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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.74.2019.tde-02122019-154302
Documento
Autor
Nome completo
Carlos Alexandre Fioroni
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2019
Orientador
Banca examinadora
Savastano Júnior, Holmer (Presidente)
Innocentini, Murilo Daniel de Mello
John, Vanderley Moacyr
Paula, Gustavo Rocha de
Título em português
Avaliação da influência de diferentes métodos de cura na permeabilidade e no desempenho físico-mecânico de telhas de fibrocimento reforçadas com fibras poliméricas
Palavras-chave em português
Carbonatação acelerada
Grau de carbonatação
Poros capilares
Poros permeáveis
Porosidade
Retração por secagem
Tubo Karsten
Resumo em português
O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da cura em ambiente rico em CO2 em idades iniciais (carbonatação acelerada) na permeabilidade de telhas de fibrocimento reforçadas com fibras poliméricas de polipropileno (PP) produzidas por processo Hatschek. Caracterizações físico-mecânicas e microestruturais das telhas também foram avaliadas. Os resultados foram comparados com telhas de fibrocimento reforçadas com fibras poliméricas de álcool polivinílico (PVA) e PP curadas ao ar (cura suplementar com umidade relativa saturada). A carbonatação acelerada (CA) conferiu às telhas um alto grau de carbonatação de 86%. Consequentemente, houve a diminuição da absorção de água (28%) e da porosidade aparente (22%) e o aumento da densidade aparente (13%) por conta da precipitação de CaCO3 na matriz cimentícia. O fechamento dos poros na faixa de 0,06 a 1,50 µm reduziu de 2 mm/m para metade a retração por secagem das telhas. A rigidez das telhas submetidas à CA aumentou apresentando valores de limite de proporcionalidade (8,3 MPa) e módulo de elasticidade (10,7 GPa) superiores aos valores das telhas curadas ao ar nas mesmas idades. A permeabilidade ao ar foi avaliada pela técnica de escoamento em regime permanente e calculados os coeficientes de permeabilidade Darciano (k1) e não-Darciano (k2) por meio da equação de Forchheimer. Houve redução de 49% do coeficiente k1 e redução de 95% do coeficiente k2 em telhas reforçadas com fibras de PP sujeitas a CA (TPPC) quando comparadas às telhas reforçadas com fibras de PP sujeitas a cura ao ar (TPP). As telhas reforçadas com fibras de PVA (TPVA) apresentaram valores de k1 41% menores que TPP enquanto k2 apresentou-se estatisticamente similar. A permeabilidade à água foi avaliada conforme normas técnicas brasileira e internacionais. Imagens digitais processadas por software foram utilizadas para quantificar os resultados obtidos que demonstraram redução da porcentagem de umidade na face inferior da telha carbonatada da ordem de 22%. Tubos Karsten, técnica complementar na permeabilidade a água, revelou diminuição de 18% na absorção de água em TPPC. A CA, além de conferir propriedades físico-mecânicas superiores às telhas submetidas à cura ao ar (TPP e TPVA), proporcionou melhor estanqueidade e diminuição dos defeitos da telha. TPPC apresentou valores próximos aos valores dos coeficientes k1 e k2 de TPVA, que por sua vez exibiram os menores coeficientes de permeabilidade. TPVA curadas ao ar apresentaram melhor desempenho físico-mecânico e de permeabilidade comparadas com as TPP curadas ao ar. Os resultados obtidos neste estudo demonstram tanto a redução da permeabilidade quanto o melhor desemprenho físico-mecânico proporcionado pela CA em telhas de fibrocimento reforçadas com PP, superando o desempenho das telhas reforçadas com fibras de PVA curadas ao ar.
Título em inglês
Evaluation of the influence of different curing methods in the permeability and physical-mechanical performance of fibre-cement corrugated sheets reinforced with polymeric fibres
Palavras-chave em inglês
Accelerated carbonation
Capillary pores
Degree of carbonation
Drying shrinkage
Karsten tubes
Permeable pores
Porosity
Resumo em inglês
The aim of this study was to evaluate the effect of curing method in a rich environment with CO2 (accelerated carbonation) on the permeability of corrugated sheets reinforced with polypropylene (PP) fibres produced by Hatschek process. Physical-mechanical and microstructural characterization of the corrugated sheets were evaluated as well. The results were also compared with air-cured corrugated sheets reinforced with polyvinyl alcohol (PVA) fibres and air-cured corrugated sheets reinforced with PP fibres (supplementary curing in saturated relative humidity). Accelerated carbonation (AC) provided a high degree of carbonation of 86% in the corrugated sheets. Consequently, a decrease in water absorption (28%) and apparent porosity (22%) and also an increase in apparent density (13%) due to the precipitation of CaCO3 was observed in the corrugated sheets. As a result of the AC, the clogging of the pores in the range of 0.06 to 1.50 µm halved (from 2 mm/m) the drying shrinkage of the corrugated sheets. The stiffness of the corrugated sheets submitted to AC increased. The values of limit of proportionality (8.3 MPa) and modulus of elasticity (10.7GPa) were higher than the air-cured corrugated sheets at the same ages. The air permeability was evaluated by the steady-state flow technique and the Darcian (k1) and non-Darcian (k2) permeability coefficients were calculated by the Forchheimer's equation. A reduction of 49% for k1 and a reduction of 95% for k2 coefficient in corrugated sheets reinforced with PP fibres subjected to AC (TPPC) were observed when compared to air-cured corrugated sheets reinforced with PP (TPP). Corrugated sheets reinforced with PVA fibre (TPVA) showed 41% lower values for k1 than TPP while for K2 the values were statistically similar. The permeability by water was evaluated according to Brazilian and international technical standards. Digital images processed by software were used to quantify the results which demonstrated a reduction of 22% of the TPPC underside moisture. Karsten tubes, a complementary permeability technique, revealed a decrease of 18% in absorbed water for TPPC. In addition, the AC provided higher physical-mechanical properties to the TPPC when compared to air-cured TPP and TPVA. The AC also provided better water tightness and reduction of defects. The AC provided to the TPPC similar values for k1 and k2 coefficients to the TPVA, which exhibited the lowest coefficients. Air cured TPVA presented a higher performance in physical-mechanical and permeability than air-cured TPP. The results achieved in this study demonstrated both the reduction of permeability and the better physical-mechanical performance by the CA in PP reinforced sheets, which surpassed those of air-cured PVA reinforced sheets.
 
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ME10201966COR.pdf (4.27 Mbytes)
Data de Publicação
2019-12-11
 
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