Durabilidade de fibras vegetais em matrizes álcali-ativadas: efeitos da dosagem da matriz e da exposição ao envelhecimento natural - Santana, Henrique Almeida (2024)
Os ligantes álcali-ativados (LAA) demonstram propriedades mecânicas comparáveis às do cimento Portland (CP). No entanto, assim como o CP, a natureza frágil dos LAA requer o emprego de reforços para adequação a aplicações sujeitas a cargas dinâmicas ou tensões de tração. As fibras vegetais (FV) exibem potencial para aprimorar as características mecânicas de materiais de construção frágeis, especificamente a tenacidade e a resistência pós-fissuração. Contudo, há escassez de conhecimento sobre a durabilidade das FV quando empregadas como elementos de tenacificação em LAA. Neste sentido, este estudo tem como objetivo avaliar o impacto dos tratamentos das fibras (alcalino e hornificação), do ativador alcalino (Na e K), da agressividade da matriz e do envelhecimento do compósito na durabilidade das FV. Foi adotado o Delineamento Estatístico de Experimentos com Misturas para controle da agressividade dos LAA, produzidos com metacaulim, resíduo de cimento amianto tratado e soluções alcalinas. A interação matriz/fibra foi analisada por meio de ensaios de pullout, exposição direta das fibras na matriz e envelhecimento dos compósitos ao longo de 120 dias. O método de dosagem permitiu controlar a agressividade da matriz pela condutividade elétrica da solução lixiviada, variando entre 7,26 e 41,10 mS/cm para misturas ativadas com sódio e entre 6,42 e 33,50 mS/cm para misturas ativadas com potássio. Os ensaios de tração direta das fibras e teste de pullout mostraram que as matrizes dosadas com maximização da alcalinidade podem degradar severamente os componentes das fibras, e os mecanismos de degradação podem ser potencializados pelos tratamentos aplicados. As fibras sem tratamento, expostas na matriz a base de potássio com minimização dos íons alcalinos, apresentaram melhor desempenho mecânico. A avaliação mecânica dos compósitos após o envelhecimento demonstrou que a otimização da matriz resultou na manutenção da resistência à tração e tenacidade do compósito, com maior efetividade para a matriz a base de potássio. Esses resultados são consistentes com a maior estabilidade térmica e melhor integridade microestrutural das fibras extraídas dos compósitos. Portanto, conclui-se que a otimização da matriz é a principal ferramenta para viabilizar a produção de compósitos à base de LAA e FV. Um modelo do comportamento das FV em LAA foi proposto.