Valorização da cinza de folha de bambu em biocompósitos para fibrocimentos e impressão 3D

Autor(es)

Maria Júlia Bassan de Moraes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Pirassununga.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Faculdade de Zootecnica e Engenharia de Alimentos (FZE/BT)
• Data de defesa: 2024-05-20

Membros da banca

João Adriano Rossignolo; Paulo Henrique Ribeiro Borges; Lourdes Soriano Martínez; Holmer Savastano Junior; Ronaldo Soares Teixeira

• Orientador: João Adriano Rossignolo; Mauro Mitsuuchi Tashima

Resumo

O estudo teve como objetivo unir avanço tecnológico com sustentabilidade ao avaliar a viabilidade de utilizar cinza de folha de bambu (CFB) como substituição parcial do cimento Portland (CP) e como fonte de sílica para a produção do ativador alcalino em materiais ativados alcalinamente (MAA). Além disso, buscando integrar o uso de resíduos agrícolas no setor da construção, a pesquisa investiga a viabilidade de incorporar a CFB em aplicações práticas, como fibrocimentos destinados a fins industriais e a impressão 3D. A incorporação de fibras PP e CFB resultou em aumento na demanda dágua, levando a uma maior porosidade e poros interconectados conforme o aumento do teor de água. No entanto, para formulações sem envelhecimento acelerado, as dosagens com substituição de 10% apresentaram uma melhora no comportamento mecânico em relação ao módulo de ruptura (MOR - 10,2%) e limite de proporcionalidade (LOP - 4,5%) em comparação com uma formulação sem CFB. Para os compósitos submetidos a envelhecimento acelerado, a formulação CPP1-BLA10 demonstrou propriedades mecânicas superiores. Houve melhorias em relação ao LOP, módulo de elasticidade (MOE), MOR e energia específica (EE) em comparação com CPP1 em 8,6%, 24,5%, 16,0% e 33%, respectivamente. O tempo ideal de forno para a produção do ativador usando CFB foi de 16 horas a 40 °C. Os testes de calorimetria isotérmica mostraram mudanças nas curvas com o aumento do teor de CFB, incluindo uma extensão do período de dormência e um deslocamento do segundo pico. Apesar da CFB causar uma desaceleração das reações, os MAAs com CFB alcançaram valores finais de calor acumulado mais altos do que NH (206 J/g). As formulações NH-BLA0.7, NH-BLA1.0 e NH-BLA1.3 obtiveram valores de 224 J/g, 244 J/g e 235 J/g, respectivamente. O tratamento de cura influenciou significativamente a resistência à flexão, com o tratamento W (imersão em água) apresentando a maior resistência (6,58 MPa). O aumento da relação SiO2/Na2O levou a uma melhoria mecânica significativa na resistência à compressão. Houve um aumento de 72,15% (NH-BLA1.3) em relação a formulação sem BLA. A formulação NH-BLA1.3 manteve a fluidez por 100 minutos em comparação com 5 minutos para NH. Embora NH-BLA1.0 tenha mostrado extrudabilidade adequada, são necessários ajustes para melhorar a capacidade construtiva. Testes mecânicos revelaram diferenças mínimas entre direções de carregamento. Dessa forma, o MAA impresso demonstrou baixa anisotropia e valores satisfatórios de resistência quando a CFB foi usada como fonte de sílica para ativadores, sugerindo seu potencial como alternativa aos ativadores comerciais apesar de seu processo de produção simples. A utilização de materiais sustentáveis, especialmente aqueles derivados da agroindústria, é crucial para o desenvolvimento civil. Apesar dos desafios enfrentados, esses materiais têm um grande potencial devido à sua disponibilidade local e produção em larga escala. Este estudo explorou as aplicações potenciais de um derivado de resíduos agrícolas, a CFB, demonstrando seu potencial como substituição parcial de CP e como fonte de sílica para a produção de ativadores alcalinos. Os resultados destacaram melhorias significativas de desempenho, destacando o grande potencial do uso de resíduos agrícolas na construção civil. (AU)

• Processo FAPESP: 19/11949-8 - Biocompósitos para impressão 3D: aproveitamento da cinza de folha de bambu em geopolímeros e matrizes cimentícias reforçados com fibra
• Beneficiário: Maria Júlia Bassan de Moraes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado