Evolution de la pollution carbonée au cours du temps

Para viabilizar o emprego de fibras vegetais em compósitos cimentícios é recomendável a utilização de adições minerais, como as pozolanas em geral, e outras adições como a escória de alto forno. As pozolanas são materiais que possuem baixo impacto ambiental comparado à produção do clínquer, sendo assim desejáveis do ponto de vista ambiental (ISAIA, 2007). Materiais pozolânicos não servem apenas como enchimento, mas são úteis para melhorar o compósito com a redução da porosidade, aumento da durabilidade e resistência (KARADE, 2010). Sua utilização é desejável, pois a adição mineral leva a uma reação pozolânica, proporcionando um ambiente menos agressivo para as fibras devido à redução do teor de portlandita na pasta (MÁRMOL; SAVASTANO JR., 2017). Na atividade pozolânica forma-se o gel de silicato de cálcio hidratado que ajuda a proporcionar maior resistência da amostra. Um tipo de pozolana é a microssílica, um subproduto da indústria de silício metálico e ligas ferro-silício (ZHANG; LI, 2013).

Em estudo realizado por Bhattacharya e Harish (2018), em argamassas com adição de microssílica, porém sem reforço com fibras, a porosidade e o grau da reação pozolânica diminuiu com o aumento do nível de substituição de microssílica (0%, 4%, 8% e 12%). Da quantidade total de microssílica adicionada, a quantidade que reagiu completamente foi de cerca de 3,92% a 5,4%, e o restante preenche os poros do sistema. Neste estudo, argamassas contendo 4% de substituição de microssílica apresentou maior resistência à compressão que as argamassas com 8% de substituição e controle, pois a substituição por 4% possui maior quantidade de silicato de cálcio hidratado primário (maior teor de cimento) ou secundário semelhantes ou ligeiramente menor comparado ao teor de 8% de substituição.

Nas amostras de Khorami e Ganjian (2011), para fibras com teor de 4% na massa de cimento (polpas de eucalipto, trigo e bagaço de cana) e adição de microssílica contendo 5% por massa de cimento, a resistência à flexão aumentou cerca de 20% em comparação ao compósito sem pozolana. As partículas de microssílica agem como materiais de enchimento dentro da matriz cimentícia, reduz a porosidade do composto por meio do preenchimento

dos vazios, forma-se mais silicato de cálcio hidratado e diminui o ambiente alcalino da matriz cimentícia (CHENG et al., 2018; KHORAMI; GANJIAN, 2013).

Mohr, Biernacki e Kurtis (2007) avaliaram o desempenho de compósitos de fibras de celulose kraft de pinus contendo uma variedade de adições de materiais cimentícios, entre elas: microssílica, metacaulim, entre outras. Os compósitos que foram mais eficazes na prevenção da degradação que podem ser citados foram:

- Após 25 ciclos úmido/seco, os compósitos com 30 e 50% de microssílica apresentaram maiores resistências comparados ao controle com, respectivamente: resistência à primeira fissura de 60,9 e 86,2%; resistência máxima de 200,4 e 159,4%. A substituição por 30% ou mais de microssílica eliminou a degradação dos compostos de fibrocimento da celulose submetidos ao ciclo úmido/seco. Melhores resultados foram observados devido à redução de portlandita e estabilização do conteúdo alcalino. Embora esses teores apresentaram bons resultados, eles não se aplicam na prática devido à baixa trabalhabilidade e terão um custo significativamente maior. A substituição por 10% de microssílica comparados ao controle, após 25 ciclos a resistência à primeira fissura diminuiu, e a resistência máxima e tenacidade foram similares.

- O módulo de finura não influenciou a degradação nos compósitos utilizando metacaulim. Após 25 ciclos úmido/seco, o composto com 30% de metacaulim (superfície específica de 25,4 m²/g) exibiu uma redução de 43,5% na resistência máxima, sendo que o compósito de metacaulim (11,1 m²/g), no mesmo teor, não exibiu qualquer redução na resistência máxima.

- A mistura entre 10% de microssílica e 10% de metacaulim não causou a mitigação da degradação após os ciclos de envelhecimento. Entretanto, quando estes foram misturados com 50 e 70% de escória de alto forno granulada, a degradação foi evitada, observando melhores resistência e tenacidade.

De acordo com Savastano Jr. et al. (1999), em compósitos cimentícios à base de escória de alto forno reforçados com polpa de eucalipto (2%) ou fibras de coco (2%), e com uma mistura de fibra de sisal (1%) e polpa de eucalipto (1%), ocorreu um desempenho adequado, com resistência à compressão superior a 20 MPa e módulo de ruptura superior a 3 MPa. Dentre os compósitos, o reforço com a polpa de eucalipto apresentou a maior resistência à compressão de 31,1 MPa, porém maior absorção de água, 12,2%.

A alcalinidade de argamassas reforçadas com polpas de sisal com adição de metacaulim foi investigada por Wei e Meyer (2015). As concentrações iniciais de OH- _foram

reduzidas devido ao efeito de diluição por meio da substituição do cimento por metacaulim e seu alto teor de Al2O3, que contribui para a primeira reação de aluminato. O pH reduziu

após o período de desaceleração e estabilização da hidratação. Além disso, devido ao efeito de atividade pozolânica, os produtos portlandita e etringita são efetivamente consumidos, e as concentrações de OH- _{e de Ca}2+ _{são reduzidas. A menor precipitação secundária destes}

dois produtos de hidratação ocorreu no lúmen das fibras naturais.

Além do tratamento superficial utilizando látex natural, Santos et al. (2019) reforçou um compósito de polpa celulósica de eucalipto com adição de metacaulim. O descolamento foi o tipo de mecanismo de ruptura observado, onde foi possível estabelecer um módulo de ruptura de 14,42 MPa e tenacidade de 1,68 kJ/m² para o experimento ideal contendo 8,5% de celulose, 0,21% de látex e 34% de metacaulim. Variáveis de respostas como módulo de elasticidade, absorção de água, tenacidade tiveram influências pouco significativas com a variação de látex (0% a 0,25%) e metacaulim (0% a 40%). Quanto maior o teor de látex, maior foi o módulo de ruptura, devido à aderência provocada pelo efeito pozolânico local na interface fibra-matriz com presença de pozolana, semelhante a Silva et al. (2017).

Conforme Mármol et al. (2013), sacos kraft de embalagem de cimento Portland derivados da polpa celulósica de pinus foi adicionada em compósitos cimentícios contendo materiais minerais, como gesso e pozolanas (cinza volante ou resíduo de catalisador fluido de craqueamento catalítico). Comparada à amostra controle sem adição pozolânica, um bom desempenho mecânico aos 28 dias de idade foi observado no módulo de ruptura e tenacidade. Contudo, esses parâmetros tiveram menor redução após 100 ciclos de envelhecimento acelerado, onde ajudaram decisivamente a preservar o comportamento mecânico da amostra. Destaca-se que em ambos os períodos do teste os compósitos com adições tiveram maiores valores de porosidade, influenciado pelo excesso de água e menor compactação da matriz. Os compósitos com e sem adição tinham uma relação a/c de, respectivamente, 0,29 e 0,25.

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APÍTULO

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ATERIAIS E

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ÉTODOS

Este capítulo tem como proposta apresentar os materiais empregados neste estudo, além das caracterizações das fibras e compósitos, métodos de moldagem dos corpos de prova e os ensaios aplicados. Compósitos foram produzidos com cimento de alta resistência inicial CP V ARI; substituição de 0 a 20% em massa de cimento Portland por microssílica; porcentagem de celulose de eucalipto na mistura de 5 a 15% em volume da placa; látex natural variando de 0 a 10% em relação à massa de cimento e microssílica.

Com estes teores, utilizou-se a técnica do Planejamento Composto Central (PCC) para estudar a influência das variáveis independentes (microssílica, celulose, látex natural) sobre as dependentes (tenacidade - T, módulo de ruptura - MOR, módulo de elasticidade - MOE e absorção de água - A), por meio da regressão múltipla de dados. Amostras foram submetidas a ensaios aos 28 dias e após envelhecimento natural por 90 e 180 dias em Uberlândia, Minas Gerais. A propriedades mecânicas (MOR, MOE e T) e física (A) foram utilizadas como indicadores do comportamento dos compósitos em cada idade. Ainda, analisou-se a morfologia dos materiais e dos compósitos por meio de investigações por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de raios-X (DRX), Espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier modo de reflexão total atenuada (FTIR-ATR) e Ângulo de Contato. Os refinamentos dos dados foram realizados utilizando o software OriginPro8.5.

Os ensaios mecânicos foram realizados no Laboratório de Materiais da Faculdade de Engenharia Civil (FECIV); MEV e DRX no Laboratório de Multiusuários do Instituto de Química da UFU (IQ/UFU); ângulo de contato no Laboratório 06 da Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM); FTIR-ATR no Laboratório de Fotoquímica e Ciência dos Materiais da Universidade Federal de Uberlândia (LAFOT-CM/UFU).