Corpo Discente - Egressos
Marilene Gomes de Sá Ribeiro
| Título | Placas Compósitas de Geopolímero Reforçado com Fibras de Bambu Amazônico | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 08/07/2025 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(4.81MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Caulim; Metacaulinita; Material ecológico; Construção sustentável | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | O crescimento urbano acelerado tem intensificado a demanda por materiais mais sustentáveis na construção civil. Nesse contexto, soluções de baixa emissão de dióxido de carbono podem desempenhar um papel significativo para ajudar a mitigar a escassez global de moradias. Este trabalho investigou o bambu Guadua angustifolia, uma espécie lenhosa nativa da América Central e América do Sul, especialmente da Colômbia, Venezuela e Equador. Foram cortados colmos de bambu que foram secos em estufa e transformados em feixes de fibras, tratadas com álcali. O bambu, sendo um recurso renovável, possui grande potencial como matéria-prima para materiais de construção à base de celulose. Argila natural do solo tropical da região amazônica foi empregada após aplicação de um método clássico adaptado de extração da caulinita. Para diminuir a demanda por cimento Portland e as emissões associadas de dióxido de carbono, este estudo propõe o desenvolvimento de um compósito geopolimérico reforçado com fibras de bambu, priorizando o uso de materiais regionais. O módulo experimental foi composto por três camadas: uma somente de matriz geopolimérica e duas com reforço de bambu orientado transversalmente e longitudinalmente, visando otimizar o desempenho mecânico. As propriedades mecânicas desses compósitos, à base de metacaulim amazônico e reforçados com bambu e partículas minerais, foram avaliadas através de ensaios de resistência à flexão em quatro pontos. Os resultados foram analisados estatisticamente por meio da distribuição de Weibull, e a microestrutura investigada por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de energia dispersiva e difração de raios X. Entre as configurações testadas, os compósitos de geopolímero à base de metacaulim e sódio, reforçados com 20% em massa de areia fina e 5% de fibras de bambu, apresentaram a maior resistência à flexão, atingindo 19,0 MPa. Além da caracterização mecânica dos compósitos, este estudo desenvolveu e avaliou placas geopoliméricas reforçadas com areia e bambu, analisando suas propriedades físicas e mecânicas. Os testes abrangeram resistência à flexão, densidade aparente, absorção de água e envelhecimento acelerado por imersão em água quente. Entre as formulações testadas, as placas compostas por metacaulim e silicato de sódio, 20% em massa de areia fina e 5% de fibra de bambu, apresentaram a maior resistência à flexão (10,3 MPa) na condição de equilíbrio. Essas placas foram classificadas na categoria A-II/3 conforme as normas ASTM/ABNT. Mesmo após saturação em água, mantiveram essa classificação, demonstrando potencial para aplicações em ambientes externos | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | The accelerated urban growth has intensified the demand for more sustainable construction materials. In this context, low-carbon dioxide emission solutions can play a significant role in helping to mitigate the global housing shortage. This study investigated the bamboo Guadua angustifolia, a woody species native to Central and South America, particularly Colombia, Venezuela, and Ecuador. Bamboo culms were cut, dried in an oven, and transformed into bundles of fibers, treated with alkali. Bamboo, being a renewable resource, has great potential as a raw material for cellulose-based building materials. Natural clay from the tropical soil of the Amazonian region was used, after applying a classic method adapted for kaolinite extraction. To reduce the demand for Portland cement and the associated carbon dioxide emissions, this study proposes the development of a reinforced geopolymeric composite with bamboo fibers, prioritizing the use of regional materials. The experimental module consisted of three layers: one solely of the geopolymer matrix and two reinforced with bamboo oriented transversely and longitudinally, aiming to optimize mechanical performance. The mechanical properties of these composites, based on Amazonian metakaolin and reinforced with bamboo and mineral particulates, were evaluated through four- point flexural strength tests. The results were statistically analyzed via Weibull distribution, and the microstructure was examined through scanning electron microscopy, energy dispersive spectroscopy, and X-ray diffraction. Among the configurations tested, geopolymer composites based on metakaolin and sodium, reinforced with 20 wt.% fine sand and 5 wt.% bamboo fibers, exhibited the highest flexural strength, reaching 19.0 MPa. In addition to the mechanical characterization of the composites, this study developed and evaluated geopolymer plates reinforced with sand and bamboo, analyzing their physical and mechanical properties. The tests included flexural strength, apparent density, water absorption, and accelerated aging by immersion in hot water. Among the formulations investigated, the plates composed of sodium silicate and metakaolin-based geopolymer, reinforced with 20% by mass of fine sand and 5wt% of bamboo fiber, exhibited the highest flexural strength (10.3 MPa) in the equilibrium condition. These plates were classified in the A-II/3 category according to ASTM/ABNT standards. Even after saturation in water, they maintained this classification, demonstrating potential for applications in outdoor environments | ||||||||||||||||||||||||
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