3 Procedimento Experimentl 3.1 Fbricção dos compósitos Neste trblho, foi utilizdo, pr fbricção dos compósitos cimentícios reforçdos com polp de bmbu, o método Htschek modificdo, em escl lbortoril. Atrvés desse método form obtids plcs de pequen espessur, utilizds ind úmids n fbricção dos corpos de prov. 3.1.1 Dispersão d polp sec Utilizou-se polp de bmbu, sob form de microfibrs obtids pelo processo Krft (Phillip, 1998), fornecid pel indústri de ppel e celulose Itpjé. Est polp foi utilizd n condição de não refind como reforço pr obtenção dos compósitos de mtrizes cimentícis, seguindo recomendções de trblhos nteriores (Brescnsin 2003, Slles 2006). A dispersão d polp foi relizd em águ (Fig 3.1), um vez que seu trnsporte desde fábric té o lbortório hvi promovido su glutinção. Utilizou-se proximdmente 700 ml de águ pr dispersão d mesm, promovendo gitção durnte 10 minutos por meio de um gitdor mecânico (Figur 3.2), que operv com velocidde constnte de 2000 rpm. Após dispersão, mistur (polp + águ) er colocd em peneir, o excesso de águ retirdo, sendo posteriormente condiciond em scos plásticos e rmzend em geldeir té su utilizção.
Procedimento Experimentl 53 PUC-Rio - Certificção Digitl Nº 0412168/CA Fig 3.1 Polp de bmbu Fig 3.2 Dispersão d polp 3.1.2. Moldgem ds plcs de fibrocimento Pr fbricção de plcs de fibrocimento, utilizou-se como mtéris prims cimento CP2F-32 d mrc Muá, polp de bmbu e águ. A resistênci à compressão do cimento utilizdo foi determind pós 28 dis de cordo com norm NBR 7215, tendo-se obtido o vlor de proximdmente 43,54 MP. A fbricção ds plcs foi feit utilizndose 120 g de cimento, polp de bmbu nos teores de 6 e 14% em relção mss de cimento e 700 ml de águ. As fibrs d polp ind úmids erm retirds d geldeir, colocds no dispersor, juntmente com o cimento e águ e dispersão d mistur então relizd por 5 min, obtendo-se um licor que continh em torno de 16% de mteril sólido (cimento + polp). Após dispersão, mistur er imeditmente trnsferid pr câmr de
Procedimento Experimentl 54 moldgem, de dimensões 120 x 120 x 100 mm, que estv conectd um bomb de vácuo (Fig 3.3). Com o cionmento d bomb, o vácuo n fce inferior d câmr de moldgem permiti sucção do excesso de águ d mistur (cimento + polp + águ), resultndo em um plc de dimensões 120 x 120 mm e espessur proximd de 7 mm (Fig 3.4), com s fibrs disperss homogenemente em seu interior. Tod águ retird ficv rmzend em um recipiente conectdo à bomb de vácuo. Fig 3.3 Bomb de vácuo e câmr de moldgem Fig 3.4 Plc de fibrocimento
Procedimento Experimentl 55 3.1.3. Moldgem dos corpos de prov cilíndricos Os corpos de prov cilíndricos (Fig 3.5) utilizdos nos ensios de compressão form fbricdos prtir ds plcs produzids, conforme descrito nteriormente. As plcs erm quebrds, colocds em um molde cilíndrico de dimensões 5 cm de diâmetro e 10 cm de ltur, proximdmente em qutro cmds, densds com 60 golpes pr homogeneizção do mteril. Posteriormente er plicd um pressão de 3 MP durnte 5 min, utilizndo-se um punção, segundo recomendção feit por Dos Anjos, (2002) e descrito por Brescnsin (2003), pr grntir que o excesso de águ fosse removido e PUC-Rio - Certificção Digitl Nº 0412168/CA obtido um mteril mis compcto, com menos vzios. Figur 3.5 Molde cilíndrico Figur 3.6 Prensgem do compósito
Procedimento Experimentl 56 Posteriormente os corpos de prov ind nos moldes erm colocdos em scos plásticos, feit desform dos mesmos pós 24 h e cur o r livre por 27 dis. Antes d relizção dos ensios de compressão er feit um verificção ds dimensões dos corpos de prov. Após lixr os corpos de prov pr retird ds rebrbs, s superfícies superior e inferior dos mesmos erm lixds e então nivelds utilizndo um col desiv de secgem rápid. 3.1.4. Moldgem dos corpos de prov pr ensios de flexão Pr determinção ds crcterístics à flexão dos compósitos, form fbricdos corpos de prov prismáticos entlhdos e não entlhdos, em moldes de mdeir (Fig 3.7), de dimensões de 300 x 50 x 50 mm. O procedimento de moldgem ds plcs pr os corpos de prov de flexão foi o mesmo que o utilizdo n fbricção dos corpos de prov de compressão, ssim como os procedimentos de cur e rmzengem. Assim fbricção dos corpos de prov de flexão se procedeu em proximdmente oito cmds, densds mnulmente. Posteriormente, ind nos moldes, erm levdos pr prens e trvés do punção (Fig 3.8) er plicd um pressão de 3 MP durnte 5 min. Form obtidos corpos de prov de dimensões de 300 mm de comprimento, 45 mm de espessur (B) e 50 mm de ltur (W), como pode ser visto n Fig 3.9. Pr os corpos de prov entlhdos, dotou-se rzão /W = 1/2 onde é profundidde do entlhe. O entlhe escolhido foi do tipo reto com rio de curvtur n pont de 0.5 mm, inserido no corpo de prov medinte utilizção de mcho, ntes d moldgem. Figur 3.7 Molde pr fbricção dos corpos de prov entlhdos
Procedimento Experimentl 57 PUC-Rio - Certificção Digitl Nº 0412168/CA Figur 3.8 Punção utilizdo n compctção dos corpos de prov = 50 mm = 45 mm Figur 3.9 Esquem dos corpos de prov utilizdos nos ensios de flexão. 3.2. Ensios mecânicos Compressão Form relizdos ensios de compressão em compósitos de 6 e 14% de polp não refind, tendo sido ensidos cinco corpos de prov pr cd teor de polp, utilizndo-se strin gges tipo L pr determinção ds curvs tensão x deformção (xil, lterl e volumétric), onde s deformções xil ( ε ) e lterl ( ε l ) erm lids diretmente nos extensômetros e deformção volumétric ( ε V ), o coeficiente de Poisson ( υ ) e o módulo
Procedimento Experimentl 58 de elsticidde ( E ) em compressão obtidos trvés ds seguintes equções, referentes o comportmento liner elástico dos mesmos. ε = ε + 2ε (3.1) ν E v ε l l = (3.2) σ ε = (3.3) ε σ = E [(1 ν ) ε 2υε l )] (1 + υ)(1 2ν ) + (3.4) 3.2.1 Ensios de Flexão em corpos de prov não entlhdos Com o objetivo de determinr o comportmento em flexão dos compósitos de 6 e 14% de polp form relizdos ensios de flexão em três pontos (Fig 3.10), pr levntr s curvs de crg, P, versus deslocmento δ possibilitndo, ssim, determinção d crg limite de proporcionlidde dentro do regime liner elástico bem como crg últim P u e o cálculo do módulo de elsticidde. Pr tingir tis objetivos, utilizou-se um máquin servo-hidráulic Instron 5500R, dotndo-se velocidde de deslocmento do trvessão de 0.5 mm/min. O vlor do módulo de elsticidde E pôde ser clculdo prtir d relção seguir (Dos Anjos, 2002; Brescnsin, 2003; Fujiym, 1999) 3 ml E = (3.5) 3 4BW onde m é inclinção d linh ret correspondente curv P-δ, já corrigid.
Procedimento Experimentl 59 Figur 3.10 Ensio de flexão em corpo de prov não entlhdo Pr o cálculo d tensão máxim σ tunte no corpo de prov, correspondente um crg P, plicd dentro do regime liner elástico, utilizou-se relção 3PL σ = (3.6) 2 2BW onde P é crg máxim tingid e L distânci entre os poios. 3.2.2. Ensios de flexão em corpos de prov entlhdos O objetivo principl deste ensio (Fig 3.11 e 3.12), foi levntr curv P-δ, determinndo ssim o limite de proporcionlidde, bem como cpcidde portnte pr os compósitos de 6 e 14% de polp. A vlição do comportmento monotônico em flexão represent um etp necessári pr relizção dos ensios de fdig tnto pr os corpos de prov entlhdos como pr os não entlhdos, pois só trvés do levntmento ds curvs P-δ é que foi possível determinr os níveis de crregmento que form dotdos nos ensios de fdig. O ensio de flexão tmbém permite estimr tencidde à frtur dos compósitos entlhdos, clculndo-se áre sob curv de crg-deflexão té o nível de crregmento
Procedimento Experimentl 60 correspondente eventos específicos, tis como (inicio de fissurção, lcnce d crg últim.). Figur 3.11 Exemplo pr determinção do módulo de elsticidde em flexão (Dos Anjos, 2002). Figur 3.12 Ensio de flexão em corpo de prov com entlhe
Procedimento Experimentl 61 3.2.3. Ensio de Fdig Pr determinr o comportmento em fdig dos corpos de prov de 6% de polp não refind, form levntds s curvs de vid-fdig (S-N) pr corpos de prov sem e com entlhe e vlids influênci do nível de tensão plicdo n vid fdig pr ess microestrutur. Form ensidos 25 corpos de prov sem entlhe e 20 com entlhe. Os níveis de tensões dotdos configurm um crregmento que simul ensios de fdig de lto ciclo, um vez que esses níveis form mntidos bixo do limite elástico dos compósitos em questão. Atrvés ds curvs P-δ obtids do ensio monotônico dos corpos de prov obteve-se crg correspondente o limite de proporcionlidde, P p. Form escolhidos cinco níveis de crg máxim (P máx ) e crg mínim (P min ), com vlores inferiores P p. A crg médi, P m, definid pel médi ritmétic entre P máx e P mín, foi mntid constnte. Assim sendo, os corpos de prov form crregdos ciclicmente entre um crg máxim e um crg mínim de cordo com tbel bixo: Tbel 3.1 Crgs utilizds no ensio cíclico P m = 0.5 P p P máx (kn) P min (kn) 0.99 P p 0.01 P p 0.94 P P 0.06 P P 0.89 P P 0.11 P P 0.84 P P 0.16 P P 0.79 P P 0.21 P P
Procedimento Experimentl 62 A vid fdig pr s condições de crregmento indicd n tbel 3.1 foi então determind levntndo o número de ciclos, N, té flh dos corpos de prov, dotndose um freqüênci de crregmento de 30 Hz. 3.2.4. Ensio de crescimento de trinc Pr determinção d cinétic de crescimento de trincs pr os compósitos, é necessário obtenção ds curvs de tmnho d trinc () em função do número de ciclos de crregmento (N). Pr tingir tis objetivos form ensidos 2 corpos de prov pr cd microestrutur, utilizndo-se um máquin servo-hidrúlic Instron série 851 Plus, com célul de crg de 10 t e crregmento do tipo trção-trção. Com um tempo de cur de 180 dis os compósitos tiverm sus superfícies lixds, sendo posteriormente um de sus superfícies riscd cd 0,5 mm, com o objetivo de compnhr propgção d trinc. 3.3. Determinção ds curvs d/dn versus K Neste trblho form obtids s curvs d tx de crescimento de trincs de fdig no Estágio II em função d fix do ftor de intensidde de tensões K. Este intervlo pode ser clculdo prtir d expressão: P K = K máx K min = 1/ 2 BW f ( ) (3.7) W P = P máx - P mín (3.8) onde, P se refere fix de vrição d crg plicd, f é um função de /W. Nesse estágio cinétic de crescimento d trinc é express, mtemticmente em função de K de cordo com lei de Pris.
Procedimento Experimentl 63 Pr determinção ds curvs versus N, os corpos de prov form submetidos um crregmento cíclico com rzão de tensão constnte, onde s crgs máxim e mínim utilizds form definids bsendo-se nos resultdos de ensios monotônicos, com o objetivo de crir pré-trincs de fdig de comprimento 1,0 mm à frente do entlhe de cordo com norm ASTM E647-99. Um vez pré-trincdos, os corpos de prov de 6% e 14% de polp não refind form novmente submetidos crregmento cíclico pr observção do crescimento d trinc de fdig. Foi utilizd um lup cold o corpo de prov com umento de 30 vezes. Cd vez que trinc vnçv 0,5 mm, o crregmento er interrompido pr determinção do número de ciclos reltivo o seu crescimento. De posse d curv versus N, foi possível determinr tx de crescimento de trinc trvés d inclinção d ret tngente pr cd comprimento d trinc () e tmbém vrição do ftor de intensidde de tensões pr cd vlor de, de cordo com equção 3.7. 3.4. Análise Frctográfic e microestruturl A nálise microestruturl dos compósitos foi relizd trvés d utilizção de um microscópio de vrredur eletrônico (MEV), no Lbortório de Microscopi de Engenhri Metelúrgic d UFRJ. Atrvés d utilizção de lup estereográfic foi possível visulizr superfície de frtur dos compósitos, que form fotogrfdos, sem necessidde prévi de preprção. As mostrs utilizds no MEV, form obtids e preprds prtir dos corpos de prov ensidos em flexão. Pr nálise frctográfic, cortrm-se mostrs de (1,5 x 2) cm, que tiverm um fin cmd de ouro depositds em sus superfícies ntes de serem exminds.