Efeito dos tratamentos a plasma e sol-gel em fibras de polipropileno na aderência sobre pasta de cimento

Abstract

O concreto tem dominado o mercado da construção civil por muito tempo, contudo com o avanço das tecnologias de construção mais complexas nasceu no mercado a necessidade de adicionar novas propriedades a este material. Com o propósito de modificar propriedades como controle de fissuras de retração, resistência à tração, resistência à flexão e ductilidade, muitas empresas adicionam fibras de diversas naturezas (metálicas, poliméricas e naturais) a uma matriz cimentícia. As propriedades finais do compósito são altamente dependentes da eficácia da ligação entre a matriz e o reforço. Uma ligação ineficiente promove uma transferência de carga pequena e consequentemente um compósito com baixas propriedades mecânicas (tração, compressão e flexão). Em uma situação extrema, a ausência total de ligação promove um vazio entre o reforço e a matriz, prejudicando em muito as propriedades finais do compósito. O presente trabalho tem como objetivo estudar o efeito dos tratamentos por descarga corona, plasma ao vácuo e sol-gel de TEOS sobre a fibra no comportamento mecânico do compósito de matriz cimentícia. Foram avaliados dois tratamentos sobre as fibras: plasma ao vácuo e descarga corona, seguido de um depósito de sol-gel de TEOS sobre o primeiro. Foi possível constatar que os tratamentos superficiais físicos foram eficientes na melhora da molhabilidade da fibra, reduzindo o ângulo de contanto com a água de 88 º para 54 º (descarga corona) e 33 º (plasma ao vácuo). Para a descarga corona, mesmo com aumento na energia superficial, observou-se uma redução da resistência média ao arrancamento em relação à fibra não tratada, esta redução foi de 0,33 MPa para 0,25 MPa, sendo esta atribuída ao excesso de tratamento. O tratamento plasma ao vácuo apresentou um leve incremento na sua resistência média ao arrancamento em relação à fibra não tratada, aumentando de 0,33 MPa para 0,35 MPa. Já com o tratamento sol-gel, a molhabilidade retornou à patamares semelhantes à fibra não tratada, de 80 º para 82 º. Para o arrancamento da fibra tratada por deposição sol-gel, houve uma redução na resistência média, 0,33 MPa para 0,31 MPa, todavia observou-se uma mudança expressiva no perfil de escorregamento da fibra, aumentando o estágio III de arrancamento.

Concrete has long dominated the construction market, however with the advancement of more complex construction technologies the need to add new properties to this material was needed. With the purpose of modifying properties such as control of retraction fissures, tensile strength, bending resistance and ductility, many companies add fibers of various natures (metallic, polymeric and natural) to a cementitious matrix. The final properties of the composite are highly dependent on the effectiveness of the link between the matrix and the reinforcement. An inefficient connection promotes a small load transfer and consequently a composite with low mechanical properties (traction, compression and bending). In an extreme situation, the total absence of connection promotes a void between reinforcement and matrix, greatly damaging the final properties of the composite. The present work aims to study the effect of corona discharge, vacuum plasma and TEOS sol-gel treatments on PP fiber on the pullout behavior of cementitious matrix composite. Two kinds of treatments on the fibers were evaluated: vacuum plasma and corona discharge, followed by a TEOS sol-gel deposit over the first. It was possible to verify that physical surface treatments were efficient in improving the wettability of the fiber, reducing the angle of contact with water from 88º to 54º (corona discharge) and 33º (plasma to vacuum). For corona discharge, even with an increase in surface energy, a reduction in the mean resistance to pullout was observed in relation to untreated fiber, this reduction was from 0.33 MPa to 0.25 MPa, which was attributed to overtreatment. Plasma vacuum treatment showed a slight increase in its average pullout resistance compared to untreated fiber, increasing from 0.33 MPa to 0.35 MPa. With the sol-gel treatment, the wettability returned to levels similar to untreated fiber, from 80 º to 82 º. For the pullout resistance of the fiber treated by sol-gel deposition, there was a reduction in the mean resistance, 0.33 MPa to 0.31 MPa, however, a significant change in the fiber slip profile was observed, increasing stage III of pullout.