de fibras para obtenção de uma argamassa inovadora, com

melhor desempenho que as argamassas tradicionais.

Assim, foi realizado um trabalho com forte cariz experimental com o objetivo de desenvolver

um material compósito à base de gesso, com incorporação de fibras e uma pequena percentagem

de regranulado de cortiça, que tenha uma trabalhabilidade adequada para fins de construção

civil.

Foram selecionadas fibras têxteis, acrílicas, vidro, basalto, banana e sisal e estudou-se o seu

efeito em oito composições diferentes à base de gesso: a incorporação de fibras têxteis, acrílicas,

vidro, banana, basalto, sisal, polipropileno e por fim uma comparação com a mistura sem fibras.

Serão elaborados diversos ensaios por forma a caracterizar esta nova argamassa.

Com a introdução das fibras nos diferentes compósitos obteve-se uma maior ductilidade em

todos os compósitos e, para além disso, as fibras de vidro e basalto concederam-lhes uma maior

capacidade de reforço.

Palavras-chave: material compósito, gesso, cortiça, fibras, trabalhabilidade adequada,

caracterização do material.

Abstract

Luciana Silva V

ABSTRACT

Nowadays, due to the increasing scarcity of resources and ever more expensive and polluting,

the need arises to find new building materials, which in addition to being less aggressive and

more economical also increase the level of productivity of the construction and social conditions

of the occupants without overspending.

In this context, enters the incorporation of fibers to achieve an innovative mortar with better

performance than traditional mortars.

Thus, it was made a study with strong experimental nature with the goal of developing a

composite material based on plaster, incorporating fiber and a small percentage of regranulated

cork, which has adequate workability for the purpose of construction, was carried out.

Have been selected some textile fibers, as acrylic, glass, basalt, banana and sisal and it was

studied its effect in eight different compositions based on plaster: the incorporation of fibers,

acrylic, glass, banana, basalt, sisal, polypropylene and finally a comparison with the mixture

without fibers. Various tests will be developed in order to characterize this new mortar.

With the introduction of the fibers in different composites obtained a higher ductility in all

composites and, in addition, glass fibers and basalt fibers gave them a greater capacity of

reinforcement.

Keywords: composite material, plaster, cork, fiber, suitable workability, characterization of the

material.

Índice

Luciana Silva VII

ÍNDICE

1. Introdução 1

1.1. Enquadramento .................................................................................................................. 1

1.2. Objetivos e metodologias ................................................................................................... 2

1.3. Organização da dissertação ................................................................................................ 2

2. Revisão bibliográfica 5

2.1. Introdução .......................................................................................................................... 5

2.2. Gesso .................................................................................................................................. 6

2.2.1. Generalidades sobre o gesso 6

2.2.2. Processo de fabrico 6

2.2.3. Gesso FGD 7

2.2.4. Reaproveitamento de resíduos de gesso 7

2.2.5. Produtos de gesso com incorporação de resíduos 7

2.2.6. Propriedades 8

2.2.7. Retardadores 10

2.3. Utilização de fibras em materiais compósitos .................................................................. 11

2.3.1. Fibras Vegetais: Fibras de Sisal e Fibras de Banana 12

2.3.2. Fibras Minerais: Fibras de Vidro e Fibras de Basalto 14

2.3.3. Fibras de Polipropileno e Fibras Acrílicas 16

2.3.4. Fibras Sintéticas em argamassas de cal 18

2.3.5. Fibras têxteis de pneus 18

2.3.6. Fibras de Vidro vs Fibras de polipropileno 19

2.3.7. Fibras Têxteis vs Fibras Minerais 19

2.3.8. Fibras Minerais Vs Fibras Vegetais 19

2.4. Regranulado de cortiça ..................................................................................................... 20

2.5. Influência da Humidade ................................................................................................... 21

3. Materiais constituintes do compósito 23

3.1. Introdução ........................................................................................................................ 23

3.2. Caracterização das fibras de reforço ................................................................................ 23

3.2.1. Descrição das fibras 24

3.2.2. Caracterização da resistência à tração 28

3.3. Otimização da mistura...................................................................................................... 31

3.3.1. Introdução 31

3.3.2. Procedimento do ensaio de espalhamento 32

Índice

VIII Luciana Silva

3.3.3. Resultados experimentais 33

3.3.4. Análise de resultados 34

4. Caracterização do material compósito 35

4.1. Introdução ........................................................................................................................ 35

4.2. Programa experimental .................................................................................................... 35

4.2.1. Geometria de provetes 37

4.2.2. Processo da amassadura 38

4.2.3. Cura, desmoldagem e conservação dos provetes 40

4.3. Controlo da temperatura da mistura ................................................................................. 41

4.3.1. Procedimento de ensaio 41



4.4. Controlo de massa, de temperatura do ambiente e humidade do ambiente ..................... 45




4.5. Velocidade de propagação de ultra-sons .......................................................................... 51




4.6. Comportamento à flexão e compressão ........................................................................... 57




4.7. Comportamento global à compressão .............................................................................. 62


4.7.2. Módulo de elasticidade 64

4.7.3. Diagramas tensão-extensão 67

4.7.4. Avaliação do modo de rotura 72

4.8. Energia de fratura ............................................................................................................. 73




4.9. Absorção por imersão ...................................................................................................... 78

Índice

Luciana Silva IX




4.10. Absorção por capilaridade ................................................................................................ 80




5. Conclusões e desenvolvimentos futuros 83

5.1. Conclusões ....................................................................................................................... 83

5.2. Desenvolvimentos futuros ................................................................................................ 85

Bibliografia 87

Índice de figuras

Luciana Silva XI

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1 – Comparação das resistências mecânicas de várias composições (Vila-Chã, 2012) ........ 9

Figura 2 – Demonstração de como a abertura de fendas está restringida num material dúctil

devido à incorporação de fibras (Kelly, Mortensen, 2001) ............................................................ 12

Figura 3 – Descrição da variação do módulo de elasticidade nos diferentes tipos de fibras inserido

num compósito poliéster/resina mediante o volume utilizado (Vila-Chã, 2012 citando Rao et al.,

2009) ............................................................................................................................................... 13

Figura 4 – Fibras têxteis de pneu (escala 20x3.3) (Cunha, 2010) .................................................. 24

Figura 5 – Fibras têxteis de pneu (escala 2x1,67) (Cunha, 2010) .................................................. 24

Figura 6 – Aspeto da fibra acrílica: ampliação de 400X ................................................................ 25

Figura 7 – Aspeto da fibra de banana: ampliação de 400X ............................................................ 25

Figura 8 – Aspeto da fibra de sisal: ampliação de 400X ................................................................ 26

Figura 9 – Aspeto das fibras: a) acrílica, b) têxtil; c) sisal; d) banana; e) basalto; f) vidro ............ 27

Figura 10 - Dinamómetro Hounsfield H 10H-S ............................................................................. 29

Figura 11 – Mesa para ensaio de espalhamento e uma das misturas ensaiadas ............................. 33

Figura 12 – Misturadora utilizada .................................................................................................. 38

Figura 13 – Moldes utilizados para fabrico dos provetes: a) dimensões 100x100x100 (mm3); b)

dimensões 40x40x160 (mm3); c) dimensões 100x100x850 (mm3); d) dimensões h200/ϕ100 (mm)

........................................................................................................................................................ 39

Figura 14 – Aspeto da mistura........................................................................................................ 39

Figura 15 – Vibradora utilizada ...................................................................................................... 39

Figura 16 – Armazenamento dos provetes em estufa a 40ºC ......................................................... 40

Figura 17 – Ensaio de controlo da temperatura da mistura com detalhe do Picolog ..................... 41

Figura 18 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de vidro e da temperatura

ambiente ao longo das primeiras 48h ............................................................................................. 42

Figura 19 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de banana e da

temperatura ambiente ao longo das primeiras 48h ......................................................................... 42

Figura 20 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de basalto e da

temperatura ambiente ao longo das primeiras 48h ......................................................................... 43

Figura 21 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de sisal e da temperatura

ambiente ao longo das primeiras 48h ............................................................................................. 43

Figura 22 – Representação gráfica da temperatura das misturas ao longo das primeiras 10h ....... 44

Figura 23 – EasyLog ...................................................................................................................... 45

Figura 24 – Esquema de ensaio de controlo de massa ................................................................... 46

Índice de figuras

XII Luciana Silva

Figura 25 – Representação gráfica da perda de massa da mistura padrão ao longo de 200 horas,

relacionando a temperatura e humidade do ambiente .................................................................... 46

Figura 26 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras têxteis ao longo de

200 horas, relacionando a temperatura e humidade do ambiente ................................................... 47

Figura 27 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras acrílicas ao longo de


Figura 28 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de vidro ao longo de


Figura 29 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de banana ao longo de


Figura 30 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de basalto ao longo de


Figura 31 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de sisal ao longo de


Figura 32 – Perda de massa das misturas ao longo de 200 horas ................................................... 50

Figura 33 – Pormenor da perda de massa das misturas nas primeiras 5 horas ............................... 51

Figura 34 – Diferentes formas de medição de ultra-sons: (a) direta; (b) semidireta; (c) indireta (NP

EN 12504-4 2007) .......................................................................................................................... 52

Figura 35 – Aparelho de ensaio de ultra-sons ................................................................................ 53

Figura 36 – Esquema de ensaio de ultra-sons ................................................................................ 54

Figura 37 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons desde o instante zero até aos

240 minutos .................................................................................................................................... 54

Figura 38 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons durante as primeiras 24

horas ............................................................................................................................................... 55

Figura 39 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons durante as 200 horas ........ 55

Figura 40 – Esquema do ensaio à flexão ........................................................................................ 57

Figura 41 – Tensão de flexão para as diferentes misturas em provetes prismáticos ...................... 59

Figura 42 – Tensão de compressão para as diferentes misturas em provetes prismáticos ............. 60

Figura 43 – Relação entre a resistência à compressão nos provetes prismáticos e a razão A/L .... 61

Figura 44 – Relação entre a resistência à flexão nos provetes prismáticos e a razão (A/L) .......... 61

Figura 45 – Aspeto do provete da mistura de banana quando submetido a ensaio de flexão ........ 61

Figura 46 – Esquema de ensaio de compressão uniaxial: esquema de medição das deformações 62

Figura 47 – Pormenor das fibras de banana a) e sisal b) na rotura por compressão uniaxial ......... 63

Figura 48 – Ciclos de carga e descarga para determinação do módulo de elasticidade ................. 64

Figura 49 – Diagramas Tensão-Extensão: Módulo de elasticidade para os diferentes compósitos 65

Índice de figuras

Luciana Silva XIII

Figura 50 – Variação do módulo de elasticidade para os diferentes compósitos ........................... 66

Figura 51 – Relação entre o módulo de elasticidade e velocidade de propagação da onda de

ultrassons ........................................................................................................................................ 66

Figura 52 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura padrão 68

Figura 53 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com

fibras têxteis ................................................................................................................................... 68


fibras acrílicas ................................................................................................................................. 68


fibras de vidro ................................................................................................................................. 69


fibras de banana .............................................................................................................................. 69


fibras de basalto .............................................................................................................................. 69


fibras de sisal .................................................................................................................................. 70

Figura 59 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial de todas as misturas .................. 70

Figura 60 – Relação entre tensão de compressão uniaxial e velocidade de propagação da onda de

ultra-sons nos respetivos cilindros.................................................................................................. 71

Figura 61 – Modo de rotura dos provetes de compósito: a) sem fibras; b) fibras acrílicas; c) fibras

têxteis; d) fibras de sisal; e) fibras de banana; f) fibras de basalto; g) fibras de vidro ................... 72

Figura 62 – Esquema de ensaio da energia de fratura: início e fim do ensaio ............................... 74

Figura 63 – Esquema demonstrativo da área W0 para o cálculo da energia de fratura .................. 74

Figura 64 – Pormenor da viga da mistura de sisal depois de ensaiada ........................................... 75

Figura 65 – Gráfico força-deslocamento para o cálculo da energia de fratura ............................... 75

Figura 66 – Valores médios da energia de fratura, Gf .................................................................... 77

Figura 67 – Percentagem de água absorvida por imersão .............................................................. 79

Figura 68 – Esquema do ensaio de absorção por capilaridade: a) estabilização do peso dos

provetes (10mm de água); b) repouso dos provetes antes da pesagem (30 segundo); c) pesagem

dos provetes .................................................................................................................................... 81

Figura 69 – Absorção de água por capilaridade ao longo da raiz quadrada das horas ................... 81

Figura 70 – Coeficiente de absorção por capilaridade ................................................................... 82

Índice de tabelas

Luciana Silva XV

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 1 – Composição química dos gessos FGD e estuque (Vila-Chã, 2012) ............................... 8

Tabela 2 – Granulometria do gesso FGD e gesso Estuque (Vila-Chã, 2012) .................................. 9

Tabela 3 – Fórmula, pH e solubilidade de vários retardadores (Cunha, 2010, citando Cincatto e

Heneo, 1997) .................................................................................................................................. 11

Tabela 4 – Propriedades das fibras vegetais de sisal e banana ....................................................... 12

Tabela 5 – Características dos vários tipos de fibras de vidro (Fangueiro e Pereira) ..................... 15

Tabela 6 – Comparação das fibras com materiais convencionais (Fangueiro e Pereira) ............... 16

Tabela 7 – Valores médios do diâmetro das fibras de banana e de sisal ........................................ 26

Tabela 8 – Características físicas das fibras de vidro e basalto (Vila-Chã, 2012) ......................... 26

Tabela 9 – Tabela resumo com comprimento e diâmetro médio das fibras ................................... 27

Tabela 10 – Características mecânicas das fibras de sisal e de banana .......................................... 30

Tabela 11 – Características mecânicas das fibras de vidro e de basalto......................................... 30

Tabela 12 – Resumo das propriedades mais importantes das fibras .............................................. 31

Tabela 13 – Percentagem de matérias em termos de peso ............................................................. 33

Tabela 14 – Razão água/ligante ...................................................................................................... 34

Tabela 15 – Composição final de cada mistura .............................................................................. 36

Tabela 16 – Definição, tipo, norma e propriedade a avaliar dos ensaios para caracterização do

material compósito ......................................................................................................................... 37

Tabela 17 – Descrição, tipo, dimensões dos diferentes provetes e respetivo nome e data do ensaio

a realizar para caracterização do material compósito ..................................................................... 38

Tabela 18 – Temperatura da mistura de pico e instante do acontecimento .................................... 45

Tabela 19 – Perda de massa estabilizado para todas as misturas ................................................... 50

Tabela 20 – Inicio de ganho de presa para as diferentes misturas e valor médio da velocidade de

onda de ultra-sons nas primeiras 24 horas ...................................................................................... 56

Tabela 21 – Força máxima de flexão e tensão de flexão para as diferentes misturas em provetes

prismáticos ...................................................................................................................................... 59

Tabela 22 – Força máxima de compressão e tensão de compressão para as diferentes misturas em

provetes prismáticos ....................................................................................................................... 59

Tabela 23 - Módulo de elasticidade dos compósitos ...................................................................... 65

Tabela 24 – Média das tensões máximas obtidas para cada uma das misturas .............................. 71

Tabela 25 – Valores médios da energia de fratura, Gf ................................................................... 76

Tabela 26 – Percentagem de água absorvida por imersão .............................................................. 79

Tabela 27 – Coeficiente de Absorção por Capilaridade ................................................................. 82

Capítulo 1 – Introdução

Luciana Silva 1

1. INTRODUÇÃO

1.1. Enquadramento

Hoje em dia, existe uma enorme necessidade de empenho na procura de materiais inovadores e

sustentáveis, provenientes, normalmente, de subprodutos de outras indústrias, bem como de

produtos reciclados. Estes novos produtos pretendem corresponder à necessidade de novos

projetos de engenharia. Assim, torna-se, nos dias de hoje, indispensável a aplicação de materiais

mais resistentes, duráveis e com propriedades de dissipação de energia aos esforços capazes de

evitar a ocorrência de rotura frágil. Além destas características, tornam-se materiais

consequentemente mais económicos. A ideia de utilizar materiais alternativos com a utilização de

resíduos ou subprodutos resulta na obtenção de materiais mais sustentáveis do ponto de vista

ambiental (Vila-Chã, 2012).

No seguimento de investigações interiores, nomeadamente das teses de mestrado em engenharia

civil “Desenvolvimento de uma solução de paredes divisórias com incorporação de resíduos”

(Cunha, 2010) e “Estudo de um material compósito à base de gesso e cortiça” (Vila-Chã, 2012),

enquadra-se a atual investigação onde se pretende a continuação do estudo de um material

compósito à base de gesso mas reforçado com diferentes fibras: fibras de sisal, fibras de banana,

fibras de vidro, fibras de basalto, fibras de polipropileno e fibras acrílicas. Pretende-se, ainda, o

estudo de uma composição sem incorporação de fibras.

De uma forma geral, os trabalhos anteriores permitiram detetar vários fatores que influenciam as

propriedades dos compósitos: tipo de fibra, orientação do material, características da interface, o

processo de fabrico e a fração volúmica de fibras no material.

Os resultados obtidos permitiram validar as composições à base de gesso, que se revelaram

promissoras, ficando em aberto algumas questões relacionadas com a possibilidade de

incorporação de outras fibras para, assim, melhorar o desempenho.

Esta investigação terá como objetivo tentar responder a algumas questões que ficaram por

esclarecer em investigações anteriores, tais como:

Estudar novas composições de argamassa de gesso utilizando o mesmo tipo de fibras

utilizadas em investigações anteriores mas variando a percentagens dos constituintes.

Monitorizar de forma mais eficiente o processo de cura das argamassas de gesso

reforçadas com fibras.

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras

2 Luciana Silva

Estas foram algumas das questões elencadas em aberto por Vila-Chã, no final da sua dissertação

(Vila-Chã, 2012).

1.2. Objetivos e metodologias

O trabalho desenvolvido foi elaborado de forma a permitir avaliar o comportamento de um

compósito de gesso quando incorporadas fibras na sua amassadura.

Os objetivos principais serão estudar o material compósito à base de gesso reforçado com

diferentes fibras: têxteis, banana, sisal, vidro, basalto, polipropileno e fibras acrílicas para uma

adequada trabalhabilidade; determinar a dosagem correta de fibras a incorporar para reforçar a

argamassa de gesso e tentar validar um comprimento fixo para a fibra (1cm).

Para isso, foi, então, necessário recorrer aos Laboratório de Engenharia Civil e de Engenharia

Têxtil da Universidade do Minho para se proceder à investigação.

As tarefas a realizar abrangeram a definição e caracterização das fibras, definição das

composições do material compósito e fabrico das amassaduras. No final das amassaduras prontas,

foram realizados diversos ensaios para avaliar o seu comportamento.

1.3. Organização da dissertação

Como expresso no subcapítulo anterior, a dissertação foi organizada de forma a cumprir diferentes

tarefas.

No seguimento desta ideia, a primeira tarefa desenvolvida foi referente às fibras, nomeadamente:

Seleção do tipo de fibras: sisal, banana, vidro, basalto, polipropileno, acrílica e têxtil;

Caracterização das fibras: diâmetro, comprimento e resistência à tração.

A segunda tarefa foi referente às composições da amassadura:

Foram constituídas por gesso, cortiça (5%), água (com dosagem base de 80%, podendo variar

durante os ensaios), ácido cítrico (0,05%) e por fim as diferentes fibras (1%), sendo que uma das

amassaduras será sem fibras. Foram escolhidas estas percentagens de materiais com base nas

percentagens usadas em investigações anteriores. Relativamente à percentagem de fibras optou-se

Capítulo 2 – Revisão bibliográfica

Luciana Silva 3

por adotar 1% da percentagem total de ligante utilizado porque é um valor intermédio dos valores

adotados anteriormente. Todas estas relações foram decididas em função de percentagem de

massa do ligante.

No total foram estudadas 8 composições:

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras de sisal;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras de banana;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras de vidro;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras de basalto;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras de polipropileno;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras acrílicas;

Material compósito à base de gesso reforçado com fibras têxteis;

Material compósito à base de gesso sem fibras.

A dosagem de água foi afinada por um processo de tentativas até se obter uma trabalhabilidade

adequada (espalhamento entre os 155 e os 165 milímetros); o espalhamento obtido variou com a

percentagem de água utilizada.

Adotou-se um comprimento fixo da fibra de 1cm. Este comprimento foi escolhido por se

considerar um bom tamanho para incorporar no compósito, sem ser demasiado curto nem

demasiado longo. Relativamente à escolha do tipo de fibras, estas foram assinaladas por razões

económicas, dado que não são dispendiosas e porque são as fibras que já foram utilizadas em

outras investigações em compósito à base de gesso.

A quarta tarefa é a caracterização do compósito. Será efetuada recorrendo a ensaios de ultrassons,

de controlo de temperatura e humidade ambiente, controlo de temperatura da mistura, de controlo

de perda de peso, de comportamento em compressão e flexão, de comportamento global em

compressão (determinação do módulo de elasticidade) e de energia de fratura.

No último capítulo será feita uma análise geral dos resultados obtidos e a consequente proposta de

novas investigações para que se possa entender e compreender melhor o comportamento do novo

compósito.


Luciana Silva 5

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1. Introdução

O estudo realizado por Vila-Chã (2012) “consistiu numa análise física e mecânica, através da

realização de uma campanha de ensaios experimentais. Os diversos ensaios realizados consistiram

na monitorização de provetes através de ultrassons, caracterização do comportamento à flexão e

compressão. Foram efetuados ensaios para avaliação do processo de fratura e obtenção da energia

de fratura.”

Segundo Vila-Chã (2012), o comportamento distinto entre as fibras de reforço em termos de

trabalhabilidade do material compósito deverá estar relacionado com as diferenças em termos de

superfície das fibras, bem como dos diâmetros. O envolvimento das fibras pelo material ligante

será influenciado pelo tipo de superfície das fibras.

Segundo Eires et al. (2007), o uso de “materiais verdes” será muito útil ao permitir a substituição

de outros materiais, considerados prejudiciais ao ambiente. O estudo realizado, mostrou que o

granulado de cortiça, um subproduto da indústria corticeira, a pasta de celulose ou papel, obtida

de desperdícios recicláveis e as fibras de cânhamo poderão ser incorporados com sucesso em

novos compósitos que poderão ser utilizados na construção como materiais não estruturais. De

acordo com os resultados obtidos, pode dizer-se que estes compósitos têm boas características

térmicas. Além disso, a recuperação destes materiais, considerados desperdícios ou subprodutos

de baixo custo, aliados ao facto de possuírem boas propriedades térmicas, poderá vir a

proporcionar melhores perspetivas tanto para a construção civil como para as empresas nacionais

e europeias que habitualmente produzem este tipo de resíduos. Esta alternativa visa, não só um

caminho para a sustentabilidade, pela valorização de resíduos, favorecendo uma poupança

energética e ambiental, mas é, também, um contributo para o crescimento e prestígio, já existente,

na indústria corticeira portuguesa.


6 Luciana Silva

2.2. Gesso

2.2.1. Generalidades sobre o gesso

O gesso é um material há muito utilizado, as primeiras utilizações remontam ao início da

civilização humana (Torgal, Jalali, 2008).

Este material caracteriza-se por ser fácil de utilizar, por ter baixo impacto ambiental e pode ser

reciclado, o que se traduz numa construção mais sustentável.

O gesso é um ligante hidrófilo aéreo que se obtém a partir da desidratação da pedra de gesso

(sulfato de cálcio di-hidratado), que após ser moído e misturado com água ganha presa e endurece

(Torgal, Jalali, 2008).

A pedra de gesso tem a composição química CaSO4,2H2O e é o material mais frequente do grupo

dos sulfatos. Contem aproximadamente 21% de água na sua composição, sendo que ¼ dessa água

(1/2 H2O) está fortemente combinada e os restantes ¾ tem ligações fracas (1+1/2 H20) (Torgal,

Jalali, 2008)

2.2.2. Processo de fabrico

O processo de fabrico do gesso compreende o cumprimento de 3 etapas, a seguir:

1º Extração (em profundidade ou a céu aberto);

2º Trituração e homogeneização;

3º Cozedura.

Após a extração, a pedra de gesso passa por várias fazes de preparação que antecedem a cozedura,

que se destina a promover a sua desidratação. A pedra de gesso encontra-se normalmente à

superfície ou em profundidade e extrai-se, geralmente, com a ajuda de explosivos em condições

propícias gerando uma variedade de tamanhos de pedra (Torgal, Jalali, 2008)


Luciana Silva 7

2.2.3. Gesso FGD

O gesso FGD é obtido através de um processo designado de dessulfurização. Neste processo há

remoção do dióxido de enxofre (SO2), proveniente da queima do carvão ou da queima de

combustíveis e presente nos gases de combustão das centrais termoelétricas, utilizando para o

efeito materiais absorventes à base de cálcio e gerando gesso como subproduto, também

designado gesso FGD (flue gas desulphurisation). Embora seja um subproduto de baixo custo e

produzido em quantidades substanciais, há, no entanto, algumas reticências à sua utilização,

devidas, por um lado, ao elevado grau de conservadorismo dos agentes ligados à indústria da

construção civil, mas, também, à ausência de estudos sobre as suas propriedades. Investigações

recentes, mostram, no entanto, que o gesso FGD, tem um desempenho mesmo superior ao dos

gessos extraídos por mineração. Este tipo de gesso apresenta-se com um elevado teor de água,

pelo que alguns autores recomendam que seja sujeito a um tratamento térmico prévio. No entanto,

outros autores alertam para o inconveniente da formação de anidrite solúvel provocada durante o

processo industrial (Torgal, Jalali, 2010).

2.2.4. Reaproveitamento de resíduos de gesso

As atividade da indústria de construção civil diretamente relacionadas com a utilização do

material gesso geram elevadas quantidades de resíduos, nomeadamente aquando da sua utilização

na forma de gesso cartonado. Para o conjunto das atividades ligadas à indústria de construção

civil, alguns autores estimam em quase 45% os desperdícios deste material. Só para o gesso

cartonado são apontados volumes de resíduos de 9% durante as atividades de corte de chapas. A

reciclagem de resíduos de gesso requer moagem, remoção de impurezas e uma calcinação a baixa

temperatura, sendo que o maior inconveniente se prende com a remoção de impurezas (Torgal,

Jalali, 2010).

2.2.5. Produtos de gesso com incorporação de resíduos

De acordo com alguns investigadores a forma mais eficiente da indústria da construção se tornar

uma atividade sustentável passa pela incorporação de resíduos de outras indústrias em materiais

de construção. De facto, as investigações no domínio dos produtos de gesso com incorporação de

resíduos tem vindo a merecer uma atenção especial por parte da comunidade científica. Na

vizinha Espanha, alguns investigadores tem estudado as propriedades de materiais compósitos

produzidos a partir da mistura de pastas de gesso e resíduos de cortiça. Este material é composto


8 Luciana Silva

por células cheias de ar, ligadas entre si por uma resina natural. No que se refere à resistência

mecânica, os resultados obtidos, foram da ordem dos 6 MPa em compressão e 3,5 MPa em flexão

para 20 % de adição de resíduos de cortiça e uma razão agua/gesso de 60%. Contudo, os

resultados relativos à condutibilidade térmica dos novos compósitos são similares aos de materiais

de construção tradicionalmente utilizados como isolantes térmicos. (Torgal, Jalali, 2010).

Também na Universidade do Minho, se desenvolveram estudos tendo como objetivo incorporar

resíduos de cortiça, de papel e resíduos têxteis em placas de gesso prensado. Os resultados obtidos

concluem pela efetividade do novo compósito embora com resistências mecânicas relativamente

reduzidas (Torgal, Jalali, 2010).

2.2.6. Propriedades

As propriedades do gesso foram previamente estudadas e caracterizadas no projeto SipdECO e,

segundo o descrito por Vila-Chã (2012), foi estudada a composição química do gesso FGD e do

gesso comercial ou estuque (Tabela 1). Verificou-se que o gesso estuque apresenta maior

quantidade de Sulfato (SO3), bem como maior quantidade de Cálcio (CaO). Logo, a quantidade de

Sulfato de Cálcio (CaSO4) será maior, sendo portanto ligeiramente mais puro. Mesmo assim as

diferenças entre as suas composições são relativamente pequenas.

Tabela 1 – Composição química dos gessos FGD e estuque (Vila-Chã, 2012)

Substâncias Designação FGD Estuque CaO Cálcio 40.1 41.3

SO3 Sulfato 54.4 56.0

F Fluoretos 1.61 -

Fe2O3 Ferro Total 0.28 0.22

SiO2 Sílica 1.58 1.11

Al2O3 Alumina 1.11 0.395

MgO Magnésio 0.418 0.696

Na2O Sódio 0.261 -

K2O Potássio - 0.0567

TiO2 Titânio 0.0134 -

P2O5 Fósforo 0.106 -

SrO Estrôncio 0.001 0.183

ZrO2 Zircónio 0.001 0.024


Luciana Silva 9

Na análise granulométrica do gesso FGD e do gesso estuque (Tabela 2), verifica-se que o gesso

FGD possui maior finura, a percentagem de material retido no peneiro 100 µm é de cerca de 2%

para o gesso FGD enquanto o gesso estuque apresenta uma percentagem de cerca de 54%.

Tabela 2 – Granulometria do gesso FGD e gesso Estuque (Vila-Chã, 2012)

Tipo de gesso Dimensão Material Retido Resíduo Total % Material Retido

Gesso FGD 200 µm 0,18 49,55 49,73 0,36

100 µm 0,96 48,59 49,55 1,94

Gesso Estuque 200µm 43,13 6,77 49,90 86,26

100 µm 27,01 22,90 49,91 54,02

Os ensaios de compressão e flexão foram realizados em provetes de gesso com 4x4x16 cm3. Na

Figura 1 estão expostos resultados de diferentes misturas de gesso com diferentes percentagens

dos tipos diferentes de retardadores, ácido cítrico, bem como de bórax.

Figura 1 – Comparação das resistências mecânicas de várias composições (Vila-Chã, 2012)

Os resultados obtidos e expressos na Figura 1 permitiram verificar que, nas misturas sem

retardadores, o gesso FGD apresentou resultados bastante superiores ao gesso estuque. A análise

às misturas com retardadores permitem verificar que há uma diminuição das resistências

mecânicas comparativamente às misturas sem recurso a retardadores. Em relação aos dois tipos de

retardadores utilizados, verificou-se que as resistências mecânicas obtidas aquando da utilização

de ácido cítrico foram bastante superiores às obtidas nas misturas com o bórax.


10 Luciana Silva

Segundo Cunha (2010), relativamente à caracterização do gesso FGD pode concluir-se que este,

mesmo tratando-se de um subproduto industrial, apresenta uma composição química semelhante

em várias amostras retiradas de diferentes remessas de material, assim como as características

mecânicas. Por outro, lado verifica-se que um ligeiro aumento no seu teor de humidade exige um

tempo de secagem em estufa maior, de forma a transformar o sulfato de cálcio bihidratado em

sulfato de cálcio hemihidratado.

2.2.7. Retardadores

O uso de retardadores tem como objetivo atrasar o tempo de presa, de forma a permitir um tempo

de aplicação mais extenso. No caso de pastas de gesso podem utilizar-se retardadores, tais como:

ácido cítrico, bórax, etc.

De acordo com Cunha (2010), a rapidez da presa do gesso é uma das características que pode

condicionar a sua aplicação, mas empregando retardadores e aceleradores de presa permite regular

perfeitamente o seu início e fim. Assim, surgiu a necessidade de utilizar um retardador, sendo que

o escolhido foi o ácido cítrico (o mesmo que se prevê para a atual investigação).

O ácido cítrico tem aplicações não só na indústria da construção civil, mas também em inúmeras

outras, como por exemplo na indústria alimentar e químicas (Cunha, 2010, citando Alibaba,

2009).

São vários os estudos relativos a influência dos retardadores de tempo de presa nas propriedades

do gesso, visto que algumas das propriedades tanto no estado fresco como no estado endurecido

são alteradas. Em relação ao estado endurecido, verifica-se uma diminuição das propriedades

mecânicas. No que diz respeito ao estado fresco verificam-se algumas alterações quanto à fluidez

da pasta. Portanto, é importante que se perceba que se deve selecionar um retardador que ofereça

a garantia de um produto de boa qualidade. Para tal é preciso selecionar o adjuvante e a

quantidade exata a utilizar do mesmo. Os retardadores são, em geral, substâncias que se utilizam

para modificar certas características das argamassas. Atualmente estas são substâncias químicas,

que se adicionam em pequenas quantidades, normalmente inferiores a 10%. (Cunha 2010, citando

Cincatto e Heneo,1997).

Os ensaios realizados com dois retardadores permitiram concluir que, para obter um mesmo

tempo de presa, seria necessário utilizar uma quantidade superior de bórax, relativamente à

quantidade utilizada de ácido cítrico. Por outro lado, a incorporação de bórax na mistura conferia


Luciana Silva 11

uma tonalidade mais escura à mesma, o que impedia a utilização da coloração natural do gesso no

material desenvolvido (Cunha, 2010, citando Projeto SipdECO, Relatório 1, 2009).

Na Tabela 3 pode evidenciar-se o pH, as fórmulas químicas e a solubilidade de alguns

retardadores utilizados em outros trabalhos e compilados por Cunha (2010). Sendo que chegou a

conclusão que o acido cítrico é aquele cuja utilização e mais frequente

Tabela 3 – Fórmula, pH e solubilidade de vários retardadores (Cunha, 2010, citando Cincatto e Heneo, 1997)

Aditivo Fórmula pH Solubilidade

g/100ml de água

Ácido cítrico C6H8O7 5,0 133 Bórax Na2B4O710H2O 9,5 62

Ácido tartárico C4H6O6 2,2 139

2.3. Utilização de fibras em materiais compósitos

A utilização de novos matériais em argamassas tem como objetivo melhorar o seu comportamento

de modo a que estas sejam mais eficazes. Deste modo, a sua aplicação, nomeadamente as fibras,

pretendem preencher algumas falhas encontradas com a utilização dos materiais tradicionais.

De acordo com Vila-Chã (2012), a utilização de fibras de reforço em compósitos tem como

objetivo melhorar as suas propriedades mecânicas, tais como a tenacidade na fratura, resistência à

flexão, ao impacto, a choques térmicos e à desagregação. A aplicação de materiais compósitos

reforçados com fibras de origem natural na construção já não é recente. As fibras naturais já são

há algum tempo aplicadas na construção. De entre os mais utilizados destacam-se as fibras de

sisal, e outras (vidro, basalto, banana). Para além destas, existe ainda um conjunto de novos

materiais utilizados na construção que em alternativa às matrizes poliméricas, utilizam matrizes à

base de cimento, bem como as matrizes à base de gesso.

De acordo com o documento “Fibras Naturais” (2012), as fibras podem ser divididas em dois

grupos principais: as fibras naturais, que englobam as de origem vegetal, as de origem mineral e

as de origem animal, e as fibras feitas pelo homem, que englobam os polímeros naturais e os

polímeros sintéticos.


12 Luciana Silva

A utilização de fibras vegetais e minerais como reforço apresenta vantagens como a conservação

da energia, a grande abundância, o baixo custo, não serem prejudicial à saúde, a possibilidade do

aumento da produção e economia agrícola, a baixa densidade e por ser biodegradáveis. Como

desvantagens em relação às fibras sintéticas, pode enumerar-se que estas apresentam baixa

durabilidade quando usada como reforço em matriz cimentícia, apresentam variabilidade das suas

propriedades e tem, em geral, fraca adesão no seu estado natural a inúmeras matrizes. (“Fibras

Naturais”, 2012)

Figura 2 – Demonstração de como a abertura de fendas está restringida num material dúctil devido à

incorporação de fibras (Kelly, Mortensen, 2001)

2.3.1. Fibras Vegetais: Fibras de Sisal e Fibras de Banana

Segundo o documento “Fibras Naturais”, o sisal é uma das fibras vegetais que possui maior

resistência à tração e uma das mais indicadas para o uso como reforço em argamassas. Na tabela 4

encontram-se algumas das suas propriedades.

Tabela 4 – Propriedades das fibras vegetais de sisal e banana

Propriedade Massa Volúmica

(Kg/m3)

Absorção de

água (%)

Resistência à

flexão (MPa)

Módulo de

elasticidade (GPa)

Sisal 1370 110 347-378 15,2 Banana 1031 407 384 20-51

De acordo com Carvalho (2012), as fibras de banana são brancas, finas, moles e lustrosas podendo

ser usadas como matéria-prima para produção de diversos produtos. As fibras de banana são

fibras lignocelulósicas, obtidas a partir do pseudocaule da bananeira. A composição química das

fibras de banana, tal como das fibras vegetais apresenta celulose, hemicelulose, pectina e lenhina.

O teor de celulose e o ângulo das microfibrilas são fatores de relevância para as propriedades


Luciana Silva 13

mecânicas das fibras, desta forma quanto maior for o teor e celulose mais resistente se tornam as

fibras. Relativamente ao ângulo da microfibrila, quanto menor maior resistência a fibra terá

(Carvalho, 2012).

Segundo Zhu e Tobias (1994), em materiais compósitos de origem cimentícia com incorporação

de fibras de banana, verificou-se que a incorporação de fibras de, numa dosagem de entre 8 e

16%, em massa, resultou em compósitos com resistência à flexão elevada, superior a 20 MPa.

Numa dosagem de fibra de 14%, em massa, a resistência à flexão foi de 24,92 MPa, sendo o valor

de energia de fratura 1,74 kJm−2, propriedades adequadas para a produção de materiais de

construção comercialmente viáveis.

De acordo com Vila-Chã (2012), este tipo de fibras de carácter natural, normalmente, apresentam

baixa densidade em relação às fibras de outra natureza. Entre estas duas fibras (de banana e

sisal),verifica-se o aumento do módulo de elasticidade. A fibra de banana apresenta melhor

desempenho que a de sisal, tendo em conta que ambas se encontram num compósito de

poliéster/resina (ver Figura 3)

Figura 3 – Descrição da variação do módulo de elasticidade nos diferentes tipos de fibras inserido num

compósito poliéster/resina mediante o volume utilizado (Vila-Chã, 2012 citando Rao et al., 2009)

Segundo Vila-Chã (2012), a utilização deste tipo de fibras apresenta, no entanto, algumas

desvantagens, nomeadamente a baixa durabilidade, quando usada como reforço de uma matriz

cimentícia. A durabilidade da utilização de fibras naturais introduzidas em matriz cimentícia

poderá ser melhorada através de: (1) modificação da matriz cimentícia através da substituição

parcial do cimento Portland por sílica de fumo ou escórias; (2) carbonatação da matriz comentícia;

(3) imersão das fibras numa mistura semilíquida de sílica de fumo antes de ser incorporada na

matriz cimentícia à base de cimento Portland.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0958946594900248

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0958946594900248


14 Luciana Silva

Aly et al. (2011), citados por Vila-Chã (2012), estudaram o melhoramento da durabilidade de

argamassa reforçada com fibras naturais de linho. De facto, as fibras naturais adicionadas numa

matriz cimentícia, que constitui um ambiente com álcalis, degradam-se com o tempo, podendo

conduzir à diminuição das propriedades resistentes da argamassa. Neste trabalho estudaram-se a

introdução de materiais pozolânicos em substituição do cimento e por partículas ultrafinas de

vidro reciclado, que mostraram ter características pozolânicas. Adicionalmente, procedeu-se a um

tratamento alcalino das fibras de linho através da sua impregnação com hidróxido de sódios

(NaOH) com uma concentração de 5%. Verificou-se que com este procedimento a argamassa se

mostrou mais eficiente em termos de redução da resistência após a realização de ensaios de

envelhecimento.

2.3.2. Fibras Minerais: Fibras de Vidro e Fibras de Basalto

O basalto é um material emergente, cuja utilização das suas fibras está a aumentar em construções

e aplicações civis, como alternativa às fibras de vidro, carbono ou aramída.

De acordo com Schiavon et al. (2007), os basaltos são rochas vulcânicas abundantes provenientes

de extensos derrames de lava. A tecnologia de fiação contínua produz filamentos de basalto na

forma de fios micrométricos amorfos. Estas fibras apresentam excelente estabilidade térmica,

resultando em alterações de massa menor que 1% sob aquecimento até a temperatura de 1000 °C,

em atmosfera inerte ou oxidante.

Segundo Jaigobind et al. (2007), as fibras de vidro são obtidas através da fusão e fiberização de

diversos óxidos metálicos. E é a proporção e natureza deste que define o tipo de fibra de vidro

produzido. A diferenciação das fibras de vidro dá-se por uma letra, sendo as principais a fibra de

vidro E (composta a partir de alumínio, cálcio e silicatos de boro), destinada a produtos que

necessitem de alta resistência mecânica elétrica, e a fibra de vidro S (composta por magnésio e

silicatos de alumínio), empregadas quando se requer alta resistência mecânica. As fibras de vidro,

em geral, apresentam uma série de características favoráveis que fazem com que se opte por elas.

Tais propriedades são a alta resistência mecânica; a resistência à tração superior a quase todos os

metais; a boa resistência ao impacto; a baixa absorção de água; a resistência química à maioria

dos microrganismos; o baixo coeficiente de dilatação térmica; excelentes propriedades elétricas;

fácil moldagem das peças; baixo custo; incombustibilidade e permite a obtenção de materiais

translúcidos.


Luciana Silva 15

Na tabela 5 apresentam-se as principais características dos vários tipos de fibras de vidro.

Tabela 5 – Características dos vários tipos de fibras de vidro (Fangueiro e Pereira)

Tipo E Tipo S

Tensão de Rotura (GPa) 3,5 4,6

Módulo (GPa) 73,5 86,8

Alongamento (%) 4,8 5,4

Densidade (g/cm3) 2,57 2,46

Coeficiente de expansão térmica (107/ºC) 50-52,0 23-27,0

De acordo com Bin et al. (2010), a resistência aos ácidos é muito melhor do que a resistência a

álcalis para as fibras de basalto do que para as fibras de vidro. No entanto, para as fibras de vidro,

a situação é diferente: a resistência ao ácido é quase a mesma que a resistência a álcalis. Entre os

dois tipos de ambientes aquosos avaliados, a solução alcalina é mais agressiva para a superfície

das fibras. As fibras de vidro e basalto podem ser danificadas na presença de soluções de HCl e de

NaOH com concentrações de 2mol/l. A resistência à tração das fibras diminui com o aumento do

tempo de tratamento. Para o mesmo ambiente ácido, o efeito do tempo de tratamento na redução

da resistência existe nas duas fibras mas é mais óbvio nas fibras de basalto do que nas fibras de

vidro. Para as fibras de basalto a resistência aos ácidos é muito melhor do que a resistência a

álcalis, mas para as fibras de vidro, a resistência a ácidos, é semelhante à resistência a álcalis. A

morfologia da superfície das fibras de basalto e de vidro após o tratamento ácido não muda tanto

como nos tratamentos alcalinos. A deterioração, tanto das fibras de vidro como nas fibras de

basalto, ocorre quando entram em contacto com uma solução de NaOH. Globalmente, a

estabilidade química das fibras de basalto é melhor do que as fibras de vidro, especialmente num

ambiente ácido. A fibra de basalto pode ser um bom material alternativo em comparação com as

tradicionais fibras no fabrico dos compósitos reforçados com fibra. O compósito reforçado com a

fibra de basalto pode ser utilizado num produto de ambiente químico para mecanismos de longo

prazo.

Na tabela 6 é apresentada a comparação das fibras com materiais convencionais.


16 Luciana Silva

Tabela 6 – Comparação das fibras com materiais convencionais (Fangueiro e Pereira)

Materiais

Resistência

à tração

(GPa)

Módulo

(GPa)

Alongamento

na rotura

(%)

Coeficiente

de Poisson

Densidade

(g/cm3)

Limite de

temperatura de

utilização (ºC)

Vidro E 2,5 74 4,5 0,25 2,6 700

Vidro S 3,2 86 5 0,2 2,5 700

Kevlar 49 2,9 130 2,6 0,4 1,45 350

Carbono HR 3,2 230 1,3 0,3 1,75 > 3000

Carbono HM 2,5 390 0,6 0,35 1,8 > 3000

Aços de 0,4 a 1,6 205 de 1,8 a 10 0,3 7,8 800

Cobre de0,2 a 0,5 125 - 0,3 8,8 650

Alumínio 1,4 380 0,4 0,4 3,7 > 1000

Liga de

alumínio 0,45 75 0,3 10 2,8 350

2.3.3. Fibras de Polipropileno e Fibras Acrílicas

As fibras de polipropileno são fibras cortadas em polipropileno para misturar em matrizes

cimentícias de forma a aumentar a resistência ao choque e reduzir a fissuração na fase de

secagem, ou fase de deformação plástica. (Sotecnisol, 2012)

Este tipo de fibras tem diferentes campos de aplicação: pavimentos industriais, betões e

betonilhas, betão projetado, estruturas de betão, argamassas, pré-fabricação, degraus, parapeitos,

paliçadas, pavimentação de passeios, esculturas, tubos e fachadas. (Sotecnisol, 2012)

Segundo a ficha técnica do fornecedor Sotecnisol, as fibras de polipropileno têm boa resistência

química (elevada resistência alcalina), boa maleabilidade (fáceis de dispersar com o betão e

separam-se facilmente em filamentos individuais sem formar ninhos), boa adesão à mistura, boa

resistência mecânica (resistência à tração de 240 N/mm2), não acarreta riscos para a saúde e são

de baixo custo.

Segundo Gomes (2010), atualmente as fibras de polipropileno são as mais utilizadas no mercado.

São incorporadas nos materiais aquando o seu fabrico convencional. A percentagem de fibras

deve ser mantida relativamente baixa para se manter a trabalhabilidade dos materiais.


Luciana Silva 17

A fibra de polipropileno tem a capacidade de reduzir e aliviar as forças internas obstruindo

fissuras microscópicas que se possam desenvolver na matriz ligante. Têm um ponto de fusão

bastante elevado (rondando os 165ºC) e são quimicamente inertes. São fibras hidrofóbicas, isto é,

não absorvem água. Não são polares, o que quer dizer que possuem uma boa resistência aos

ataques químicos. O facto de serem inertes torna estas fibras imunes ao ataque de produtos

químicos. Devido ao facto de serem hidrofóbicas, não alteram a composição das misturas pré-

definidas das argamassas, isto é, não exigem água de amassadura adicional nem absorvem a água

da mistura. São leves e possuem um grande volume. As quantidades recomendadas pelos

fabricantes rondam as 600g/m3 de argamassa (Gomes, 2010).

Em relação às fibras utilizadas no seu estudo, Gomes (2010) chegou à conclusão que as melhores

fibras em termos de resistência à flexão são as fibras acrílicas tridimensionais, embora em termos

de capilaridade tivesse sido aquela que obteve piores resultados dentro das composições com

fibras. Existiu um aumento de absorção de água de 10% se comparadas com as fibras de

polipropileno normais. Em termos de resistência á compressão, as fibras que obtiveram melhores

resultados foram as de polipropileno.

Segundo Gomes (2010), uma das características mais importantes das fibras acrílicas é a forma da

sua secção transversal: possuem um aspeto muito semelhante ao osso de um cão. São tão

resistentes como as fibras de poliamida ou polipropileno. Possuem uma excelente resistência aos

diversos agentes químicos e físicos, proporcionando uma solução de reforço muito durável. São

resistentes à exposição exterior aos raios UV, o que as torna ótimas para utilização em argamassas

de revestimento. Devido a possuírem uma secção transversal semelhante a um osso de cão,

possuem um elevado grau de coesão entre os ligantes e agregados das argamassas.

De acordo com Oliveira et al. (n.d.), para uma argamassa utilizando cimento Portland do tipo II

classe 32,5 e areia do Tejo, foram obtidos valores mais altos de resistência à flexão aos 28 dias

para argamassas com fibras acrílicas, quando comparadas com argamassas com fibra de vidro e de

polipropileno de igual comprimento e volume de fibras (0,5%). As fibras acrílicas que melhor

contribuíram para a resistência à flexão da argamassa foram as de comprimento de 12mm. Da

observação direta das lajetas resultantes dos ensaios de retração foi possível concluir que as fibras

acrílicas apresentam bom desempenho. Portanto, concluiu-se que uma das possíveis aplicações

destas fibras é no controle de fissuração nas primeiras idades, em painéis e revestimento de

fachadas e de muros.


18 Luciana Silva

2.3.4. Fibras Sintéticas em argamassas de cal

As fibras sintéticas são produzidas a partir de resinas derivadas do petróleo.

Segundo Gomes (2010), após a investigação que efetuou, concluiu que a adição de fibras

sintéticas nas argamassas de cal contribui para um aumento significativo da sua resistência à

flexão, melhorando o seu comportamento à fissuração. Em relação à compressão os resultados

foram satisfatórios resultando num acréscimo da sua resistência. Excedendo a quantidade de

fibras recomendada pelos fabricantes obtêm-se o efeito contrário, isto é, quanto maior o índice de

fibras utilizado menor será a sua resistência à compressão. Em relação ao efeito sobre a absorção

de água, verificou-se que a adição de fibras, diminui substancialmente a absorção capilar se forem

aplicadas na proporção adequada. Foi notável que as fibras com maior comprimento contribuem

para uma diminuição de absorção de água. No que se refere ao aspeto estético, as argamassas nada

mudaram relativamente à incorporação de fibras. Mantêm a sua trabalhabilidade e, também, o seu

aspeto estético final.

2.3.5. Fibras têxteis de pneus

Segundo Cunha (2010), fibras têxteis são a matéria-prima fibrosa a partir da qual os tecidos

têxteis são fabricados. As fibras são transformadas em fios pelo processo de fiação. Estes diferem

entre si, e dependem do comprimento das fibras, que podem ser longas ou curtas. A autora

concluiu que a utilização de uma mistura que incorpore gesso FGD, granulado de cortiça e fibras

têxteis de pneus é viável para varias aplicações no âmbito da indústria da construção, desde que

encarada como material constituinte de um produto com funções não estruturais. As fibras

utilizadas para este projeto foram um subproduto proveniente da reciclagem de pneus. Neste tipo

evidencia-se a forma embricada como se encontram armazenadas. Para além das fibras é possível

encontrar grânulos de borracha e algumas fibras metálicas (Projeto SipdECO, Relatório 1, 2009).


Luciana Silva 19

2.3.6. Fibras de Vidro vs Fibras de polipropileno

Segundo Thomason e Schoolenberg (1994), a estrutura e a propriedade da região de interface

fibra/matriz desempenham um papel importante na determinação do desempenho dos compósitos

estruturais. Um dos principais fatores que influencia a região de interface é o revestimento da

superfície da fibra aplicado pelo fabricante. A influência destes revestimentos na resistência

interfacial de compósitos de fibra de vidro e polipropileno foi avaliada usando o ensaio de

arrancamento para uma única fibra. Os resultados indicam que o agente de acoplamento silano por

si só tem pouco efeito sobre a resistência interfacial. No entanto, na combinação com outros

componentes do revestimento, foram encontrados efeitos significativos. O nível de força

interfacial na fibra de vidro e de polipropileno varia em ordem da magnitude, dependendo da

natureza do revestimento da fibra. Além disso, a resistência à flexão de um polipropileno

unidirecional reforçado com vidro laminado varia por um fator de dois, dependendo do tipo de

revestimento da fibra de vidro. Os resultados da resistência à flexão correlacionaram com o nível

de força de corte interfacial, medida pelo ensaio de arrancamento de uma única fibra.

2.3.7. Fibras Têxteis vs Fibras Minerais

Segundo Vila-Chã (2012), para uma amassadura de gesso FGD e cortiça reforçada com fibras, os

ensaios permitiram concluir que, apesar dos compósitos com fibras minerais revelarem um melhor

comportamento mecânico, os compósitos com fibras vegetais provaram ser também uma boa

alternativa de utilização em materiais compósitos para fins não estruturais.

2.3.8. Fibras Minerais Vs Fibras Vegetais

Segundo Vila-Chã (2012), os resultados obtidos nos ensaios realizados para a caracterização das

diferentes composições em investigação, permitiram verificar que, para as composições com

fibras de origem vegetal (banana e sisal), foi possível utilizar uma maior quantidade de material

para se obter o espalhamento adequado. A utilização de fibras de origem mineral traduziu-se em

menores percentagens de fibras para obter a adequada trabalhabilidade. Refira-se que em relação

às fibras de carbono foi difícil conseguir a sua adequada mistura e distribuição na argamassa de

gesso, pelo que não foi possível prosseguir com o estudo desta fibra de reforço.


20 Luciana Silva

Pode-se concluir que as fibras de origem mineral apresentam desempenho mecânico superior ao

das argamassas reforçadas com fibras naturais, principalmente se a diferente percentagem de

fibras utilizadas for tida em consideração. As propriedades mecânicas em termos de resistência à

compressão e flexão são claramente superiores no caso das fibras de origem mineral. O sisal

apresenta desempenho inferior às fibras de banana. Do mesmo modo, o módulo de elasticidade da

argamassa reforçada com fibras de vidro apresenta valores superiores aos restantes. O sisal

apresenta-se como o material que conduz ao menor módulo de elasticidade (Vila-Chã, 2010).

Nos ensaios de compressão uniaxial, Vila-Chã (2012) concluiu-se que as argamassas reforçadas

com fibras, quer de origem mineral (vidro e basalto), quer de origem vegetal (sisal e banana)

conduzem a um comportamento à compressão muito dúctil. A ductilidade é dada não só pela

introdução de regranulado de cortiça mas é, também, complementada com a introdução de fibras

de reforço. A ductilidade traduz-se em deformações consideráveis, o que deve estar associado, por

um lado, à formação de superfícies de deslizamento e, por outro lado, à grande capacidade de

compressibilidade do material. Verifica-se, também, que as argamassas de gesso reforçadas com

fibras de origem mineral têm uma maior capacidade de absorção de energia quando comparadas

com as fibras de origem vegetal, o que se traduz em valores consideravelmente mais elevados da

energia de fratura. De qualquer modo, a introdução de fibras, naturais ou de origem mineral,

traduz-se num material muito mais dúctil, quando comparado com a mesma argamassa mas sem a

adição de fibras (Vila-Chã, 2012).

2.4. Regranulado de cortiça

Este material é resultante da extração periódica da parte exterior, suberosa, da planta Quercus

suber, vulgo sobreiro cuja particularidade consiste na capacidade de regeneração das células

exteriores. A cortiça é conhecida desde a antiguidade como flutuante para artigos de pesca,

vedante e no fabrico de sapatos. Com maior aplicação no século XX, sobretudo em aglomerados,

atualmente é a Europa, sobretudo Portugal que possui a maior cota de produção de cortiça a nível

mundial. É um material leve, elástico, resistente à água, isolante térmico, elétrico, acústico e

vibrátil. Tem a particularidade de poder ser comprimido sem expansão lateral devido à sua

estrutura celular prismática que fica arredondada quando comprimida. Dotada de uma grande

estabilidade química, biológica e resistência ao fogo. (Eires, R. 2006)

De acordo com Vila-Chã (2012) citando Gil (2005), a cortiça é quimicamente constituída por

suberina (45%), responsável pela sua compressibilidade e elasticidade; lenhina (27%), estrutura


Luciana Silva 21

das paredes celulares; celulose e polissacáridos (12%), associados à estrutura da cortiça; ceróides

(6%), repelem a água e contribuem para a impermeabilidade; taminos (6%), cor e

proteção/conservação do material; cinzas (4%).

Segundo Cunha (2010), para uma amassadura composta por FGD, regranulado de cortiça e fibras

têxteis resultantes da reciclagem de pneus usados, os resultados obtidos nos ensaios realizados

para a caracterização das diferentes composições em estudo, permitiram verificar que, para

composições conformadas por moldagem, existe uma diminuição da resistência à compressão e

módulo de elasticidade com a incorporação de cortiça relativamente à composição prensada.

Além disso, verifica-se que existe uma relação linear entre o modulo de elasticidade e a

resistência à compressão com a variação da percentagem de cortiça, sendo que quanto maior a

percentagem de cortiça, menor é o modulo de elasticidade e a resistência à compressão verificada.

Relativamente ao módulo de elasticidade, verifica-se um decréscimo no seu valor superior a 30%,

provocado pelo aumento de 1% na percentagem de cortiça. Para a resistência a compressão

observa-se uma diminuição do seu valor superior a 35% com o aumento de 1% na quantidade de

cortiça incorporada na mistura.

2.5. Influência da Humidade

Para uma amassadura composta por FGD, regranulado de cortiça e fibras têxteis resultantes da

reciclagem de pneus usados, no que diz respeito à influência da humidade nas características

mecânicas, verifica-se que à medida que a humidade nos diferentes ambientes aumenta, as

características mecânicas do material compósito diminuem. Por outro lado, os elementos de

ensaio colocados imersos em água, a uma Hr=90% e Hr=56%, não apresentam diferenças

significativas entre si, mesmo apresentando diminuições das características de acordo com a

humidade presente. Concluiu-se que, quanto maior a percentagem de cortiça, maior foi a absorção

de água por imersão verificada. Este resultado, poderá também estar relacionado com a

quantidade de agua na amassadura, pois quanto maior a quantidade de cortiça, maior a quantidade

de água na amassadura o proporcionou uma maior evaporação da mesma e portanto, proporciona

a obtenção de um maior índice de vazios (Cunha, 2010).

Capítulo 3 – Materiais constituintes do compósito

Luciana Silva 23

3. MATERIAIS CONSTITUINTES DO COMPÓSITO

3.1. Introdução

O objetivo principal desta investigação é a avaliação do desempenho de um material compósito à

base de gesso com incorporação de regranulado de cortiça e reforçado com diferentes tipos de

fibras, e se possível, comparando-o com os resultados obtidos em anteriores investigações. As

investigações anteriores tinham por base um gesso FGD, enquanto a presente investigação terá

por base um gesso comercial, vulgarmente conhecido como estuque. A outra variação é a

quantidade de materiais, nomeadamente a quantidade de água e de fibras.

Os restantes materiais envolvidos são a água, o retardador (ácido cítrico), o regranulado de cortiça

e as fibras de banana, sisal, basalto, vidro, têxtil, acrílicas e polipropileno (as mesma utilizadas em

investigações anteriores com o acréscimo das fibras acrílicas e de polipropileno). Neste trabalho, a

utilização de fibras tem como propósito conferir uma maior ductilidade ao material compósito à

base de gesso e melhorar o seu comportamento em fase pós-pico.

Neste capítulo apresenta-se a caracterização das fibras de reforço no que diz respeito ao seu

diâmetro, comprimento e resistência à tração e o estudo e otimização das diferentes misturas para

este material compósito.

3.2. Caracterização das fibras de reforço

Neste subcapítulo são apresentadas as propriedades físicas e mecânicas das fibras utilizadas.

De acordo com as investigações anteriores, não foram calculadas a resistência à tração das fibras.

Portanto, um dos pontos essenciais deste subcapítulo é tentar encontrar esses valores para as

fibras. Assim sendo, no laboratório de Engenharia Têxtil realizaram-se ensaios, essencialmente às

fibras vegetais (banana e sisal), pois são as fibras que apresentam maior dispersão e as que

necessitam de melhor caracterização de resultados. A realização deste ensaio necessita de uma

fibra com um comprimento mínimo e como as fibras têxteis são uma espécie de granulado e as

fibras acrílicas já foram cedidas por um fornecedor cortadas com um comprimento de 6mm não

foi possível a realização do ensaio.


24 Luciana Silva

3.2.1. Descrição das fibras

Para este ponto da dissertação pretende-se a obtenção dos seguintes parâmetros relacionados com

as fibras: aspeto, comprimento e diâmetro.

Em relação às fibras têxteis, a sua caracterização foi feita em trabalhos anteriores, nomeadamente

no Projeto SipdECO, Relatório 1 (2009).

A determinação do diâmetro das fibras foi obtida com recurso a um microscópico ótico (Figura 4

e Figura 5).

Figura 4 – Fibras têxteis de pneu (escala 20x3.3) (Cunha, 2010)

Figura 5 – Fibras têxteis de pneu (escala 2x1,67) (Cunha, 2010)

Para caracterizar as fibras têxteis, foram realizados ensaios de microscopia para determinação

dimensional e identificação dos seus constituintes recorrendo a ensaios FTIR. Os ensaios foram

realizados nas instalações do Laboratório de Polímeros na Universidade do Minho utilizando

equipamento próprio para o efeito (Projeto SipdECO, Relatório 1, 2009).

A análise dimensional foi realizada através da determinação do comprimento das fibras e do seu

diâmetro e para tal, foi usado um microscópico ótico com registo fotográfico (Cunha, 2010).

Capítulo 4 – Caracterização do material compósito

Luciana Silva 25

Verificou-se uma grande dispersão no comprimento de fibras (Figura 4 e Figura 5), sendo o valor

mínimo encontrado de 108,20µm e o valor máximo de 12469,13µm. O valor medio foi de

2109,42µm com um desvio padrão de 1993,23µm. Em relação ao seu diâmetro este é também

variável tendo sido o valor mínimo encontrado de 7,19μm e o valor máximo de 34.14μm com

uma média de 20,69μm (Cunha, 2010).

Para as fibras acrílicas, como dito anteriormente, foram fornecidas pelo fabricante já cortadas com

dimensão de 6mm, sendo o diâmetro médio encontrado através de várias medições de 20 amostras

diferentes (Figura 6).

Figura 6 – Aspeto da fibra acrílica: ampliação de 400X

Em relação às fibras de origem vegetal: banana e sisal achou-se conveniente fazer duas ou três

medições por cada filamento, sendo verificadas 20 filamentos para cada tipo de fibra, obtendo-se

um diâmetro médio representativo (Figuras 7 e 8). O comprimento das fibras foi obtido

manualmente e tem a dimensão de 10mm. Na tabela 7 estão apresentados os resultados obtidos.

Figura 7 – Aspeto da fibra de banana: ampliação de 400X


26 Luciana Silva

Figura 8 – Aspeto da fibra de sisal: ampliação de 400X

Tabela 7 – Valores médios do diâmetro das fibras de banana e de sisal

Fibra de Banana Fibra de Sisal

Diâmetro médio (µm) 325,89 269,40

Desvio Padrão 62,81 63,37

Coeficiente de Variação (%) 19,27% 23,52%

Em relação às fibras de vidro e de basalto, foram retirados os valores da dissertação de Vila-Chã

(2012), dado que foram usadas os mesmos tipos de fibras e os valores adotados são os valores

pesquisados nas tabelas técnicas do fabricante (Tabela 8).

Tabela 8 – Características físicas das fibras de vidro e basalto (Vila-Chã, 2012)

Tipo de fibra Diâmetro médio das fibras

(μm)

Basalto 10

Vidro 13


Luciana Silva 27

Na tabela 9 apresentam-se os resultados para o comprimento e diâmetros médios das fibras.

Tabela 9 – Tabela resumo com comprimento e diâmetro médio das fibras

Tipo de fibras Comprimento médio

(mm)

Diâmetro médio

(μm)

Têxtil 2,1 20,7

Acrílica 6,0 22,4

Banana 10,0 325,9

Sisal 10,0 269,4

Vidro 10,0 13,0

Basalto 10,0 10,0

Na Figura 9 apresenta-se o aspeto das fibras: as fibras minerais de vidro e basalto são

comercializadas enroladas em bobinas, já as fibras de caracter natural de banana e sisal

apresentam um aspeto bastante diferente. As fibras acrílicas apresentam-se como foram

fornecidas, assim como as fibras têxteis.

Figura 9 – Aspeto das fibras: a) acrílica, b) têxtil; c) sisal; d) banana; e) basalto; f) vidro


28 Luciana Silva

3.2.2. Caracterização da resistência à tração

Como referido anteriormente, para a determinação da resistência à tração das fibras utilizadas,

recorreu-se ao Laboratório de Engenharia Têxtil da Universidade do Minho.

Para a resistência à tração das fibras é necessário a medição do TEX correspondente, que

representa a relação entre o peso da fibra por quilómetro de fio. Este processo inicia-se com

seleção de várias amostras de cada tipo de fibra. A equação utilizada para o cálculo do TEX é a

equação (1):

Onde:

P – peso da amostra de fibra em gramas;

C – comprimento da amostra da fibra em quilómetros.

Para as fibras de banana e sisal foram utilizadas 20 amostras para cada tipo de fibras.

Como dito anteriormente, não foi possível medir o TEX para as fibras têxteis, nem a força

máxima de rotura e consequentemente a tensão de rotura e a tenacidade. Relativamente às fibras

acrílicas, o valor do TEX foi fornecido pelo fornecedor e tem valor de 0,25 TEX, mas não foi

possível calcular a força de rotura devido ao comprimento insuficiente das fibras e,

consequentemente, a tensão de rotura e a tenacidade.

Para as fibras de basalto e vidro, assim como na descrição das fibras, foram usados os valores da

dissertação de Vila-Chã (2012), dado que foram usados os mesmos tipos de fibras.

Após a medição do TEX, procede-se ao ensaio de tração das fibras para obtenção da força

máxima de rotura e, consequentemente, a tenacidade e a tensão de rotura.

A tensão de rotura é obtida através da divisão da força máxima de rotura pela área de secção das

fibras. Salienta-se o facto de que a tensão de rotura é meramente representativa, dado que a

probabilidade da fibras em ter uma secção completamente circular é muito reduzida.

Os ensaios de resistência à tração em fibras foram realizados segundo a norma ISO 5079 com as

seguintes condições de ensaio: velocidade de 50 mm/min, com um comprimento entre maxilas de

50 mm, sendo que foram realizados 50 ensaios. O equipamento utilizado foi um dinamómetro

Hounsfield H 10 KS, tal como se observa na Figura 10 (Carvalho, 2012).


Luciana Silva 29

Figura 10 - Dinamómetro Hounsfield H 10H-S

Este tipo de ensaio permite determinar a tenacidade das fibras, que é uma propriedade física dos

materiais e define-se como a energia que um material absorve antes de atingir a rotura, e daí o

conceito estar associado à resistência dos materiais. Sabe-se que quanto maior a tenacidade de um

material maior a energia dissipada até à rotura, sendo calculada de acordo com a equação (2):

á Onde:

fmáx – Força máxima resistente (N) obtida no ensaio de tração

Outro parâmetro que dá noção da ductilidade, tal como a tenacidade, dos diferentes tipos de fibras

é o alongamento máximo traduzido pela extensão máxima possível da fibra até que ocorra a

rotura, dá uma noção da ductilidade da fibra.

Na tabela 10 apresenta-se o resumo dos resultados obtidos dos ensaios realizados para as fibras de

sisal e banana.


30 Luciana Silva

Tabela 10 – Características mecânicas das fibras de sisal e de banana

Tipo de Fibras Sisal Banana

Comprimento médio (cm) 45,11 36,98


Coeficiente variação 8,54% 16.77%

Peso médio (g) 0,01768 0,01146


Coeficiente variação 16,46% 41,01%

TEX Médio 39,67 29,98



Força de rotura (N) 13,76 3,55



Resistência à tração (MPa) 275,16 41,49



Tenacidade (N/TEX) 0,35 0,11



Alongamento máximo (%) 5,84 3,91


Coeficiente variação 41% 34,35%

Na tabela 11 apresentam-se as características mecânicas das fibras de vidro e de basalto.

Tabela 11 – Características mecânicas das fibras de vidro e de basalto

Tipo de Fibras Vidro Basalto

TEX 600 600

Força de rotura (N) 0,37 0,40

Resistência à tração (MPa) 2787,57 5092,96

Tenacidade (N/TEX) 0,61 0,66

Na tabela 12 apresenta-se as características principais para os vários tipos de fibras analisados:


Luciana Silva 31

Tabela 12 – Resumo das propriedades mais importantes das fibras

Tipo de Fibras Sisal Banana Acrílica Vidro Basalto Têxtil

Diâmetro médio (μm) 269,4 325,89 22,41 13 10 20,69

Comprimento médio (mm) 10 10 6 10 10 2,11

TEX Médio 39,67 29,98 0,25 600 600 -

Força de rotura (N) 13,76 3,55 - 0,37 0,40 -

Resistência à tração (MPa) 275,16 41,49 - 2787,57 5092,96 -

Tenacidade (N/TEX) 0,35 0,11 - 0,61 0,66 -

Alongamento máximo (%) 5,84 3,91 - - - -

Como resumo deste subcapítulo, verifica-se que as fibras de carácter mineral têm características

mecânicas bastante superiores às de origem vegetal, quando se compara os valores da tenacidade,

prevendo-se que aquelas talvez tenham um desempenho superior quando inseridas no material

compósito.

3.3. Otimização da mistura

3.3.1. Introdução

O objetivo da otimização da mistura consiste em encontrar um material trabalhável e para isso,

segundo a Norma EN13279-2 (2004), o espalhamento adequado para um material com base em

gesso deverá encontrar-se entre os 155mm e os 165mm.

No início do trabalho laboratorial, o ensaio de espalhamento foi feito de acordo com o

procedimento de ensaio realizado nas investigações anteriores mas após a realização de alguns

ensaios foram decididas algumas alterações, que serão mais corretas de acordo com a presente

norma e, também, por se verificar que os resultados podiam não ser o que realmente a norma

pretende. Assim foram adotados os seguintes passos:

O espalhamento ideal pretendido para a mistura está compreendido entre os 155 e os 165

mm (160 ideal);

A velocidade de amassadura passou de rápida para lenta;

Utilizou-se o molde troncocónico;

A mesa de espalhamento utilizada começou por ser a de vidro mas chegou-se à conclusão

que seria mais correto utilizar a mesa de espalhamento metálica pois é mais segura, sendo

também os ensaios mais fidedignos;


32 Luciana Silva

Deram-se 15 pancadas para compactação;

Adicionou-se um tempo de espera (10 a 15 segundos) antes de retirar o molde

troncocónico;

O processo de execução deste ensaio partiu do seguinte princípio: fixar as percentagens de gesso,

de regranulado de cortiça, de ácido cítrico e de fibras, variando apenas a percentagem da água

para se obter o espalhamento ajustado. Por um processo de tentativa-erro, foi sendo fixado o valor

da percentagem de água para cada tipo de fibra a adicionar à mistura base.

De notar que toda esta relação entre os materiais a envolver é uma relação em termos de massa.

3.3.2. Procedimento do ensaio de espalhamento

O ensaio de espalhamento foi realizado com base na norma acima citada, adotando uma

metodologia para os tópicos que a norma não especifica.

O primeiro passo consiste em pesar os materiais. Para isso, usou-se uma balança com precisão de

0,1g, exceto para o ácido cítrico que foi pesado com uma balança com precisão de 0,01g devido às

quantidades necessárias serem muito pequenas em relação às restantes.

O processo de amassadura inicia-se com a incorporação da água com o ácido cítrico, misturados

durante 30 segundos na misturadora a uma velocidade lenta (considerou-se a velocidade 1 da

misturadora disponível no laboratório). Em seguida acrescenta-se a cortiça, o gesso e as fibras

(quando aplicáveis) e mistura-se durante 1 minuto e 30 segundos, mantendo-se sempre a

velocidade lenta. Durante este processo de mistura, teve-se o cuidado de verificar se não existia

material colado nas paredes do balde da misturadora para que não haja desperdício de material.

O passo seguinte consiste em verter a mistura no molde troncocónico assente na mesa de

espalhamento, ambos previamente lubrificados, com óleo descofrante, para evitar que o material

fique ligado às superfícies (Figura 11). Antes de retirar o cone, espera-se entre 10 e 15 segundos.

Por fim, são dadas 15 pancadas na mesa (uma por segundo) e verifica-se o espalhamento (Figura

11).


Luciana Silva 33

Figura 11 – Mesa para ensaio de espalhamento e uma das misturas ensaiadas

3.3.3. Resultados experimentais

Seguindo o procedimento anterior, e após várias tentativas, foram encontradas as percentagens de

água para se obter o espalhamento compreendido entre os 155 e os 165 mm.

Como foi dito, as percentagens de gesso, de ácido cítrico, de regranulado de cortiça e de fibras foi

mantido inalterado ao longo do processo e estão expressas na Tabela 13. De salientar que a

mistura padrão é a mistura base, ou seja, a percentagem de fibras é zero, para que se possa

comparar todas as restantes misturas.

Tabela 13 – Percentagem de matérias em termos de peso

Material Quantidade

(%)

Gesso 100

Ácido cítrico 0,05

Regranulado de cortiça 5

Fibras 1


34 Luciana Silva

Na Tabela 14, apresentam-se os resultados para a razão/ligante, obtidos para cada uma das

misturas e respetivo valor do espalhamento alcançado.

Tabela 14 – Razão água/ligante

Mistura Identificação Razão

água/ligante

Espalhamento

(mm)

Padrão R1 0,450 165/165

Têxtil R2 0,455 160/160

Sisal R3 0,475 160/160

Vidro R4 0,515 160/159

Acrílica R5 0,53 160/160

Basalto R6 0,533 155/155

Banana R7 0,540 160/160

Polipropileno R8 0.570 160/165

3.3.4. Análise de resultados

Analisando a Tabela 14 pode-se concluir que a adição de fibras, independentemente do tipo,

dificulta a trabalhabilidade. A mistura padrão é a que necessitou de menor percentagem de água e

a mistura que incorpora fibras de polipropileno é a que necessita de maior percentagem de água,

seguindo-se da mistura com fibras de banana.

Então, de acordo com estes resultados, será de esperar que as misturas com maior eficiência serão

a mistura padrão e a mistura que incorpora fibras têxteis, que são as que envolvem menor

percentagem de água, e as misturas com menor eficiência serão as misturas que incorporam as

fibras de banana e as fibras de polipropileno, pois são as que envolvem maior percentagem de

água.


Luciana Silva 35

4. CARACTERIZAÇÃO DO MATERIAL COMPÓSITO

4.1. Introdução

Para melhor compreensão do funcionamento do novo material compósito é necessária a

elaboração de diversos ensaios. Estes ensaios surgiram na necessidade de avaliar, comparar e, se

possível, correlacionar as diferentes propriedades dos diferentes materiais compósitos.

Neste estudo experimental foram analisadas sete tipos de composições, sendo o parâmetro

variável a percentagem de água, o tipo de fibras e a presença ou não de fibras.

Este estudo tem como principal objetivo a realização de uma análise comparativa entre as

propriedades mecânicas dos diferentes compósitos. A caracterização mecânica foi obtida através

da realização de ensaios de flexão e compressão, ensaios de compressão uniaxial e determinação

da energia de fratura. Sendo todos estes ensaios de caracter destrutivo.

Proceder-se-á, ainda, à realização de ensaios não destrutivos para analisar as propriedades

intrínsecas de cada tipo de mistura, de forma a poder-se comparar estes resultados com os

resultados obtidos na caracterização mecânica do material.

4.2. Programa experimental

Neste ponto será relatada toda a investigação a realizar, sendo para isso, enumerado o conjunto de

processos para a sua concretização.

Como citado previamente, começou-se por definir todas as composições, identificando as

diferentes percentagens dos constituintes da mistura. Na Tabela 15, está esquematizado todo este

processo: composição final, percentagens dos seus constituintes, em relação à massa de gesso, que

representa o ligante da mistura.

Conforme indicado no subcapítulo anterior, inicialmente previa-se a caracterização da mistura

com fibras de polipropileno, mas por impossibilidades na aquisição deste tipo de fibra, foi

necessário optar por não caracterizar este tipo de mistura. Assim, as percentagens de materiais

correspondentes para obtenção de uma mistura com consistência ideal estão publicadas para

possível comparação com trabalhos experimentais análogos.


36 Luciana Silva

Tabela 15 – Composição final de cada mistura

Misturas Identificação Percentagens de Materiais (%)

Gesso Cortiça Fibras Ácido cítrico Água

Padrão R1

100 5 1 0,005

45,0

Têxtil R2 45,5

Acrílica R3 53,0

Vidro R4 51,5

Banana R5 54,0

Basalto R6 53,3

Sisal R7 47,5

Polipropileno R8 57,0

A caracterização mecânica das diferentes composições estudadas abrangeu ensaios de

compressão, ensaios de flexão e determinação do módulo de elasticidade.

Numa fase inicial realizaram-se ensaios de flexão e compressão, seguindo-se os ensaios de

compressão uniaxial, obtendo-se a resistência máxima à compressão, o tipo de rotura observado e

o módulo de elasticidade. Foram ainda realizados ensaios de flexão global e ensaios para

determinação da energia de fratura.

Acompanhando estes ensaios, efetuaram-se os ensaios não destrutivos: ensaio de ultra-sons,

controlo da temperatura da mistura, controlo da temperatura ambiente e humidade ambiente,

ensaios de absorção por imersão e por capilaridade.

Na Tabela 16 são enumerados os diferentes ensaios e respetivo tipo, assim como a norma

correspondente e a propriedade a ser avaliada.


Luciana Silva 37

Tabela 16 – Definição, tipo, norma e propriedade a avaliar dos ensaios para caracterização do material compósito

Definição Tipo de

ensaio Norma Propriedade a avaliar

Ensaios à compressão Destrutivo EN 1015-11:1999 Resistência máxima à compressão

Ensaios à flexão Destrutivo EN 1015-11:1999 Resistência máxima à flexão

Ensaios de absorção por

imersão

Não

Destrutivo LNEC - E 394:993

Quantidade de água absorvida quando submetidos a

imersão

Ensaio de absorção por

capilaridade

Não

Destrutivo EN 1015-18:2002

Quantidade de água absorvida quando submetidos a

capilaridade

Ensaio à compressão

uniaxial Destrutivo EN 13279-2:2004

Resistência máxima à compressão uniaxial e tipo de

fratura observada

Módulo de elasticidade Não

Destrutivo LNEC - E 397:1993 Módulo de elasticidade

Ensaio de ultra-sons Não

Destrutivo NP EN 12504-4:2007 Variação da velocidade da onda ao longo do tempo

Ensaio de controlo da

temperatura ambiente

Não

Destrutivo

PROCEDIMENTO

INTERNO Variação da temperatura ambiente ao longo do tempo

Ensaio de controlo de

humidade ambiente

Não

Destrutivo

PROCEDIMENTO

INTERNO Variação da humidade ambiente ao longo do tempo

Ensaio de controlo da

temperatura da mistura

Não

Destrutivo

PROCEDIMENTO

INTERNO Variação da temperatura da mistura ao longo do tempo

Ensaio de energia de

fratura Destrutivo RILEM FMC1:1985

Variação da força de flexão submetida, ao longo do

tempo

4.2.1. Geometria de provetes

De acordo com as normas acima citadas, para cada tipo de ensaio é necessário proceder-se à

elaboração de provetes com diferentes geometrias, envolvendo assim diferentes tipos de moldes.

Na Tabela 17 estão representados os diferentes tipos de provetes, as suas dimensões, os ensaios

correspondentes, assim como a data de realização do respetivo ensaio.


38 Luciana Silva

Tabela 17 – Descrição, tipo, dimensões dos diferentes provetes e respetivo nome e data do ensaio a realizar para

caracterização do material compósito

Descrição Tipo de provete Dimensões

(mm) Quantidade Ensaios

Data de

realização

de ensaio

Prismas

40x40x160 9 Compressão

Dia 7 Flexão

Cubos

100x100x100 6

Absorção de água por imersão

Variável

Absorção de água por capilaridade

Dia 7

Cilindros

H200 / D100 6

Compressão uniaxial

Dia 7 Módulo de

deformabilidade

Vigas

100x100x850 5

Ultra-sons Dia 0

Controlo da temperatura da

mistura Dia 0

Energia de fratura Dia 7

4.2.2. Processo da amassadura

A amassadura para cada tipo de mistura foi feito em diversas fases devido à capacidade limitada

da misturadora (50 litros) existente no laboratório para o volume total de provetes (Figura 12). O

processo foi idêntico, ao processo utilizado para o ensaio de espalhamento descrito num capítulo

anterior, variando apenas os tempos de mistura.

Figura 12 – Misturadora utilizada


Luciana Silva 39

Antes do início da amassadura foi necessário preparar os moldes, limpando-os e lubrificando-os

com óleo descofrante (Figura 13).

Figura 13 – Moldes utilizados para fabrico dos provetes: a) dimensões 100x100x100 (mm3); b) dimensões

40x40x160 (mm3); c) dimensões 100x100x850 (mm3); d) dimensões h200/ϕ100 (mm)

Assim como no processo de amassadura para verificação do ensaio de espalhamento, na primeira

etapa foram misturados a água e o ácido cítrico durante 30 segundos, seguindo-se da junção da

cortiça, do gesso e das fibras correspondentes, por esta ordem, misturando-se durante 3 minutos.

Figura 14 – Aspeto da mistura

No fim de cada amassadura, foi verificada novamente a consistência de cada mistura, sendo os

resultados obtidos muito semelhantes aos alcançados anteriormente no ensaio de espalhamento.

Concluída a amassadura e a verificação da consistência, encheu-se cada molde vibrando entre 45

a 75 segundos na mesa vibratória para aumentar a compacidade da mistura. O próximo passo foi a

sua cura, desmoldagem e conservação.

Figura 15 – Vibradora utilizada


40 Luciana Silva

4.2.3. Cura, desmoldagem e conservação dos provetes

O processo de cura dos provetes ocorreu em ambiente não controlado. Após o enchimento dos

moldes, estes foram colocados no interior do Laboratório de Materiais de Construção do

Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Minho (LMC), e deixando os provetes

ganharem presa e endurecer.

Este processo envolveu tempos de presa diferentes para cada tipo de mistura, estando relacionados

com o tempo de demora a detetar as primeiras medições superiores a zero metros por segundo de

comprimento de onda verificadas no ensaio de Ultra-Sons.

Durante o tempo de desmoldagem controlou-se regularmente o ganho de presa do material

manualmente e quando se verificou que o provete estava endurecido (que envolve tempos

diferentes para as diferentes composições), procedia-se à desmoldagem dos provetes, recorrendo

às ferramentas disponíveis no laboratório.

Após o processo de desmoldagem, os provetes foram armazenados em ambiente controlado até à

data de realização do respetivo ensaio, armazenados em estufa a 40ºC (Figura 16).

Figura 16 – Armazenamento dos provetes em estufa a 40ºC


Luciana Silva 41

4.3. Controlo da temperatura da mistura

4.3.1. Procedimento de ensaio

Estes ensaios foram realizados de acordo com os procedimentos internos do LMC.

O registo das temperaturas foi efetuado com recurso a um sistema de aquisição de dados,

denominado Picolog (Figura 17), que permite registar a temperatura através de uma sonda

inserida na viga 100x100x850mm3, logo após introduzir a mistura no molde, de modo a conseguir

o registo da variação da temperatura da mistura ao longo do tempo.

Figura 17 – Ensaio de controlo da temperatura da mistura com detalhe do Picolog

A viga utilizada neste ensaio foi a mesma onde se efetuará o ensaio de ultrassons, dado que são

ensaios não destrutivos que não prejudicam quando efetuados simultaneamente. Este ensaio

ocorreu no interior de uma câmara temperatura e humidades ambiente controlados, e que atingiu

valores entre os 26,5 e 32,5ºC e 38 e 74%rH.


Por indisponibilidade do sistema de aquisição de dados, apenas foi possível fazer a monitorização

para 4 das 7 misturas. Foram monitorizadas as misturas que envolvem fibras de vidro, banana,

basalto e sisal, ficando por monitorizar as misturas padrão, de fibras têxteis e fibras acrílicas.

O instante zero horas das figuras seguintes representa o instante do início da monitorização, que

ocorreu cerca de 10 minutos após o início da amassadura, considerando como t=0 o instante em

que a água entrou em contacto com o gesso. Estes 10 minutos representam o tempo que demorou


42 Luciana Silva

a encher o molde, vibrar a mistura e a iniciar o ensaio de monitorização da temperatura da

mistura.

Figura 18 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de vidro e da temperatura ambiente ao

longo das primeiras 48h

Figura 19 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de banana e da temperatura ambiente ao


0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Tem

pera

tura

da

mis

tura

(ºC

)

Tempo (horas)

Temperatura da mistura (ºC) Temperatura ambiente (ºC)

0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Tem

pera

tura

da

mis

tura

(ºC

)

Tempo (horas)



Luciana Silva 43

Figura 20 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de basalto e da temperatura ambiente ao


Figura 21 – Representação gráfica da temperatura da mistura com fibras de sisal e da temperatura ambiente ao



Analisando as figuras do subcapítulo anterior podem ser retiradas as seguintes conclusões:

Mistura com fibras de vidro: durante a primeira hora e meia verifica-se um aumento acentuado

da temperatura da mistura até aos 51ºC. Este momento designa-se por hidratação da mistura.

Entre a primeira hora e meia e as 6 horas, a temperatura da mistura vai diminuindo até estabilizar

na ordem dos 28ºC. Às 23 horas de mistura, verifica-se uma ligeira alteração da temperatura que

0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Tem

pera

tura

da

mis

tura

(ºC

)

Tempo (horas)


0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

60

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Tem

pera

tura

da

mis

tura

(ºC

)

Tempo (horas)



44 Luciana Silva

deverá estar relacionada com a variação da temperatura ambiente verificadas nesse momento,

dado que também se verifica uma ligeira variação.

Mistura com fibras de banana: durante a primeira hora verifica-se um aumento acentuado da

temperatura da mistura até aos 50ºC. Entre a primeira hora e as 8 horas, a temperatura da mistura

vai diminuindo até estabilizar na ordem dos 24ºC. No tempo seguinte verifica-se a estabilidade da

temperatura da mistura.

Mistura com fibras de basalto: durante a primeira hora verifica-se um aumento acentuado da

temperatura da mistura até aos 49ºC. Entre a primeira hora e as 8 horas, a temperatura da mistura

vai diminuindo até estabilizar na ordem dos 25ºC. No tempo seguinte verifica-se a estabilidade da

temperatura da mistura, observando-se pequenas oscilações da temperatura da mistura, quando

oscila a temperatura ambiente.

Mistura com fibras de sisal: durante a primeira hora verifica-se um aumento acentuado da

temperatura da mistura até aos 53ºC. Nas sete horas seguintes a temperatura mistura vai

diminuindo até estabilizar na ordem dos 26ºC. Entre as 17 horas e meia e a 32 horas e meia

verifica-se uma ligeira alteração da temperatura que poderá estar relacionado com a variação da

temperatura ambiente verificadas nesse momento, dado que também se verifica uma ligeira

variação.

Figura 22 – Representação gráfica da temperatura das misturas ao longo das primeiras 10h

Na Tabela 18 estão apresentadas as temperaturas de pico, assim como o instante em que se

observa, salienta-se o facto de a este instante ser necessário adicionar os 10 minutos iniciais.

Analisando-a, verifica-se que apesar de terem temperaturas de mistura de pico relativamente

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tem

pera

tura

da

mis

tura

(ºC

)

Tempo (horas)

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


Luciana Silva 45

próximas, o instante em que se verifica varia significativamente entre a mistura com fibras de sisal

e as restantes misturas controladas.

Tabela 18 – Temperatura da mistura de pico e instante do acontecimento

Mistura Temperatura de pico

(ºC)

Instante da temperatura de pico

(h:min)

R4 - Vidro 51,9 01:21

R5 - Banana 49,6 01:09

R6 - Basalto 49,3 01:07

R7 - Sisal 53,5 00:45

4.4. Controlo de massa, de temperatura do ambiente e humidade do

ambiente


Estes ensaios foram realizados de acordo com os procedimentos internos do LMC.

Para tal, registou-se a temperatura e a humidade do ambiente ao longo do tempo com um

equipamento denominado EasyLog. Este aparelho foi colocado estrategicamente dentro da câmara

onde se realizam os ensaios de controlo de temperatura da mistura, de ultra-sons e de controlo de

massa.

Figura 23 – EasyLog

Para a realização do ensaio de controlo de massa, foi utilizada uma balança de precisão de 0,01g

que registou automaticamente a variação do peso de uma fração da mistura (cerca de 10% do

volume da viga 100x100x850mm3) ao longo do tempo, até se verificar a sua estabilidade.


46 Luciana Silva

Figura 24 – Esquema de ensaio de controlo de massa


Nas figuras seguintes são apresentados os resultados obtidos nos ensaios de controlo de massa, de

temperatura ambiente e humidade ambiente ao longo de 200 horas para cada tipo de material

compósito.

Figura 25 – Representação gráfica da perda de massa da mistura padrão ao longo de 200 horas, relacionando a

temperatura e humidade do ambiente

Observando a Figura 25 verifica-se que para a mistura padrão a humidade ambiente sofreu uma

variação um pouco brusca próxima das 40 horas apesar da temperatura ambiente se manter

aproximadamente constante ao longo do tempo, não se verificando nenhuma anomalia na perda de

massa neste instante.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

Perda de massa

Temperatura ambiente

Humidade ambiente


Luciana Silva 47

Figura 26 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras têxteis ao longo de 200 horas,

relacionando a temperatura e humidade do ambiente

Observando a Figura 26 verifica-se que para a mistura com fibras têxteis a humidade ambiente

sofreu uma variação um pouco brusca próxima das 40horas apesar da temperatura ambiente se

manter aproximadamente constante ao longo do tempo, não se verificando nenhuma anomalia na

perda de peso neste instante.

Figura 27 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras acrílicas ao longo de 200 horas,


Observando a Figura 27 verifica-se que para a mistura com fibras acrílicas a humidade ambiente

sofreu várias variações bruscas ao longo do tempo apesar da temperatura ambiente se manter

aproximadamente constante. Para este caso verifica-se em dois casos distintos um aumento da

perda de massa em duas dessas anomalias: uma nas horas iniciais e outra próxima das 25 horas.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

2

4

6

8

10

12

14

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0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

Perda de massa Temperatura ambiente Humidade ambiente

0

10

20

30

40

50

60

70

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0

5

10

15

20

25

30

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

Perda de massa


Humidade ambiente


48 Luciana Silva

Figura 28 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de vidro ao longo de 200 horas,


Observando a Figura 25 verifica-se para mistura com fibras de vidro que a humidade ambiente


aproximadamente constante. Para este caso não se verificaram casos anómalos no aumento da

perda de massa.

Figura 29 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de banana ao longo de 200 horas,


Observando a Figura 29 verifica-se que para a mistura com fibras de banana a humidade ambiente


aproximadamente constante. Assim como no caso do compósito com fibras de vidro, para este

caso não se verifica casos anómalos no aumento da perda de massa.

0

10

20

30

40

50

60

70

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

Perda de massa


Humidade ambiente

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)



Luciana Silva 49

Figura 30 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de basalto ao longo de 250 horas,


Observando a Figura 25 verifica-se que para a mistura com fibras de basalto a humidade ambiente


aproximadamente constante. Para esta mistura pode-se ver que existem três variações de

humidade ambiente que acompanham uma variação mais brusca do aumento da perda de massa:

no instante inicial, às 25 horas e às 70 horas.

Figura 31 – Representação gráfica da perda de massa da mistura com fibras de sisal ao longo de 250 horas,


Observando a Figura 31 verifica-se que para mistura com fibras de sisal a humidade ambiente


aproximadamente constante. Para esta mistura vê-se que existe uma variação da humidade

ambiente por volta das 90 horas da mistura, que acompanham uma mudança de declive da curva

que representa o aumento da perda de massa.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

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e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Tem

pera

tura

am

bien

te (

ºC)

Hum

idad

e am

bien

te (

%rh

)

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)



50 Luciana Silva


Nas figuras 22 e 23 são apresentadas, graficamente, a perda de massa de todas as misturas em

conjunto, para que se possam comparar com maior facilidade.

A Tabela 19 apresenta o valor para o qual se verifica a estabilização da perda de massa.

Analisando-a, em conjunto com a Figura 32, pode-se concluir que foi a mistura com fibras

acrílicas que apresentou maior perda de massa e a mistura com fibras têxteis apresentou menor

perda de massa.

Tabela 19 – Perda de massa estabilizado para todas as misturas

Mistura Perda de massa final (%)

R1 – Padrão 19,44

R2 – Têxtil 17,54

R3 – Acrílica 25,19

R4 – Vidro 22,38

R5 – Banana 23,48

R6 – Basalto 23,55

R7 - Sisal 19,44

Voltando à análise da Figura 32, verifica-se que a mistura com fibras de basalto foi a mistura que

teve menor perda de massa nas primeiras horas. As restantes misturas, até próximo das 18 horas

apresentam um comportamento semelhante, apesar de após este tempo, a mistura com fibras

acrílicas se destacarem pelo aumento mais visível da perda de massa. As misturas com fibras

têxteis, de sisal e a mistura padrão apresentaram um comportamento semelhante ao longo do

tempo.

Figura 32 – Perda de massa das misturas ao longo de 200 horas

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

R1 - Padrão R2 - Pneu R3 - Acrílica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal


Luciana Silva 51

Na Figura 33 é apresentado com maior pormenor a perda de massa nas primeiras 5 horas das

misturas. Com esta pormenorização, verifica-se, com maior exatidão, o comportamento das

misturas nos instantes iniciais. A mistura com fibras acrílicas continua a ser a mistura que perde

maior percentagem de massa; a mistura com fibras de sisal apresenta um comportamento linear;

as misturas com fibras de vidro, banana, basalto e têxtil apresentam o mesmo comportamento até

aproximadamente 1 hora, verificando-se a partir deste instante, maior aumento da perda de massa;

a mistura padrão é a mistura que também se destaca nos instantes iniciais mas após 1 hora e 30

minutos, verifica-se que segue o comportamento das restantes misturas. A grande variação na

mistura com fibras acrílicas nos instantes iniciais poderá estar relacionada com a diferença da

estrutura porosa das diferentes composições, que poderá estar relacionada com a razão

água/ligante ou com a presença das fibras.

Figura 33 – Pormenor da perda de massa das misturas nas primeiras 5 horas

4.5. Velocidade de propagação de ultra-sons

Com a realização deste ensaio, pretende-se avaliar a evolução da cura dos provetes através da

medição da velocidade de propagação de ondas ultrassónicas. Esta evolução verificar-se-á quando

a curva que relaciona a velocidade de onda com o tempo de ensaio, adquirir estabilidade.

Como indicado anteriormente, o ensaio de monitorização de ultrassons é realizado segundo a

norma europeia NP EN 12504-4 2007, tratando-se de um ensaio não destrutivo cujo resultado

pode ser relacionado com o módulo de elasticidade dinâmico do material sem ser necessária a

realização de ensaios destrutivos.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

Per

da d

e m

assa

(%

)

Tempo (h)

R1 - Padrão R2 - Pneu R3 - Acrílica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal


52 Luciana Silva

A avaliação do material através das ondas ultrassónicas é feita através de dois transdutores

piezoelétricos, um recetor e outro emissor de impulsos elétricos. Os transdutores contêm cristal

piezoelétrico que vibra quando estimulado por impulsos elétricos enviados através de um

dispositivo controlador de pulsos, localizado no aparelho de ultrassons, permitindo o envio das

ondas ultrassónicas.

A medição da velocidade das ondas pode ser realizada de diferentes formas:

Transmissão direta - colocação dos dois transdutores em faces opostas;

Transmissão indireta - colocação dos dois transdutores em faces adjacentes;

Transmissão semidireta - colocação dos dois transdutores na mesma face.

Na Figura 34 pode-se ver os diferentes esquemas acima referidos.

Figura 34 – Diferentes formas de medição de ultra-sons: (a) direta; (b) semidireta; (c) indireta (NP EN 12504-4

2007)

Para a realização destes ensaios foi utilizada a transmissão direta (Figura 34(a)) e, de acordo com

a norma NP EN 12504-4 2007, para este tipo de transmissão, o comprimento do caminho a

percorrer é a distância entre os transdutores.

A propagação das ondas ultrassónicas é influenciada pelas propriedades físicas da amostra, pelas

características geométricas, pelas características do meio (temperatura e humidade) e pela

porosidade do material. Em princípio, quanto maior a porosidade, menor é o valor de velocidade

de propagação da onda (Vasconcelos et al, 2008).

Ao longo de 300 horas monitorizaram-se as vigas de forma a analisar o seu modo de cura,

averiguando-se quando esta velocidade das ondas se tornava estável.


Luciana Silva 53

A monitorização e registo de velocidade das ondas ultrassónicas também serão realizados nos

provetes cilíndricos na data do respetivo ensaio. Com estas medições pretende-se correlacionar a

velocidade de propagação de ultrassons com a tensão de compressão uniaxial obtidas.


Para a realização deste ensaio, os provetes cilíndricos e as vigas destinadas aos ensaios de

compressão uniaxial e de energia de fratura, respetivamente, foram armazenados em estufa a 40ºC

durante sete dias. Após o processo de cura e no dia dos ensaios correspondentes, foram registadas

as medições de velocidade de propagação dos ultrassons.

Figura 35 – Aparelho de ensaio de ultra-sons

Estas medições foram efetuadas através de transdutores com frequência de 54kHz. Foi necessário

aplicar um gel na superfície dos provetes em contacto com os transdutores para evitar o

aparecimento de ar entre as superfícies, melhorando assim a transmissão das ondas. Sendo que o

registo das medições de todos os provetes foram realizados antes dos respetivos ensaios

destrutivos. Estes resultados serão apresentados juntamente como os respetivos ensaios.

A monitorização contínua das vigas foi realizada ao longo de 300 horas e iniciou-se, ainda, no

estado fresco. Para tal, foi necessário fazer um molde especial em placas de poliestireno

expandido (EPS) e desmontável, para após a mistura ter ganho presa se poder retirar o molde,

podendo, assim, ver a evolução da curva desde os primeiros minutos de cada compósito.

As monitorizações foram realizadas durante as primeiras 24 horas em contínuo, graças ao auxílio

de um programa informático que regista a velocidade das ondas a cada minuto. Nos dias seguintes

registou-se a velocidade uma vez por dia.

Do mesmo modo que a investigação anterior (Vila-Chã, 2012) foi utilizada uma estrutura auxiliar

de apoio e contato direto com o provete para reduzir a influência do operador e da pressão de


54 Luciana Silva

contacto dos transdutores. Na Figura 36 pode-se observar o esquema utilizado para monitorização

contínua da velocidade de propagação dos ultrassons.

Durante o registo das velocidades de ondas de ultrassons, foi controlada a temperatura da mistura,

a temperatura e humidade do ambiente e a perda de massa.

Figura 36 – Esquema de ensaio de ultra-sons


Nas figuras 37 a 39 são apresentados os resultados obtidos para instantes diferentes: nos primeiros

240 minutos, nas primeiras 24 horas e ao longo de 200 horas. Note-se que o instante zero minutos

em todos os gráficos marca o instante do início da monitorização, ou seja, a este instante deve-se

acrescentar cerca de 10 minutos. Estes 10 minutos representam o tempo que demorou a encher o

molde, vibrar a mistura e a iniciar o ensaio de monitorização da velocidade de onda de ultra-sons.

Figura 37 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons desde o instante zero até aos 240 minutos

0

500

1000

1500

2000

0 50 100 150 200

Vel

ocid

ade

dos

Ult

ra-S

ons

(m/s

)

Tempo (min)

R1 - Padrão R2 - Têxtil

R3 - Acrílica R4 - Vidro

R5 - Banana R6 - Basalto

R7 - Sisal


Luciana Silva 55

Figura 38 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons durante as primeiras 24 horas

Figura 39 – Evolução da curva da velocidade das ondas de ultra-sons durante as 200 horas


Analisando a Figura 37, pode-se concluir que as misturas tem tempo de início de presa diferente.

O início de presa verifica-se quando o aparelho começa a detetar comprimentos de onda, ou seja,

enquanto o compósito estiver demasiado líquido, o aparelho de ultra-sons não consegue transmitir

nenhuma onda. A perda de massa nas primeiras horas está associada à evaporação de água, o que

se traduz num aumento contínuo e elevado das velocidades de ultrassons nesses instantes.

Destaca-se o facto dos diferentes tipos de fibras traduzirem valores da velocidade de propagação

de ultrassons bastante distintos numa fase inicial, o que deve resultar da diferente microestrutura

0

500

1000

1500

2000

0 5 10 15 20

Vel

ocid

ade

dos

Ult

ra-S

ons

(m/s

)

Tempo (h)

R1 - Padrão R2 - Têxtil

R3 - Acrílca R4 - Vidro

R5 - Banana R6 - Basalto

R7 - Sisal

0

500

1000

1500

2000

0 50 100 150 200

Vel

ocid

ade

dos

Ult

ra-S

ons

(m/s

)

Tempo (h)

R1 - Padrão

R2 - Têxtil

R3 - Acrílica

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


56 Luciana Silva

adquirida nas primeiras idades do material compósito reforçado com diferentes tipos de fibras.

Nesta análise é importante referir o comportamento da mistura padrão que não é, de todo, o

comportamento que se esperaria para a mistura que possui menor razão água/ligante.

Na tabela 20 apresenta-se o tempo de início de ganho de presa dos diferentes compósitos, assim

como a velocidade alcançada nas primeiras 24 horas.

Tabela 20 – Inicio de ganho de presa para as diferentes misturas e valor médio da velocidade de onda de ultra-

sons nas primeiras 24 horas

Mistura Início de presa

(Minutos)

Velocidade de onda às 24h

(m/s)

R7 – Sisal 41 1700

R4 – Vidro 42 1700

R2 – Têxtil 50 1800

R6 – Basalto 51 1700

R5 – Banana 56 1500

R3 – Acrílica 79 1700

R1 - Padrão 147 1900

Examinando a Figura 38 pode-se concluir que ao fim de 24 horas, todas as misturas estão

estabilizadas, sendo que o compósito que envolve as fibras de banana é o que apresenta menor

velocidade (cerca de 1500m/s), seguindo-se das misturas com fibras acrílicas, vidro, basalto e

sisal que rondam os mesmo valores (cerca de 1700m/s). A mistura que envolve fibras têxteis

apresenta uma velocidade de aproximadamente 1800m/s e a maior velocidade verifica-se para a

mistura padrão (próxima dos 1900m/s).

De acordo com a Figura 39, pode-se concluir que apesar de haver um ligeiro aumento dos valores

das velocidades de onda dos ultra-sons, estas mantêm-se constantes, seguindo a ordem de valores

verificada para as primeiras 24 horas.


Luciana Silva 57

4.6. Comportamento à flexão e compressão

Como referido no início do capítulo, os ensaios de caracterização à flexão e compressão foram

realizados segundo as normas EN 13279-2, 2004 e BS EN 1015-11, 1999.

Para a realização destes ensaios foram produzidos, para cada tipo de composição, nove provetes

prismáticos de 40x40x160 mm3, passando pelo processo de cura em estufa a 40ºC durante 7 dias.

Os ensaios da resistência à flexão e da resistência à compressão foram realizados na prensa Lloyd

Instruments LR50K.


Para os ensaios de resistência à flexão foi utilizado um esquema de três pontos exemplificado na

norma BS EN 1015-11, 1999 (Figura 40).

O provete é apoiado em dois pontos, cada apoio encontra-se a uma distância de 50 mm do centro

de aplicação da carga. O ensaio foi realizado com uma velocidade de carregamento de 0,005

mm/s, garantindo-se desta forma que a rotura do provete ocorre entre os 30s e os 90 s de ensaio.

Figura 40 – Esquema do ensaio à flexão


58 Luciana Silva

A resistência máxima à flexão é determinada segundo a expressão (3).

Onde:

ff - resistência à flexão (N/mm2);

F - carga de rotura (N);

L - distância entre os apoios (mm);

b - largura da secção (mm);

h - altura da secção (mm).

Os ensaios de compressão foram efetuados utilizando as duas metades resultantes do ensaio à

flexão. Este ensaio tem como objetivo determinar a força necessária para provocar a rotura dos

provetes permitindo calcular a tensão de rotura à compressão do material.

A tensão de rotura à compressão a qual é determinada pela expressão (4):

Onde:

fc – resistência á compressão (N/mm2);

F – força máxima (N);

A – área de aplicação da força de compressão (40x40 mm2).


Nas Tabela 21 e 22 estão apresentados os valores registados no ensaio de flexão e compressão,

respetivamente, em provetes 40x40x160mm2 para os diferentes compósitos.


Luciana Silva 59

Tabela 21 – Força máxima de flexão e tensão de flexão para as diferentes misturas em provetes prismáticos

Mistura Força de Flexão

(N)

Tensão de Flexão

(MPa)

C.V.

(%)

R1 - Padrão 1300,42 3,05 0,91

R2 - Têxtil 1180,91 2,77 0,69

R3 - Acrílica 1397,50 3,28 0,30

R4 - Vidro 2161,75 5,07 0,73

R5 - Banana 1016,72 2,38 1,86

R6 - Basalto 1795,27 4,21 1,07

R7 - Sisal 1277,33 2,99 0,63

Figura 41 – Tensão de flexão para as diferentes misturas em provetes prismáticos

Tabela 22 – Força máxima de compressão e tensão de compressão para as diferentes misturas em provetes

prismáticos

Mistura Força de compressão

(N)

Tensão de compressão

(MPa)

C.V.

(%)

R1 - Padrão 6535,26 4,08 6,24

R2 - Têxtil 8191,15 5,12 4,16

R3 - Acrílica 6661,78 4,14 6,76

R4 - Vidro 7843,80 4,83 4,63

R5 - Banana 6207,69 3,88 3,19

R6 - Basalto 7580,95 4,74 4,82

R7 - Sisal 7808,47 4,88 4,47

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

R1 - Padrão R2 - Têxtil R3 - Acrílica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal

Ten

são

de F

lexã

o (M

Pa)


60 Luciana Silva

Figura 42 – Tensão de compressão para as diferentes misturas em provetes prismáticos


Analisando as figuras 41 e 42, pode-se concluir que na generalidade todos os materiais tem

melhor comportamento à compressão do que à flexão, exceto o compósito que incorpora a fibra

de vidro, que apresenta um comportamento semelhante.

Relativamente à tensão de flexão (Figura 41), verificou-se um melhor comportamento para a

mistura que envolve as fibras de vidro e as fibras de basalto. Já as misturas que envolvem as fibras

têxteis e fibras de banana são as que tem pior comportamento. Salienta-se que estes dois tipos de

compósito apresentam pior resistência à flexão do que a mistura padrão, que é a mistura que não

incorpora nenhum tipo de fibra. Um hipótese de explicação para isto, é a presença destas fibras

não ser benéfica para a mistura, ou seja, o espaço por elas ocupados funciona com um vazio.

Examinando os resultados obtidos para a tensão de compressão (Figura 42), verifica-se que todas

as misturas possuem bom comportamento à compressão e, tal como no ensaio de resistência à

flexão, o compósito de banana volta a apresentar tensão de compressão ligeiramente inferior à da

mistura padrão.

Quando comparando a tensões de compressão e de flexão com a quantidade de água na mistura,

ou seja, a razão água/ligante (Figura 43 e Figura 44), não se verifica nenhuma correlação entre a

maior quantidade de água e menor tensão de compressão e vice-versa, como seria de esperar se as

composições não tivessem fibras.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

R1 - Padrão R2 - Textil R3 - Acrilica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal

Ten

são

de C

ompr

essã

o (M

pa)


Luciana Silva 61

Figura 43 – Relação entre a resistência à compressão nos provetes prismáticos e a razão A/L

Figura 44 – Relação entre a resistência à flexão nos provetes prismáticos e a razão (A/L)

Na figura 45 apresenta-se uma foto com o aspeto de um provete da mistura com fibras de banana

quando submetido ao ensaio de flexão.

Figura 45 – Aspeto do provete da mistura de banana quando submetido a ensaio de flexão


62 Luciana Silva

4.7. Comportamento global à compressão

Os ensaios de comportamento global à compressão permitiram a determinação do módulo de

elasticidade. Para tal, foi necessária a obtenção dos diagramas tensão-extensão em compressão

dos provetes cilíndricos, mencionados previamente no início do capítulo. Nestes ensaios registou-

se o comportamento global de cada mistura à compressão uniaxial.

Com a realização de ensaios de compressão uniaxial caracteriza-se o comportamento em

compressão da mistura, obtendo-se o módulo de elasticidade (E) e a resistência à compressão (fc).


Como mencionado no início do capítulo, a realização dos ensaios de compressão uniaxial foi

efetuada de acordo com a norma EN 13279-2, 2004. Assim sendo, os provetes foram

armazenados em estufa a 40ºC durante 7 dias.

As faces planas dos provetes cilíndricos, de diâmetro de 100 mm e 200 mm de altura, foram

retificados antes de serem submetidos a ensaio.

Assim como na investigação de Vila-Chã (2012), os ensaios de compressão uniaxial foram

realizados num pórtico rígido associado a um sistema de controlo e de aquisição de dados

permitindo o registo das cargas aplicadas bem como o deslocamento dos provetes de forma

contínua (Figura 46). A carga vertical foi aplicada através de um atuador hidráulico e medida

através de célula de carga. As deformações axiais dos provetes foram medidas através de um

conjunto de transdutores de deslocamento (LVDT’s), que medem os deslocamentos do provete

entre chapas colocadas no topo e na base do provete. Foram colocados três LVDT’s no perímetro

dos provetes distanciados de um ângulo de 120ºC.

Figura 46 – Esquema de ensaio de compressão uniaxial: esquema de medição das deformações


Luciana Silva 63

Na figura 47 apresentam-se em pormenor a ação das fibras em alguns dos provetes ensaiados.

Figura 47 – Pormenor das fibras de banana a) e sisal b) na rotura por compressão uniaxial

O ensaio de compressão uniaxial foi realizado com controlo de deslocamento através de um

LVDT acoplado ao atuador vertical registando os deslocamentos ao longo do ensaio. A

velocidade de carregamento definida foi de 0,007mm/s com base na norma EN 12390-3, 2002,

garantindo que a resistência máxima do material ocorra no intervalo de tempo compreendido entre

2 e 15 minutos. O controlo do ensaio em deslocamento permite a avaliação do material após a

ocorrência do pico de resistência.

Os diagramas tensão-extensão foram obtidos através da carga máxima medida na célula de carga e

dos deslocamentos medidos nos LVDT’s aplicados no provete. A tensão normal foi calculada

através da equação (2), referida anteriormente, e o cálculo da extensão axial foi efetuado através

da variação média dos deslocamentos obtidos pelos LVDT’s, de acordo com a equação (5):

Onde:

– Extensão axial média do provete;

ΔL – Variação do comprimento medido pelos dispositivos de medição (valor médio);

l0 – Distância entre LVDT’s.

Para o cálculo do módulo de elasticidade, o procedimento seguido foi o baseado na norma LNEC

E 397, 1993, fazendo as alterações que se pensam mais corretas.


64 Luciana Silva

O ensaio iniciou-se com a rotura de alguns provetes de modo a estimar-se a carga de rotura do

material. Seguindo-se do ensaio de diversos provetes, aplicando ciclos de carga e descarga a um

terço da resistência máxima do material, de acordo com o indicado na Figura 48. O esquema

utilizado para a determinação da extensão consiste num conjunto de dois anéis metálicos fixados

ao provete e distanciados de 50mm. Os três LVDT’s são distanciados 120° entre si. Os LVDT’s

apresentam um campo de medição de ±2.5mm e uma precisão de 0,01%.

Realizou-se a aplicação de quatro ciclos de carga-descarga a uma velocidade constante de

0,1kN/s, sendo a carga máxima mantida durante 60 segundos. O módulo de elasticidade foi

calculado através de uma regressão linear efetuada nos três ciclos finais.

Figura 48 – Ciclos de carga e descarga para determinação do módulo de elasticidade

4.7.2. Módulo de elasticidade

Para as diferentes argamassas de gesso reforçadas com fibras foram determinados os módulos de

elasticidade com base no ajuste linear aos diagramas tensão-extensão, até uma carga de 30% do

valor da resistência à compressão estimado, como se verifica na Figura 49.

Os valores do módulo de elasticidade correspondem ao valor médio das inclinações do ramo de

carga dos diagramas tensão-extensão no último ciclo de carga.


Luciana Silva 65

Figura 49 – Diagramas Tensão-Extensão: Módulo de elasticidade para os diferentes compósitos

Na Tabela 23 são apresentados os valores do módulo de elasticidade e do coeficiente de variação

dos diferentes compósitos.

Tabela 23 - Módulo de elasticidade dos compósitos

Mistura Módulo de elasticidade

(MPa)

C.V.

(%)

R1 - Padrão 3589,4 7,29%

R2 - Têxtil 3745,7 5,15%

R3 - Acrílica 2887,5 6,34%

R4 - Vidro 3257,4 5,30%

R5 - Banana 2470,0 24,12%

R6 - Basalto 2689,2 13,82%

R7 - Sisal 2839,8 13,03%

Na Figura 50 apresenta-se graficamente os resultados do módulo de elasticidade. Analisando-a,

verifica-se que é a mistura com fibras têxteis que apresenta maior módulo de elasticidade e a

mistura com fibras de banana é a que apresenta o menor.

y = 3589,4x + 0,0109

R² = 0,9998

y = 3745,7x + 0,0362

R² = 0,9995

y = 2887,5x + 0,0326

R² = 0,9995

y = 3257,4x + 0,0128

R² = 0,999

y = 2470,0x + 0,0209

R² = 0,9999 y = 2689,2x + 0,018

R² = 0,9998

y = 2839,8x + 0,0114

R² = 0,9999

0,0

0,3

0,5

0,8

1,0

1,3

1,5

0,000% 0,005% 0,010% 0,015% 0,020% 0,025% 0,030% 0,035%

Tên

são

de c

ompr

essã

o un

iaxi

al (

MP

a)

Extensão (%)

R1 - Padrão

R2 - Têxtil

R3 - Acrílica

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


66 Luciana Silva

Figura 50 – Variação do módulo de elasticidade para os diferentes compósitos

Os dados de ultrassons obtidos para os provetes cilíndricos permitem efetuar uma relação com os

valores obtidos nos ensaios de módulo de elasticidade como se verifica na Figura 51. Observando

essa figura, existe uma tendência para o aumento da velocidade de propagação de ultrassons com

o aumento do módulo de elasticidade mas apenas para as duas misturas com maior módulo de

elasticidade: mistura com fibras têxteis e mistura padrão, para as restantes misturas não se verifica

nenhuma correlação entre o módulo de elasticidade e a velocidade de onda dos ultra-sons. A

mistura que possui menor velocidade de propagação de onda de ultra-sons, a mistura de vidro, é

uma das misturas que tem maior módulo de elasticidade.

Figura 51 – Relação entre o módulo de elasticidade e velocidade de propagação da onda de ultrassons

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000


Mód

ulo

de e

last

icid

ade

(MP

a)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400

Mód

ulo

de d

efor

mab

ilid

ade

(M

Pa)

Velocidade de propagação onda dos ultra-sons (m/s)

R1 - Padrão

R2 - Têxtil

R3 - Acrílica

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


Luciana Silva 67

Como a velocidade de propagação de ultrassons está relacionada com a estrutura interna do

material, nomeadamente densidade e módulo de elasticidade dinâmico, seria de esperar que se

consiga estabelecer também uma relação entre o módulo de elasticidade longitudinal (estático) e a

velocidade de propagação de ultrassons.

.

4.7.3. Diagramas tensão-extensão

Para os diferentes compósitos foram definidos os diagramas tensão-extensão obtidos através dos

ensaios de compressão uniaxial, que permitiram caracterizar o comportamento das diferentes

misturas em estudo.

Nas figuras seguintes (52 a 58) apresentam-se os diagramas tensão-extensão para diferentes

misturas. Dos resultados obtidos observa-se que para a maioria dos provetes o comportamento do

compósito é composto por um tramo linear no regime de pré-pico, seguindo-se uma fase de

comportamento não linear antes de ser atingido o pico de resistência. Como referiu Vila-Chã

(2012), este comportamento não linear poderá estar associado à microfissuração que se

desenvolve antes de a carga máxima ser atingida.

Não se verifica uma grande variabilidade do regime pré-pico.

Assim como referiu Vila-Chã (2012), em todos os casos, verifica-se que o comportamento após o

pico de resistência se traduz num ramo descendente muito suave ao qual está associada uma

variação ligeira da resistência à compressão para deformação elevada. Este comportamento traduz

a natureza dúctil da argamassa de gesso reforçada com fibras, qualquer que seja o seu tipo.

.


68 Luciana Silva

Figura 52 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura padrão

Figura 53 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras têxteis

Figura 54 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras acrílicas

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00% 2,50%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)

Provete A Provete B Provete C Provete D

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)



Luciana Silva 69

Figura 55 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras de vidro

Figura 56 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras de banana

Figura 57 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras de basalto

0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)



70 Luciana Silva

Figura 58 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial dos provetes da mistura com fibras de sisal

A seguir, na figura 59 apresentam-se as curvas médias, que resultaram da não consideração

daqueles provetes que se consideram atípicos.

Figura 59 – Diagrama tensão-extensão em compressão uniaxial de todas as misturas

Analisando a resistência máxima obtida (Tabela 24), vê-se que as misturas têxteis, padrão e vidro

são as que apresentam maior resistência e que as misturas com as fibras vegetais sisal e banana

são as que têm menor resistência à compressão uniaxial.

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,00% 0,50% 1,00% 1,50% 2,00%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)


0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

0,0% 0,5% 1,0% 1,5% 2,0%

Ten

são

(MP

a)

Extensão (%)

R1 - Padrão R2 -Têxtil R3 - Acrílica R4 - Vidro

R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal


Luciana Silva 71

Tabela 24 – Média das tensões máximas obtidas para cada uma das misturas

Mistura Média das tensões

máxima (MPa)

C.V.

(%)

R1 - Padrão 4,90 12,06%

R2 - Têxtil 5,66 18,99%

R3 - Acrílica 3,73 19,31%

R4 - Vidro 4,41 5,83%

R5 - Banana 3,25 8,85%

R6 - Basalto 3,41 13,48%

R7 - Sisal 3,14 19,45%

Relacionando a resistência à compressão uniaxial obtida com as velocidades de propagação de

ondas ultrassónicas, verifica-se que, assim como no módulo de elasticidade, os valores com maior

resistência são os valores de maior velocidade de propagação de onda de ultra-sons, à exceção da

mistura de vidro. Já as misturas com menor resistência não se verifica a tendência de uma menor

tensão de compressão, corresponder a um menor valor de propagação de velocidade de onda de

ultra-sons.

Figura 60 – Relação entre tensão de compressão uniaxial e velocidade de propagação da onda de ultra-sons nos

respetivos cilindros

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

1950 2000 2050 2100 2150 2200 2250 2300 2350 2400

Ten

são

máx

ima

(MP

a)

Velocidade de onda dos ultra-sons (m/s)

R1 - Padrão

R2 - Têxtil

R3 - Acrílica

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


72 Luciana Silva

4.7.4. Avaliação do modo de rotura

Analisando a Figura 61, que representa o modo de rotura dos provetes dos diferentes compósitos,

verifica-se que os provetes apresentam na generalidade um padrão de rotura constituído por

macrofendas e desagregação do material.

Figura 61 – Modo de rotura dos provetes de compósito: a) sem fibras; b) fibras acrílicas; c) fibras têxteis; d)

fibras de sisal; e) fibras de banana; f) fibras de basalto; g) fibras de vidro


Luciana Silva 73

P padrão de fendilhação é composto por fendas subverticais com alguma inclinação ao longo das

quais parece haver deslizamento para grandes deformações, o que se traduz na elevada ductilidade

apresentada por estas misturas.

Em grande parte dos provetes, verifica-se que o dano tem início na parte de cima dos provetes,

onde a carga de compressão uniaxial é aplicada e progride ao longo do comprimento do provete.

Nos restantes provetes, verifica-se que a rotura parte da parte inferior do provete, onde se pode ver

uma fenda com cerca de 45º, por onde se consegue observar o deslizamento do material.

Em todos os casos, observou-se uma variação significativa do comprimento dos provetes,

notando-se também a desagregação progressiva do material.

4.8. Energia de fratura

Para complementar a caracterização mecânica avaliou-se o comportamento do compósito de gesso

relativamente à flexão e determinou-se a respetiva energia de fratura (Gf).

Como referido no início do capítulo, a determinação da energia de fratura foi realizada segundo

RILEM FMC1 (1985). Foram utilizados três provetes para cada tipo de mistura com

850x100x100mm3,que foram armazenadas durante sete dias em estufa a uma temperatura de

40ºC. Após a sua desmoldagem até à data de realização dos ensaios.

Antes do ensaio procedeu-se à realização do entalhe na zona inferior da viga, a meio vão, com

uma profundidade de 3 cm e espessura de 3 mm, de modo a garantir que a fratura se localize a

meio vão, no local do entalhe, permitindo uma monitorização mais precisa, quer da flecha, quer

do deslocamento horizontal.


O ensaio foi realizado com controlo de deslocamento de modo a obter-se o comportamento até à

rotura do material. O esquema utilizado para a aplicação de carga foi o de flexão em 3 pontos.

Nos ensaios foram utilizados três LVDT’s, um fixo a meio vão do provete com alinhamento

vertical, de forma a medir os deslocamentos verticais, outro, fixo em alinhamento horizontal

medindo a abertura da fenda, o terceiro, fixo no atuador vertical para efetuar o controlo do ensaio

com uma velocidade de 0,002 mm/s.


74 Luciana Silva

A carga vertical é aplicada através de uma peça metálica rígida que transmite a carga ao provete.

Na Figura 62 pode-se observar o esquema de ensaio adotado.

Figura 62 – Esquema de ensaio da energia de fratura: início e fim do ensaio

O comportamento típico do comportamento de materiais frágeis indica-se na figura 63, a partir do

qual é possível calcular a energia de fratura com base na área sob o diagrama força-deslocamento.

Figura 63 – Esquema demonstrativo da área W0 para o cálculo da energia de fratura

A energia de fratura é calculada de acordo com a norma RILEM FMC1 (1985) através da seguinte

equação (6): Onde:

W0 – Área de acordo com a figura 63 (kN/mm);

m = m1+2xm2 (g), m1 é o peso da viga multiplicado pela distância entre apoios (800mm) e

dividido pelo comprimento da viga (850mm) e m2 é o peso da peça metálica rígida para suporte

de carga;

g – Aceleração da gravidade (9810 mm/s2);


Luciana Silva 75

0 – Deslocamento final.

Alig – Área de ligação ((100-30)x(100) mm2).

Figura 64 – Pormenor da viga da mistura de sisal depois de ensaiada


Na figura 65 apresentam-se os resultados obtidos no ensaio e na tabela 25 os valores médios da

energia de fratura.

Figura 65 – Gráfico força-deslocamento para o cálculo da energia de fratura

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Forç

a (k

N)

Deslocamento vertical (mm)

R1 - Padrão

R2 - Têxtil

R3 - Acrílica

R4 - Vidro

R5 - Banana

R6 - Basalto

R7 - Sisal


76 Luciana Silva

Tabela 25 – Valores médios da energia de fratura, Gf

Mistura GF

[N/m (J/m2)]

C.V.

(%)

R1 - Padrão 76,03 3,02

R2 - Têxtil 208,30 4,43

R3 - Acrílica 239,07 2,71

R4 - Vidro 428,14 11,36

R5 - Banana 178,97 14,35

R6 - Basalto 394,58 3,80

R7 - Sisal 230,36 4,66


A análise dos diagramas força-deslocamento permite observar que existem diferenças de

comportamento para as diferentes argamassas reforçadas com fibras. Verifica-se que o

comportamento na fase inicial é muito semelhante não se detetando diferenças significativas ao

nível da rigidez. Note-se que a mistura com fibras acrílicas é a única mistura com comportamento

inicial que não segue a tendência das restantes.

As diferenças verificadas são ao nível da força máxima atingida e do regime pós-pico. As

misturas de vidro e basalto são a misturas que apresentam maior força máxima e um

comportamento bastante dúctil, indicando o bom comportamento das respetivas fibras.

O comportamento pós-pico, caracterizado por uma diminuição acentuada da resistência para

valores de deslocamento crescentes, é diferente apesar de alguns grupos seguirem uma tendência.

Estes comportamentos permitem antecipar que a área sob os diagramas força-deslocamento é

consideravelmente superior no caso dos compósitos reforçados com fibras e consequentemente

dos valores da energia de fratura. Note-se que no caso da misturas sem fibras é possível atingir os

pontos correspondentes ao anulamento da força e nos restantes casos a cauda dos diagramas é

muito mais alongada. Estes resultados são confirmados pelos valores mais elevados da energia de

fratura apresentados na Tabela 25.

Ao analisar a figura 65 e a tabela 25, pode-se chegar à divisão dos compósitos em 3 grupos.

A mistura padrão traduziu uma mistura que não apresentou ductilidade quando comparada com as

restantes, é, assim, a mistura que possui a menor energia de fratura como se esperava.


Luciana Silva 77

No segundo grupo destacaram-se as misturas com fibras de vidro e basalto, a diminuição é menos

progressiva do que no caso da mistura reforçada com as restantes fibras, em que está presente uma

diminuição brusca imediatamente após a força máxima. Neste grupo verifica-se que as forças

máximas atingidas são relativamente próximas e substancialmente superiores às restantes. Foram

para estas duas misturas que se verificou a maior energia de fratura.

No terceiro grupo incluem-se as restantes misturas. Neste grupo vê-se que todas as fibras

conferem algum benefício quando comparadas com a mistura padrão pois as suas curvas são mais

alongadas. Embora não apresentem tanta ductilidade como o segundo grupo, é bastante visível

graficamente que tem melhor comportamento do que a mistura padrão.

Na Figura 66 estão representados, graficamente, os valores médios da energia de fratura, o que

demostra claramente a variação da energia de fratura entre a mistura com fibras de vidro e com

fibras de basalto e a mistura padrão. É, também, visível que as restantes misturas apresentam um

comportamento aproximadamente semelhante que se encontra entre os outros dois grupos.

Os coeficientes de variação obtidos para a energia de fratura são moderados, o que permite validar

a qualidade dos resultados experimentais.

Figura 66 – Valores médios da energia de fratura, Gf

Concluiu-se assim que todas as fibras, com maior ou menor diferença, conferem um melhor

comportamento ao compósito. Os valores da energia de fratura são bastante superiores no caso

dos compósitos reforçados com fibras de vidro e basalto.

0

100

200

300

400

500


GF

[N

/m (

J/m

2)]


78 Luciana Silva

4.9. Absorção por imersão

O ensaio de absorção de água por imersão permite determinar a percentagem de água absorvida

por um provete quando submerso em água e, assim, representar a porosidade da mistura.


Este ensaio foi realizado de acordo com a norma E394-1993. Procede-se à secagem de 3 provetes

cúbicos de 10 cm até estabilização de massa. Após a estabilização, introduziu-se o provete num

recipiente com água de consumo público, à temperatura de 20 ± 3ºC, até massa contante.

Efetuou-se esta operação por etapas, de tal modo que o provete esteja submerso sucessivamente,

em intervalos de 1h, a 1/3 da sua altura, 2/3 da sua altura e na totalidade da sua altura. Tendo em

atenção que o nível final da água não deve ultrapassar 20mm da face superior do provete imerso.

A massa contante do provete saturado considera-se constante quando a diferença entre as massas

obtidas em duas pesagens consecutivas, intervaladas de pelo menos 24 horas, for inferior a 0,1%

da média das duas leituras.

Antes de cada pesagem, deve-se secar a superfície do provete com um pano absorvente húmido

mas espremido de modo a remover toda a água superficial. Após alcançar a massa constante,

pesar o provete dentro de água. Seja m2 a sua massa hidrostática, após saturação.

Retirar o provete de dentro de água e proceder à sua secagem até massa constante, numa estufa

ventilada à temperatura de 105 ± 5ºC.

Considera-se a massa constante do provete seco m3 quando a diferença entre as massas obtidas em

duas pesagens consecutivas. Intervaladas de pelo menos 24 horas, for inferior a 0,1% da média

das duas leituras.

Para o cálculo da absorção de água por imersão é usada equação (7):

Sendo:

m1 – massa do provete saturado no ar, expressa em gramas

m2 – massa hidrostática do provete saturado, expresso em gramas

m3 – massa do provete seco, expresso em gramas


Luciana Silva 79


Na Tabela 26 pode-se verificar os resultados obtidos no ensaio de absorção por imersão e na

Figura 67 estão, graficamente, representados esses valores.

Tabela 26 – Percentagem de água absorvida por imersão

Misturas Absorção de água por imersão

(%)

R1 - Padrão 6,00

R2 - Têxtil 7,62

R3 - Acrílica 8,22

R4 - Vidro 29,20

R5 - Banana 30,93

R6 - Basalto 30,19

R7 - Sisal 26,64

Figura 67 – Percentagem de água absorvida por imersão


Analisando a Figura 67, pode-se concluir que a mistura que incorpora a fibra de banana é a

mistura que absorve maior quantidade de água. Será então de esperar que seja neste compósito

que se verifique o maior índice de vazios e consequente o pior comportamento. Já a mistura

padrão, que é a mistura que tem menor percentagem de água absorvida, esperar-se-ia assim que

tenha menor índice de vazios.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

R1 - Padrão R2 - Textil R3 - Acrílica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal

Abs

orçã

o de

águ

a po

r im

ersã

o (%

)


80 Luciana Silva

Destaca-se nesta a análise que os resultados para as misturas padrão, com fibras têxteis e com

fibras acrílicas não terem o valor que se estaria à espera. Este comportamento poderá estar na

consequência de nestas três misturas os provetes não estarem completamente secos antes de se

proceder ao ensaio de absorção por imersão.

4.10. Absorção por capilaridade

O ensaio de absorção de água por capilaridade permite saber a percentagem de água absorvida por

capilaridade por um provete quando imerso em cerca de 10mm de água e, consequentemente, a

determinação do seu coeficiente de capilaridade.


A determinação da absorção de água por capilaridade realizou-se com base na Norma EN 1015-

18:2002, sendo realizadas algumas alterações. O ensaio realizou-se aos 7 dias de idade sendo

produzidos três provetes para cada uma das misturas. O ensaio caracteriza-se pela colocação dos

provetes cúbicos de 100mm com as faces laterais isoladas com silicone dentro de uma caixa

fechada com uma altura de água de 10mm até se verificar a estabilização da sua massa (Figura

68). O ensaio permitiu determinar o coeficiente de capilaridade para cada composição.

Os coeficientes de capilaridade são determinados graficamente, para os primeiros instantes do

ensaio, através do traçado da quantidade de água absorvida por unidade de área da base do

provete (kg/m2

) em função da raiz quadrada do tempo (h), denominando-se por curva de absorção

capilar.

O coeficiente de capilaridade corresponde ao declive da linha tendência que melhor se ajusta à

curva de absorção capilar, nas primeiras horas de ensaio, quando há uma reação linear entre a

água absorvida por unidade de superfície e a raiz quadrada do tempo.


Luciana Silva 81

Figura 68 – Esquema do ensaio de absorção por capilaridade: a) estabilização do peso dos provetes (10mm de

água); b) repouso dos provetes antes da pesagem (30 segundo); c) pesagem dos provetes


Na Figura 69, pode-se ver a relação entre a quantidade de absorção de água por capilaridade e a

raiz quadrada do tempo.

Figura 69 – Absorção de água por capilaridade ao longo da raiz quadrada das horas

Na Tabela 27, são apresentados os valores do coeficiente de absorção por imersão para os

diferentes compósitos e na Figura 70 está representada essa informação graficamente. Como

referido anteriormente, o coeficiente de absorção por capilaridade de cada compósito é o declive

da linha de tendência que melhor se ajusta ao erro linear inicial a cada uma das curvas de absorção

de água representadas na Figura 69.

0,0E+00

5,0E+00

1,0E+01

1,5E+01

2,0E+01

2,5E+01

3,0E+01

0 1 2 3 4 5 6

Abs

orçã

p de

águ

a po

r ca

pila

rida

de

(kg/

m2 )

Tempo (√h)

R1 - Padrão R2 - Textil R3 - Acrílica

R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto

R7 - Sisal


82 Luciana Silva

Tabela 27 – Coeficiente de Absorção por Capilaridade

Misturas Coeficiente de Absorção por Capilaridade

(kg/(m2.h

0,5))

R1 - Padrão 1,39E+01

R2 - Têxtil 1,02E+01

R3 - Acrílica 2,04E+01

R4 - Vidro 1,82E+01

R5 - Banana 1,93E+01

R6 - Basalto 2,07E+01

R7 - Sisal 1,57E+01

Figura 70 – Coeficiente de absorção por capilaridade


Analisando a Figura 69, a Figura 70 e a Tabela 27 anteriormente apresentadas, pode-se concluir

que mistura que tem o maior coeficiente de absorção por capilaridade é a mistura que incorpora as

fibras de basalto, que está muito próxima do comportamento da fibra acrílica. Já a mistura que

incorpora as fibras têxteis, é a mistura que tem o menor coeficiente de absorção de água por

imersão.

0,0E+00

5,0E+00

1,0E+01

1,5E+01

2,0E+01

2,5E+01

R1 - Padrão R2 - Textil R3 - Acrílica R4 - Vidro R5 - Banana R6 - Basalto R7 - Sisal

Coe

feci

ente

de

Abs

orçã

o po

r C

apil

arid

ade

(kg/

(m2.

h0,5

))

Capítulo 5 – Conclusões e desenvolvimentos futuros

Luciana Silva 83

5. CONCLUSÕES E DESENVOLVIMENTOS FUTUROS

5.1. Conclusões

Com base nos resultados obtidos ao longo da campanha experimental realizada é possível concluir

a que, das fibras que foram selecionadas, seria de esperar que as fibras de vidro ou basalto

apresentassem os melhores resultados, e de facto, nos ensaios que indicam a resistência do

material, isso verificou-se. Em relação às fibras que se esperaria um pior comportamento: banana

e sisal, também foi observado que tiveram o pior desempenho em parte dos ensaios que foram

realizados.

Relativamente à razão água/ligante para a otimização do compósito, chegou-se à conclusão que a

mistura que necessita de uma menor razão é a padrão e a que necessita de maior é a de fibras de

polipropileno, seguindo-se das fibras de banana.

Nos ensaios de controlo de temperatura das misturas, concluiu-se que o sisal tem a maior

temperatura de hidratação em relação às restantes e também é aquela que tem o menor tempo de

hidratação. As misturas de banana e de basalto tem curvas de hidratação semelhantes, com as

menores temperaturas de hidratação e maiores tempos de hidratação.

Com a realização do ensaio para estabilização da perda de massa verificou-se que a mistura com

fibras acrílicas apresentou maior perda de massa e a mistura com fibras têxteis apresentou menor

perda de massa.

No ensaio de ultra-sons, ao fim de 24 horas todas as misturas tem a velocidade de onda de ultra-

sons estabilizada. Neste ensaio, o compósito de banana apresenta menor velocidade de onda de

ultra-sons, enquanto que a mistura padrão apresenta a maior.

No ensaio de flexão, a mistura com fibras de vidro apresenta o melhor comportamento e a mistura

com fibras de banana apresenta o pior, um dos resultados que se estariam à espera de acordo com

as características das fibras. No entanto, é de destacar que a mistura padrão apresenta melhor

comportamento que outros compósitos nos provetes 4x4x16 cm3.

Já para o ensaio de compressão nos provetes 4x4x16 cm3, a mistura com fibras têxteis é a mistura

que apresenta melhor comportamento, enquanto que a banana apresenta o pior.

Na compressão uniaxial, a mistura com fibras têxteis voltou a apresentar o melhor

comportamento, enquanto que a mistura com fibras de sisal apresentou o valor inferior. Para o


84 Luciana Silva

módulo de elasticidade a mistura com fibras têxteis apresenta o valor mais elevado do módulo de

elasticidade e a mistura com fibras de banana o menor. Desta forma, as fibras inseridas no

compósito garantem maior ductilidade ao compósito

Nos ensaios de absorção por imersão verifica-se que o compósito com fibras de banana é o que

tem maior absorção, sendo por isso o que deverá ter maior índice de vazios e, consequentemente,

pior comportamento (o que se verificou na generalidade dos ensaios). Já a mistura padrão

apresentou menor absorção por imersão.

Relativamente à absorção por capilaridade, verificou-se que a mistura com fibras de basalto

apresenta maior coeficiente de absorção por capilaridade e a mistura com fibras têxteis o menor.

Em conclusão geral, os resultados para melhores comportamentos são o que se estariam à espera:

melhor comportamento para as fibras de origem mineral: basalto e vidro. Em relação ao

compósito com fibras têxteis como não foi possível caracterizar as propriedades mecânicas da

própria fibra, este compósito surpreendeu pelos bons resultados.

No ensaio de flexão para obtenção da energia de fratura, as misturas com fibras de vidro e com

fibras de basalto apresentaram os melhores resultados. Mesmo as fibras que têm pior

características mecânicas conferiram ao compósito um comportamento mais dúctil quando

comparados com a mistura sem fibras.

Conclui-se, então, que todas as fibras cumprem um papel importante no compósito. Nos ensaios

de flexão nos provetes 4x4x16cm3 não se verificou esta tendência o que levou à conclusão que

para estes tipos de compósitos (com incorporação de fibras) estes ensaios não são fidedignos pois

não tiveram capacidade para controlar as transmissões na zona das fendas.

Capítulo 5 – Conclusões e desenvolvimentos futuros

Luciana Silva 85

5.2. Desenvolvimentos futuros

Para esclarecimento de algumas dúvidas que ficaram suspensas ao longo este trabalho, propõe-se

as seguintes investigações futuras:

Efetuar o tratamento para melhoramento das fibras naturais com plasma, NaOH, entre

outros. Este tratamento terá como objetivo promover a dispersão das fibras e melhorar a

adesão à matriz de gesso.

Caracterizar microestruturalmente o compósito: verificação da superfície de rotura das

fibras (rotura por arrancamento ou deslizamento das fibras) e analisar a distribuição das

fibras (número de fibras por unidade de área).

Avaliar o comportamento dos compósitos com diferentes percentagens de fibras.

Efetuar ensaios acústicos e térmicos ao compósito.

Efetuar ensaios de tração ao compósito.

Estudar a influência da variação da humidade versus perda de peso ao longo do tempo

para os compósitos.

Bibliografia

Luciana Silva 87

BIBLIOGRAFIA

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Luciana Manuela Castro Carvalho Silva · 2015. 3. 25. · Tese de Mestrado Ciclo de Estudos...

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