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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2020.tde-12042021-171955
Documento
Autor
Nome completo
Eduardo Oliveira Cruz
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2020
Orientador
Banca examinadora
Savastano Júnior, Holmer (Presidente)
Lecomte, Jean-Paul
Paula, Gustavo Rocha de
Título em português
Desempenho físico e mecânico de placas planas de fibrocimento modificadas com polímeros sintéticos e submetidas a distintos processos de cura
Palavras-chave em português
Cura ao ar
Cura em autoclave
Fibrocimento
Polímeros
Resumo em português
Este trabalho avalia o uso de polímeros sintéticos combinados com fibrocimento preparado em diferentes condições de cura, a saber, autoclave e cura ao ar. O uso de polímeros sintéticos combinados com produtos cimentícios é uma prática desenvolvida em aplicações tais como argamassas colantes, rejuntes cimentícios, impermeabilizantes e concretos de alto desempenho (CAD). A modificação polimérica realizada nestes produtos confere características como a redução da demanda de água, aumento da tenacidade, aumento da deformação, resistência à abrasão e impermeabilidade. Foram estudadas as propriedades mecânicas e físicas das placas de fibrocimento modificadas com polímeros acrílico-estirenado (AE), acrílico poliácido (APA) e acetato de vinila-etileno (VAE). As placas de fibrocimento foram preparadas em laboratório utilizando processo de mistura seguida de extração do excesso de água por sucção e prensagem, o qual simula o processo Hatschek em escala industrial e curadas sob diferentes condições: cura ao ar, pressão e temperatura ambiente (28 dias), e cura em autoclave, ambiente com pressão de vapor elevada (10 bar, 180°C, 10 h). Na Fase I deste trabalho, foram realizadas avaliações mecânicas e físicas com o objetivo de selecionar o polímero de melhor desempenho incorporado nas placas cimentícias. O polímero AE em ambas as condições de cura estudadas, contribuiu para a melhora do desempenho físico e mecânico do compósito, sendo assim o polímero selecionado para a continuidade do estudo, denominada Fase II. Nesta fase, foram realizados ensaios de porosimetria por intrusão de mercúrio, TGA/DTG, calorimetria, retração e perda de massa e ciclos de imersão e secagem, além de microscopia eletrônica de varredura combinada com espectroscopia de raios X por energia dispersiva (EDS) nas placas de fibrocimento curadas ao ar, antes e após os ensaios de imersão e secagem. Os resultados obtidos neste estudo demonstram que a modificação polimérica realizada em compósitos de fibrocimento, melhoram as propriedades mecânicas e físicas dos compósitos, em razão do preenchimento dos poros da matriz cimentícia na região dos poros capilares (0,04 - 200 µm), o que modificou a microestrutura através da densificação da matriz e reduziu a absorção de água em 50% após os ciclos de imersão e secagem. O tratamento polimérico também reduziu os valores de MOE em 40% e a retração dos compósitos em 15%, melhorando o desempenho mecânico e estabilidade dimensional. Adicionalmente o polímero AE incorporado à matriz cimentícia proporcionou uma proteção às fibras de celulose reduzindo a incidência dos mecanismos de degradação das fibras, mantendo-as aderidas à matriz cimentícia após os ciclos de imersão/secagem e conferindo uma coesa zona de transição de interface entre fibra e matriz cimentícia.
Título em inglês
Physical and mechanical properties of fiber cement flat boards modified with synthetic polymers and submitted to different curing processes
Palavras-chave em inglês
Air cure
Autoclave cure
Fiber cement
Polymers
Resumo em inglês
This work aims to evaluate the use of synthetic polymers combined with fiber cement prepared under different curing conditions, autoclaving and air curing. The use of synthetic polymers combined with cementitious products is a practice developed in applications such as adhesive mortars, cementitious grouts, waterproofing and ultra high performance concrete (UHPC). The polymer modification performed on these products confers features such as reduced water demand, increased tenacity, increased deformation, abrasion resistance and impermeability. In this work, the mechanical and physical properties of fiber cement flat boards modified with styreneacrylic polymer (SA), polyacid acrylic (PAA) and vinyl acetate-ethylene (VAE) were studied. Fiber cement boards were prepared in the laboratory using a mixing followed by dewatering process and pressing, which simulates the Hatschek production process on an industrial scale and cured under different conditions: air curing, ambient conditions of temperature and pressure (28 d), and the autoclaving, environment with high vapor pressure (10 bar, 180°C, 10 h). At Phase I of this work, mechanical and physical evaluations were carried out in order to select the best performing polymer incorporated in the cementitious boards. SA polymer combined with the cementitious matrix in both evaluated conditions has presented superior mechanical and physical properties, thus being the polymer selected for the continuity of the study, called Phase II. In Phase II, mercury intrusion porosimetry, TGA/DTG, calorimetry, shrinkage/mass loss and immersion/drying cycles were performed, as well as scanning electron microscopy combined with dispersive energy X-ray spectroscopy (EDS) performed on specimens before and after the accelerated aging tests. Results achieved in Phase II have demonstrated that the polymeric modification carried out in fiber cement composites, improved the mechanical and physical properties, due to the cement matrix pores filling in the region of the capillary pores (0.04 - 200 µm), which improved the microstructure through densification of the matrix and reduced the water absorption by 50% after the immersion and drying cycles. Additionally, the polymeric treatment reduced the MOE values by 40% and the specimen shrinkage by 15%, improving the mechanical performance and dimensional stability. In addition, the polymeric treatment provided protection to the cellulose fibers from the degradation process, keeping them adhered to the cementitious matrix after the immersion and drying cycles, providing a cohesive transition zone interface between fiber and cementitious matrix.
 
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ME10676921COR.pdf (2.73 Mbytes)
Data de Publicação
2021-04-12
 
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