[en] INFLUENCE OF SURFACE MODIFICATIONS ON SISAL FIBER DURABILITY AND INTERFACE BOND TOWARDS CEMENT-BASED MATRICES

Autor: RAYLANE DE SOUZA CASTOLDI
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: TEXTO
DOI: 10.17771/PUCRio.acad.62036
Popis: [pt] A utilização da fibra de sisal em compósitos cimentícios é um tópico de relevância atual, fruto principalmente do crescente interesse em tornar a construção civil mais sustentável. No entanto, também existem algumas desvantagens relacionadas ao uso de fibras de sisal como reforço, tais como a baixa durabilidade em matrizes alcalinas. Assim, este estudo teve como objetivo avaliar a influência de alguns tratamentos nas características físicas e mecânicas da fibra de sisal, com intuito de garantir melhor desempenho como reforço em materiais cimentícios. Especificamente, três modificações foram propostas: o tratamento alcalino, o revestimento superficial polimérico e uma nova técnica de funcionalização da superfície da fibra baseada na química de polifenóis. O programa experimental avaliou a influência dos tratamentos na absorção de água das fibras, assim como mudanças microestruturais, composição química, resistência à tração e capacidade de deformação. Além disso, foram avaliadas as alterações nas características da interface fibra-matriz. As investigações também incluíram ensaios de fluência para avaliar o desempenho a longo prazo das fibras de sisal em ambientes agressivos, considerando diferentes níveis de carregamento. As modificações resultaram em melhoria de propriedades físicas, mecânicas, relacionadas à durabilidade e dependentes do tempo das fibras de sisal, além da aderência entre a fibra e a matriz. No entanto, em termos de desempenho físico-mecânico e durabilidade, os melhores resultados foram alcançados pela fibra de sisal modificada com polifenóis. Após a exposição à solução alcalina agressiva sob carregamento, a fibra de sisal natural manteve apenas 38 por cento de sua capacidade de resistência original, modificado para aproximadamente 55 por cento para as fibras tratadas. O resultado deste estudo forneceu embasamento técnico para que as fibras de sisal sejam consideradas como uma alternativa ao uso das fibras sintéticas em compósitos cimentícios de uso estrutural.
[en] The use of sisal fiber in cementitious composites is a subject of current relevance, mostly as a result of the growing interest to make the construction industry more sustainable. However, there are also some drawbacks related to the use of sisal fibers as reinforcement, such as the low durability in alkaline matrices. Thus, this study aimed to investigate the changes in physical and mechanical characteristics of sisal fiber through fiber modifications, to guarantee improved performance as reinforcement in cement-based materials. Specifically, three different fiber modifications have been considered: the alkaline treatment, the use of a polymeric coating on the fiber surface, and a new technique of fiber surface functionalization based on polyphenol chemistry. The experimental program explored the modifications on treated fibers in terms of water absorption tendency, microstructural changes, fiber composition, tensile strength, and strain capacity. Additionally, a fundamental understanding of the interfacial properties between the fiber surface and the cementitious matrix was assessed. The investigations also included creep tests to evaluate the long-term performance of sisal fibers in aggressive conditions, considering different levels of sustained loads. It has been proven that all the proposed fiber modifications lead to improved physical, mechanical, durability-related, and time-dependent properties of sisal fibers, as well as enhancing fiber-matrix adhesion. Nonetheless, in terms of physico-mechanical performance and durability, the best results were reached by the polyphenol modified sisal fiber. After exposure to aggressive alkaline solution under loading, natural sisal remained only with 38 percent of its strength capacity, changing to approximately 55 percent for the modified fibers. The outcome of this study provided technical information to consolidate the use of sisal fibers as a reliable alternative to synthetic fibers for achieving structural cementitious composites.
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