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BIBLIOTECA DO INSTITUTO DE QUÍMICA
UNICAMP

 
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
 
Autora: Segre, Nádia Cristina
Título: Avaliação da Estabilidade de Fibras de Polipropileno em Meios Agressivos aos Materiais a Base de Cimento
Ano: 1995
Orientadora: Profa. Dra. Inés Joekes
Departamento: Físico-Química
Palavras-chave: --
Resumo: O uso de fibras de polipropileno em materiais a base de cimento tem sido ampliado nos últimos anos, a princípio, em substituição ao uso de fibras minerais e metálicas, mas também como método alternativo para melhorar as propriedades mecânicas do concreto. Este trabalho visou avaliar a estabilidade de fibras de polipropileno submetidas a meios agressivos aos materiais a base de cimento, monitorando-se as variações da massa molar por medidas viscosimétricas e a formação de produtos de degradação por microespectroscopia no infravermelho. Foram utilizados banhos de água de cimento, ácido sulfúrico 10M,1M e 0,1M, NaOH 0,1M, água do mar sintética concentrada e água (controle). Fibras expostas ao ultravioleta, usando-se lâmpada de vapor de mercúrio sem a camisa externa, foram utilizadas para se obter máxima degradação, nas condições de realização do experimento. Para o índice de carbonila obteve-se um valor máximo aproximado de 0,9; para o índice de hidroxila, de 3 e para a razão entre a área da região de 1672 a 1540cm e a área da banda de referência, de 1. A análise viscosimétrica das fibras irradiadas mostrou uma diminuição da massa molar do polímero; para tempo de irradiação zero (controle) v = 134±3kg.mol, para tempo de irradiação de 24h v = 37±1 kg.mol e para 72h v = 0,23±0,20 kg.mol. A análise microespectroscópica no infravermelho das fibras submetidas a todos os banhos agressivos mostrou mudanças na área da banda a 1746cm, atribuída a grupos carbonila e quantificada por cálculos de índices de carbonila (I.C.), e na área da região de 1718 a 1524 cm, atribuída a uma mistura de outros produtos de degradação e quantificada por cálculos de índices de outros produtos (I.O.), indicando processo degradativo diferente do das fibras irradiadas com U.V. Estatisticamente, existe degradação significativa, com formação de carbonila, em relação ao controle (I.C.0,10), nas fibras expostas por 230 dias a água de cimento (I.C.0,20), ácido sulfúrico 10M (I.C.0,15), 1M (I.C.0,14), 0,1M (I.C. 0,16), NaOH 0,1M (I.C.0,15) e água do mar sintética (I.C.0,15), na temperatura de 4°C. Na temperatura ambiente, degradação foi observada nas fibras deixadas em água de cimento (I.C.0,17), ácido sulfúrico 1M (I.C.0,17), 10M (I.C.0,15) e NaOH 0,1M (I.C.0,15). Degradação significativa, com formação de outros produtos de degradação, foi observada somente nas fibras deixadas em água de cimento (I.O.0,40), ácido sulfúrico 0,1M (I.O.0,38), 1M (I.O.0,23) e NaOH 0,1M (I.O.0,28), na temperatura de 50°C, quando comparados com o controle (I.O.0,04). De maneira geral pode-se dizer que a água de cimento concentrada é o banho mais agressivo para as fibras de polipropileno, comparando-se com os demais banhos agressivos, sendo necessários estudos de envelhecimento acelerado das fibras no concreto para concluirmos sobre a viabilidade do seu uso em materiais a base de cimento.
Abstract: The use of polypropylene fibers in cement based materials has increased in the last years as a substitute for mineral and metallic fibers and as an alternative method to improve the mechanical properties of concrete. This work evaluated the stability of polypropylene fibers in aggressive environments to cement based materials by monitoring average molecular weight changes through viscosimetry and degradation products formation through infrared microspectroscopy. The aggressive baths used were cement with water, sulfuric acid 10M, 1M and 0,1M, NaOH 0,1M, synthetic sea water and water(control). Ultraviolet irradiated fibers were used to obtain maximum degradation, for this work conditions. A maximum value of 0,9 was obtained for carbonyl index, 3 for hidroxyl index and 1 for the rate between region area for 1672cm to 1540 cm and reference area. Irradiated fibers viscosimetric analysis showed a decrease in average molecular weight. For zero irradiation time v = 134±3kg.mol, for 24h irradiation time v = 37±1 kg.mol and for 72h v = 0,23±0,20 kg.mol. The infrared microspectroscopy analysis of the fibers left in aggressive baths showed changes in the 1746cm band (carbonyl groups) quantified by carbonyl index (C.I.). Changes in the 1718 to 1524 cm region (other degradation products) were observed and quantified (O.I.). These changes point to a different degradation path with respect to U.V. irradiation. Carbonyl products formation were observed in fibers left for 230 days in cement with water (C.I.0,20), sulfuric acid 10M (C.I.0,15), 1M (C.I.0,14), 0,1M (C.I. 0,16), NaOH 0,1M (C.I.0,15) and synthetic sea water (C.I.0,15), at 4°C (control: C.I.0,10). At ambient temperature, carbonyl products were observed in fibers left in cement with water (C.I.0,17), sulfuric acid 1M (C.I.0,17), 10M (C.I.0,15) and NaOH 0,1M (C.I.0,15). Other degradation products were formed in fibers left in cement with water (O.I.0,40), sulfuric acid 0,1M (O.I.0,38),1M (O.I.0,23) and NaOH 0,1M (O.I.0,28), at 50°C, with respect to the control (O.I.0,04). In general, cement with water is the most aggressive environment for polypropylene fibers, among the baths studied. Accelerated aging studies of the fibers in concrete are necessary to conclude about their use in cement based materials.
Arquivo (Texto Completo): vtls000085515.pdf ( tamanho: 3,75 MB )

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