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Este documento investiga a adição de fibras da bananeira ao concreto convencional, obtendo dados de resistência à compressão, absorção de água por imersão e massa específica. Os resultados mostram que a fibra da bananeira utilizada, a renda, não alcançou a resistência à compressão axial esperada, e com a adição da mesma, o concreto apresentou resistências inferiores ao concreto de referência. No entanto, alguns pesquisadores alcançaram uma melhora admissível na conduta pós-fissuração de concretos incluindo fibras, embora as últimas resistências à tração não tenham aumentado consideravelmente. O documento também discute as propriedades das fibras naturais, como baixo custo, leveza e biodegradabilidade, e sua aplicação em compósitos e na engenharia geotécnica e de estruturas.
Tipologia: Resumos
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Curso de Engenharia Civil Izabela Beatriz Silva Vilas Boas INFLUÊNCIA NAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DAS FIBRAS DA BANANEIRA NO CONCRETO CONVENCIONAL ITAJUBÁ 2018 Izabela Beatriz Silva Vilas Boas
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário de Itajubá – FEPI como requisito parcial para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Dr. Vander Alkmin dos Santos Ribeiro Co-Orientador: Prof. Esp. Luciano Floriano Barbosa ITAJUBÁ 2018
Fé é definida como confiança naquilo que não se vê e é a tradução exata do que me fez chegar até aqui. Não foi fácil, mas tudo foi válido, pois foi superando as dificuldades que adquiri um amadurecimento indescritível. Agradeço, sobretudo, a Deus, por confortar minha alma e alimentar os sonhos do meu coração. Aos meus pais, Francisco e Deise, que me deram a vida e me ensinaram a vivê-la com dignidade, que iluminaram os caminhos obscuros com afeto e dedicação. A minha irmã Letícia, pela constante presença e carinho. Minha gratidão aos professores que me engrandeceram com seus saberes e colaboraram para minha formação. Em especial ao professor Vander Alkmin Ribeiro dos Santos que me auxiliou no progresso deste trabalho e da mesma forma ao professor Luciano Floriano Barbosa pelo devido apoio. E por fim, aos meus amigos que fiz durante esses anos, que me apoiaram e torceram por mim. A todos que de algum modo testemunharam essa caminhada, meu sincero obrigada. RESUMO
O material mais empregue relacionado à construção civil é o concreto convencional que, abrange múltiplas fissuras. Todavia, alguns pesquisadores alcançaram uma melhora admissível na conduta pós-fissuração de concretos incluindo fibras. Para Guimarães (2012) as fibras evidenciam um alto módulo de elasticidade e resistência elevada à tração e rigidez, o que aponta um material de fibra favorável para utilização em compósitos. Consumida de maneira natural, sem processamento industrial, o cultivo da banana aqui no Brasil é indispensável para os trabalhadores. O pseudocaule da bananeira, depois de ofertar o fruto, é separado e excluso. Na ocasião em que ele é descartado de modo impróprio, os resíduos dos próprios bananais podem ocasionar diversos problemas, um deles é a proliferação de fungos com um domínio e um tratamento certamente penoso, porém o mesmo pode ser empregue na produção de fios na indústria têxtil, na alimentação animal, adubo orgânico e fibras para reforços em compósitos. O presente trabalho investigou a adição de fibras da bananeira ao concreto convencional, obtendo-se dados de resistência à compressão na idade de 14 dias, como também, propriedades de absorção de água por imersão e massa específica. Os materiais utilizados foram caracterizados para elaboração do traço do concreto de referência calculado pelo método ABCP-ACI. Foi adicionada ao concreto a fibra da bananeira, no caso a renda, em porcentagens de 15% e 30% em relação ao volume. Os resultados mostraram que a fibra da bananeira que foi utilizada, a renda, não alcançou a resistência à compressão axial esperada, e com a adição da mesma, apontou concretos com resistências inferiores ao concreto de referência. Palavras chave: Concreto, Pseudocaule da bananeira, Reforços em compósitos, Fibra da banana. ABSTRACT
7.6 Determinação da resistência à compressão axial ................................................. 56 7.7 Módulo de elasticidade .............................................................................................. 62 8 CONCLUSÃO.................................................................................................................. 63 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 64
1. INTRODUÇÃO O material mais empregue relacionado à construção civil é o concreto convencional que, abrange múltiplas fissuras.
Todavia, alguns pesquisadores alcançaram uma melhora admissível na conduta pós-fissuração de concretos incluindo fibras. Consumida de maneira natural, sem processamento industrial, o cultivo da banana aqui no Brasil é indispensável para os trabalhadores. Para Guimarães (2012) as fibras evidenciam um alto módulo de elasticidade e resistência elevada à tração e rigidez, o que aponta um material de fibra favorável para utilização em compósitos. Segundo Silva (2011), logo após o corte, o pseudocaule da bananeira pode exercer alguns papéis, como o reforço em compósitos. O presente trabalho irá investigar a adição de fibras da bananeira ao concreto convencional, obtendo-se dados de resistência à compressão, como também, propriedades de absorção de água por imersão e massa específica.
Este conteúdo trata-se da revisão da literatura, principiando com o assunto do concreto convencional, as fissuras no concreto e a introdução de fibras no concreto. 3.1. Concreto convencional O material mais empregue até os dias de hoje que está relacionado à construção civil, nada mais nada menos que o concreto convencional. Segue vivente em abundantes construções, como por exemplo, barragens, escolas, estradas, fábricas, pontes. Ainda que, com numerosas táticas estruturais vigentes que conseguem superar alguns aspectos da aplicação do concreto, como diminuição do tempo de construção, de desaproveitamento de material, por conseguinte, de custos, o material prossegue existente na maior parte das obras, não unicamente como estrutura, porém com múltiplos propósitos, que vão a partir de pisos à painéis de vedação. O concreto é mesclado pela liga de cimento Portland, agregado miúdo, agregado graúdo, água e ocasionalmente por adições ou aditivos químicos, composto e aglomerado de modo que não seja mantida a quantidade de ar acima daquela incorporada propositadamente. 3.2. Fissuras no concreto O concreto abrange múltiplas fissuras que, são ocasionadas por diversos fatores, onde se ressalta a fissura por assentamento plástico em decorrência da transudação da água do mesmo, por ascensão térmica oriunda da hidratação do cimento e mutável em aplicação do uso e retração plástica, o concreto em estado ameno com uma secagem acelerada, tendo por motivos a ação do tempo no instante que foi realizada a concretagem no decorrer dos primeiros dias de cura, conforme mostra a Figura 1: Figura 1 – Fissuras no concreto
Fonte: Blog Master Plate Segundo Mehta e Monteiro (1994, p. 434), a vertiginosa multiplicação dessas fissuras sobtensão empregue no concreto é incumbido pela baixa resistência à tração do material. A princípio as resistências à tração e a flexão do concreto foram qualificadas com uma extensa adição de fibras aproximada uma das outras, visto que conseguiriam vedar o crescimento das microfissuras, prorrogando, logo, o início das fissuras tração e aumentando a resistência à tração do material. Contudo, diversos poderiam ser adequadamente acrescentados a argamassa ou concretos convencionais, ao serem adicionadas fibras, os produtos não apresentam uma considerável melhora na resistência assemelhados às correspondentes misturas sem as fibras. Todavia, alguns pesquisadores alcançaram uma melhora admissível na conduta pós-fissuração de concretos incluindo fibras, isto é, conquanto as últimas resistências à brasão não ampliaram consideravelmente, as deformações de tração na ruptura aumentaram. Portanto, pode-se dizer em comparação ao concreto convencional, o concreto que é reforçado com fibras é muito mais tenaz e mais resistente ao impacto (MEHTA e MONTEIRO, 1994, p. 435). 3.3. Introdução de fibras no concreto A introdução de fibras no concreto possui insuficiência na influência no módulo de elasticidade, na retração por secagem e na fluência de compressão. A fluência de tração é limitada, mas a fluência de flexão pode ser especialmente minimizada, no momento em que as fibras são empregues. Contudo, na maioria dos estudos, por apresentar um pequeno volume, as
credibilidade para que possam ampliar para demais mercados como construções comerciais e bens de consumo. Essas fibras em 12° conferência com as fibras de vidro são muito eficazes tal como isolantes térmicos e acústicos (VENKATESHWARAN, PERUMAL,2012). Além do mais, as fibras não são abrasivas em equipamentos, não causam irritação a pele e são atingidas empregando 80% menos energia (KU, WANG, PATTARACHAIYAKOOP, TRADA, 2011). A pesquisa sobre os compósitos de fibras naturais tem sido intensa. Considerando-se as vantagens já expostas tendo como um custo inferior, uma densidade baixa, atributos próprios distintos, os estudos se propuseram a distinguir recentes materiais naturais que sejam capazes de recolocar sintéticos originais (BENÍTEZ et al., 2012). Fibras naturais têm provocado um interesse nos países em progresso, devido seu baixo custo, ociosidade, economia de energia e às questões ambientais. Segundo Swamy (1990), a aplicação dos compósitos em placas, telhas de cobertura e componentes pré-fabricados, é capaz de demonstrar contribuição para o desenvolvimento da infraestrutura dos países. Para Gurunathan (2015), o mercado norte americano bastante amplo e por esse pretexto a fibra natural visa a desenvolver um crescimento de US$155 milhões no ano de 2000 para US$1,38 bilhões no ano de 2025. Segundo Rawawiire, S., Okello, J. e Habbi, G. (2014) uma pesquisa foi realizada sobre o mercado global de compósitos de fibras naturais no ano de 2014 à 2019, onde uma previsão foi realizada e constatou-se que até o ano de 2016 o mercado chegue ao valor de US$ 531,2 milhões, prevendo um crescimento anual de 11% nos próximos cinco anos. 4.1.1. Fibras naturais empregues em materiais de construção O complemento de fibras vegetais nos materiais de construção é aceito há muitos anos, e as fibras vegetais utilizadas como reforço do gesso vem desde o Renascimento. Trabalhos de pesquisas comprovaram a competência das fibras vegetais como reforço, a sua utilização na produção industrial é inferior, devido aos custos para adequação do processo produtivo, assim como pela ausência de informações respectivas à disponibilidade das fibras vegetais para o comércio da construção.
Nos dias que ocorrem a persistente pesquisa pela utilização de fibras para o reforço de materiais poliméricos tem descoberto numerosas tendências, como exemplo; as fibras naturais, que reforçam o polímero, são biodegradáveis, possuem baixo custo, são leves e não contêm propriedade abrasiva. As questões ambientais são sempre uma grande preocupação, decorrente a isso, as pesquisas sobre compósitos com fibras naturais tenderam a aumentar. Alguns pesquisadores optam pela ideia de materiais para a engenharia de acordo com recursos aperfeiçoáveis. Têm em mente os numerosos benefícios ecológicos que esses recursos irão proporcionar como matéria-prima. Convertendo a fibra e gerando novos trabalhos, seria um pouco difícil. Entre tanto a produção das fibras na indústria fica implicada, decorrente a porcentagem de 90% de água do pseudocaule, e caso a seiva não seja aplicada, o custo para a extração das fibras tende a ser muito alto. 4.1.2. Pesquisas realizadas sobre a adição de fibras nos compósitos e seus benefícios O parâmetro essencial das fibras interligadas ao comportamento de compósitos cimentados reforçados com a fibra resulta-se em (TAYLOR, 1994 apud CASA GRANDE, 2001; BERNARDI, 2003; BENTO, 2006; JAHROMI & KHODAII, 2008): a) Teor de fibra: as características mecanizadas dos compósitos são peculiares ao teor de fibra adicionado, em virtude as fibras simbolizam o componente estrutural. A princípio, quanto maior o teor melhor será o desempenho do compósito, uma vez que maior será a quantidade de fibras que intercepta cada microfissura, impedindo dessa forma sua propagação e possibilitando o domínio da fissuração. A intensificação do teor de fibra pode ainda acarretar um grande aumento do módulo de elasticidade e da tensão de quebra máxima do compósito, isto por que as fibras passam a absorver os esforços impostos à matriz, absorvendo parte das tensões internas e colaborando para a o aperfeiçoamento das características mecânicas do compósito. Contudo, a adição de fibras não deverá ser feita indiscriminadamente, mas sim, buscando um teor excelente; b) Módulo de elasticidade da fibra: um forte valor do módulo de elasticidade poderia causar uma alteração parecida ao teor de fibra, porém, quanto maior o módulo
camadas de pavimentação e estruturas, com a adição de fibras em concretos de cimento Portland (Souza, 2010). Conforme diz Martin et al. (2009), a utilização das fibras naturais favorece alguns benefícios, em relação as sintéticas, sobretudo por ser biodegradável, atóxica, de princípios renováveis e por apresentar um custo baixo que se refere aos esforços de proteção ao meio ambiente.
5. A ORIGEM DA BANANA A bananeira ( Musa spp .) pertence à família botânica Musaceae e é originária do Extremo Oriente. É uma planta tropical, ou seja, adapta-se bem em clima quente e úmido, não suportando temperaturas inferiores a 15 °C, em que a atividade da planta é paralisada, ou superiores a 35 °C, em que seu desenvolvimento é inibido. As regiões litorâneas equatoriais são favoráveis para o bom desenvolvimento da bananeira por apresentarem temperaturas médias anuais entre 26 °C e 27 °C, sendo 26 °C a temperatura considerada ótima para o desenvolvimento da bananeira (ABAVAR^1 , 2009 e ITAL, 1985). A banana Musa cavendish , é popularmente conhecida aqui no Brasil como banana nanica, porém recebe alguns outros nomes como, por exemplo: banana d’água, verde, anã e é nomeada por dwarfcavendish pelos países ingleses (ITAL, 1985). 5 .1. A produção e o consumo da banana Consumida de maneira natural, sem processamento industrial, o cultivo da banana aqui no Brasil é indispensável para os trabalhadores. Contendo um motivo significativo na alimentação dos cidadãos de renda inferior, ela apresenta uma importância nutritiva e um custo mínimo. Tornando-se possível retorno ao produtor. O Brasil é o segundo produtor da fruta, perdendo apenas para a Índia. Por ser uma planta de fácil cultivo no Brasil e trazer numerosos benefícios, os estudos estão sendo avançados. (SEBRAE/ESPM 2008) Cultivada em torno de 115 países a banana tem sua atividade existente em todos os continentes, dos quais a América do Sul é produtora de cerca de 19% de total capacidade global. No alcance de poucos países, a fruta se realça sendo uma das fundamentais fontes de arrecadação e fornecedora de emprego e renda.
No ano de 2010, a colheita da banana exibiu uma área apanhada de 480,1 mil hectares, gerando em torno de 6,98 milhões de toneladas. A produtividade por hectare é cerca de 14,4 toneladas, ocasionando um avanço de 0,1%, 2,9% e 2,8%, na devida ordem, em conferência com informações das safras anteriores. (IBGE, 2011). Segundo a FAO (1978-1994), a produtividade da banana tem se destacado em cerca de 45 milhões de toneladas nos anos 90. Com um crescimento ininterrupto até o ano de 1994 deu-se como a fruta mais produzida do mundo com 83 milhões de toneladas superando a uva laranja, a maçã e coco (Manica, 1997). Abrange sendo a terceira fruta mais colhida em área, seu cultivo envolve cerca de 522.000 hectares de todo território nacional, no ano de 1993 só perde seu posto para o caju (Manica, 1997). A maior produção de banana no mundo é a do subgrupo Cavendish, com cerca de 47% da produção mundial, tratando-se da mais respeitável exportação. O território encarregado pela maior produção e exportação de Cavendish é a América Latina. Segundo a Food and Agriculture Organization (FAO), dentro de 1998 a 2000, o Brasil ficou em sexto lugar como produtor desta banana, uma vez que em 2002 a mesma já se encontrava na terceira posição, em sua frente estava o Equador em segundo lugar e a Índia ocupando o primeiro, conforme mostrado na Figura 2. De acordo com dados do IBGE, a produção de banana no Brasil foi de 6 956 179 toneladas no ano de 2006 (GIRARDI, 2009; MATTHIESEN; BOTEON, 2003 e FAO, 2002). Figura 2 - Produção de banana Musa cavendish por país (1998 – 2000)
