RESUMO
Esta é a primeira parte de um artigo dividido em duas partes e visa avaliar, analítica e experimentalmente, o comportamento em compressão de argamassas reforçadas com fibras naturais. No presente artigo pretende-se mostrar, de forma experimental, como a adição de fibras de sisal e coco afeta, em várias frações volumétricas e comprimentos, o comportamento tensão-deformação, em compressão, de duas matrizes de argamassa. A influência dessas fibras no processo de fratura das argamassas é também avaliada. O efeito da substituição parcial do cimento Portland (OPC) por micro- sílica e escória de alto forno no comportamento dos compósitos é também discutido. Os resultados indicam que a adição de fibras naturais reduziu a resistência a compressão das matrizes em cerca de 18% a 32% e, de forma desprezível o seu módulo de elasticidade mas, não modificou, de forma significativa, o coeficiente de Poisson. Por outro lado, as fibras confinaram o material retardando a propagação da primeira fissura e aumentando a tenacidade pós-carga de pico do material. Com relação ao processo de fratura da argamassa, os resultados indicam que, até a tensão de ruptura, o efeito da adição de fibras de sisal e coco é similar às características produzidas pelo acréscimo da quantidade de areia na matriz de argamassa. A substituição parcial de OPC por escória e micro-sílica conduziu a misturas com uma resistência a compressão ligeiramente mais alta que a das preparadas apenas com OPC. A substituição do OPC resultou tanto na redução quanto no aumento do módulo de elasticidade, enquanto o coeficiente de Poisson não foi modificado significativamente.
Palavras-chave:
materiais compósitos; resistência à compressão; argamassa; fibras de sisal; fibras de coco; curvas tensão-deformação
ABSTRACT
This is the first part of a two-part paper providing an experimental and analytical evaluation of the influence of natural fibres on the axial compressive behaviour of cement mortar matrices. This paper shows how the addition of sisal and coconut fibres in various volume fractions and lengths affected the compressive stress-strain behaviour of two mortar matrices. The influence of these fibres on the fracture process of mortars in compression is also evaluated. The use of undensified silica fume and blastfurnace slag as partial replacement of ordinary Portland cement (OPC) is also investigated. The results indicate that the addition of natural fibres reduced the compressive strength of the matrix by about 18 to 32, slightly reduced its elastic modulus and did not change significantly the Poisson's ratio. On the other hand, the fibres confined the material thereby delaying the first crack propagation and increasing the post-peak ductility. The results also indicate that the effect of sisal and coconut fibres reinforcement on the fracture behaviour of mortar up to failure stress is similar to the characteristics imparted by the increase in sand content in the mortar matrix. The partial replacement of OPC by slag and silica fume led to mixtures with a compressive strength slightly higher than those made with OPC. The cement replacement resulted in both decrease and increase in the elastic modulus, whereas the Poisson's was not significantly changed.
Key words:
composite materials; compressive strength; sisal fibres; coconut fibres; mortar; stress-strain curves
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Parte da tese de Doutorado defendida na PUC - Rio.
AGRADECIMENTOS
Os autores são gratos aos técnicos Ken Mitchell e Less Clark, do Laboratório de Estruturas de Concreto do Imperial College - Londres, pela assistência prestada durante a realização do presente trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- ASTM: C 469 - 87a. Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concretein Compression Philadelphia: ASTM Annual Book, Vol, 04.02, 1987.
- BALAGURU, P. N. e SHAH, S. P. Fiber-Reinforced Cement Composites, New York,: McGraw-Hill, 1992, 530p.
- FANELLA, D. A. e NAAMAN, A. E. Stress-Strain Properties of Fiber Reinforced Mortar in Compression", ACI Journal, USA, p. 475-483, Julho-Agosto, 1985.
- KAPLAN, M. F. Strains and Stresses of Concrete at Initiation of Cracking and near Failure. Journal of ACI, USA, v. 60, n. 44, p. 853-879, Junho, 1963.
- MANGAT, P. S. e AZARI, M. M. Influence of Steel Fibre Reinforcement on the Fracture Behaviour of Concrete in Compression. The International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete, v. 6, n. 4, p. 219-232, Novembro, 1984.
- SHAH, S. P. e CHANDRA, S. Critical Stress Volume Change and Micro-Cracking of Concrete, Journal of the ACI, v. 65, n. 57, p. 770-781, Setembro, 1968.
- SHAH, S. P. e RANGAN, B.V. Fiber Reinforced Concrete Properties", ACI Journal, v. 68, n. 2, p. 126-135, 1971.
- TOLÊDO FILHO, R.D. Materias Compósitos Reforçados com Fibras Naturais: Caracterização Experimental DEC-PUC-Rio/DEC-Imperial College-Londres, U.K. 1997, 472p. (Tese de Doutorado).
- VONK R,A, A Micromechanical Investigation of Softening of Concrete Loaded in Compression, HERON, v. 38, n. 3, 1993.
Datas de Publicação
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Publicação nesta coleção
Sep-Dec 1997
