Avaliação das propriedades mecânicas de compósitos cimentícios reforçados com fibras híbridas de juta e de polipropileno - Menezes, Melina (My University, 2025)
The incorporation of natural fibers hybridized with synthetic counterparts in cementitious composites has emerged as a relevant strategy to develop more sustainable materials with improved mechanical performance and enhanced durability, especially when combined with treatments capable of optimizing these properties. Thus, this study investigates the effectiveness of hybridizing jute microfibers and polypropylene fibers on the mechanical properties of cementitious composites. Five fiber-reinforced composites were produced, each containing a total fiber content of 0.8% by volume, in addition to a reference composite without fibers, varying only the proportion between jute and polypropylene. The jute fibers were treated with calcium hydroxide to improve their interaction with the matrix and reduce their degradation in the highly alkaline environment. Furthermore, partial cement replacement was adopted to minimize the alkaline attack on the fibers. To evaluate the effectiveness of the hybridization, flexural tensile strength and compressive strength tests were performed on the composites containing 0.8% jute; 0.8% polypropylene; 0.6% jute + 0.2% polypropylene; 0.4% jute + 0.4% polypropylene; and 0.2% jute + 0.6% polypropylene. The results showed that, at 7 and 28 days, the composite with 0.4% jute + 0.4% polypropylene presented the best mechanical performance, evidencing a synergistic behavior between the fibers: initially, the stiffer jute fibers contributed to resisting early loads, while the polypropylene acted at later stages, conferring greater ductility and toughness to the material. However, at 42 days, the composite with 0.8% polypropylene exhibited the highest strength, suggesting that the composites containing jute reached a limit in strength gain due to the intrinsic characteristics of the fiber. Scanning Electron Microscopy (SEM) analysis confirmed the improvement in the surface morphology of the treated jute fibers, favoring their interaction with the cementitious matrix. Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) identified chemical alterations in the fibers after the treatment, with emphasis on the greater presence of calcium, indicating the effectiveness of the applied process. [resumo fornecido pelo autor]
A incorporação de fibras naturais hibridizadas com fibras sintéticas em compósitos cimentícios tem se destacado como uma estratégia relevante para desenvolver materiais mais sustentáveis, com desempenho mecânico e maior durabilidade, especialmente quando associada a tratamentos capazes de aprimorar essas propriedades. Assim, este trabalho investiga a eficácia da hibridização de microfibras de juta e polipropileno nas propriedades mecânicas de compósitos cimentícios. Foram elaborados cinco compósitos reforçados com um total de 0,8% de fibras em relação ao volume do compósito, além de um compósito de referência sem fibras, variando-se apenas a proporção entre juta e polipropileno. As fibras de juta foram tratadas com hidróxido de cálcio para melhorar a interação com a matriz e reduzir sua degradação no meio altamente alcalino. Além disso, adotou-se a substituição parcial do cimento com o intuito de minimizar o ataque alcalino às fibras. Para avaliar a eficácia da hibridização, foram realizados ensaios de resistência à tração na flexão e resistência à compressão nos compósitos contendo 0,8% juta; 0,8% polipropileno; 0,6% juta + 0,2% polipropileno; 0,4% juta + 0,4% polipropileno; e 0,2% juta + 0,6% polipropileno. Os resultados mostraram que, aos 7 e 28 dias, o compósito com 0,4% juta + 0,4% polipropileno apresentou o melhor desempenho mecânico, evidenciando uma sinergia entre as fibras: a juta, mais rígida, contribuiu para resistir aos esforços iniciais, enquanto o polipropileno atuou nos estágios posteriores, conferindo maior ductilidade e tenacidade ao material. Entretanto, aos 42 dias, o compósito com 0,8% polipropileno apresentou os melhores resultados, sugerindo que os compósitos contendo juta atingiram um limite de ganho de resistência devido às características intrínsecas da fibra. A análise por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) confirmou a melhoria da área superficial das fibras de juta tratadas, favorecendo sua interação com a matriz cimentícia. A Espectroscopia de Dispersão de Energia (EDS) identificou alterações químicas nas fibras após o tratamento, com destaque para a maior presença de cálcio, indicando a efetividade do processo aplicado. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Fibras; Polipropileno; Cimento