Skip navigation

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38036
Tipo: Tese
Título: Efeito de fibras de sisal em compósitos cimentícios impressos em 3D submetidos a elevadas temperaturas
Autor(es): Medeiros, Fernanda Karolline de
Orientador: Anjos, Marcos Alyssandro Soares dos
Membro da Banca: Dutra, Ricardo Peixoto Suassuna
Membro da Banca: Campos, Liszandra Fernanda Araújo
Membro da Banca: Nóbrega, Aline Figueirêdo da
Membro da Banca: Bezerra, Ulisses Targino
Resumo: Compósitos cimentícios impressos em 3D (3DP-CC) apresentam problemas de delaminação e aderência entre camadas quando submetidos à elevadas temperaturas. O objetivo deste estudo é desenvolver compósitos cimentícios para impressão 3D com fibras de sisal (3DP-SFCC) e avaliar experimentalmente o impacto de elevadas temperaturas no comportamento mecânico, físico e microestrutural de espécimes impressos e moldados. Foram, então, produzidos 3DPSFCC com construtibilidade adequada ao sistema de impressão por extrusão, utilizando fibras de sisal com comprimentos de 6 e 12 mm, nas proporções volumétricas de 0,5 e 1,0 %, em composições contendo fíler calcário e metacaulim. A capacidade de extrusão, as propriedades reológicas e de resistência verde foram avaliadas e as propriedades físicas, mecânicas e microestruturais foram investigadas antes e após a exposição a 200, 400, 600 e 800 °C. A propagação de calor através dos compósitos impressos foi avaliada por meio de termopares instalados em oito pontos distintos de blocos aquecidos a 400 e 600 °C. A incorporação das fibras de sisal aumentou a resistência verde e reduziu o desempenho mecânico do 3DP-SFCC não aquecido no estado endurecido. Entretanto, em elevadas temperaturas os testes mostraram que as fibras de sisal impedem a perda de aderência entre camadas até 400 °C, enquanto na mesma temperatura a aderência das misturas sem fibras diminui ≈37 %. As fibras de sisal reduziram significativamente as perdas de resistência à compressão com o aquecimento. Entre a temperatura ambiente e 600 °C, a resistência à compressão reduziu 34 % em REF-C e apenas 0,3 % em SF05%12 na direção Y. Os danos provocados pelo aquecimento foram mitigados, especialmente com a utilização de fibras de 12 mm, e o impacto do aquecimento na anisotropia gerada pelo processo de impressão 3D foi diminuído, reforçando que o 3DP-SFCC apresenta melhor comportamento em ambientes propensos a temperaturas elevadas. A incorporação das fibras de sisal alterou a propagação de calor através dos compósitos impressos, modificando a passagem preferencial do calor da região entre camadas para a região da camada, diminuindo o gradiente térmico através do material e minimizando seus impactos.
Abstract: When exposed to high temperatures, 3D-printed cementitious composites (3DP-CC) often exhibit delamination and poor interlayer bonding. This study aims to develop a 3D-printable cementitious composite reinforced with sisal fibers (3DP-SFCC) and to experimentally evaluate the impact of elevated temperatures on the mechanical, physical, and microstructural behavior of both printed and cast specimens. The 3DP-SFCC mixtures were developed with appropriate buildability for extrusion-based printing systems, incorporating sisal fibers of 6 mm and 12 mm in length at volumetric contents of 0,5% and 1,0%. The mixes also included limestone filler and metakaolin. Extrudability, rheological properties, and green strength were evaluated, and physical, mechanical, and microstructural properties were assessed before and after exposure to 200, 400, 600, and 800 °C. The heat propagation through the printed composites was evaluated using thermocouples installed at eight different points of blocks heated to 400 and 600 °C. Incorporating sisal fibers improved green strength but reduced the mechanical performance of unheated 3DP-SFCC in the hardened state. However, at high temperatures, tests demonstrated that sisal fibers prevented interlayer adhesion loss up to 400 °C, while fiber-free mixtures showed a ~37% reduction in interlayer adhesion at the same temperature. Sisal fibers significantly reduced the losses in compressive strength with heating. Between room temperature and 600 °C, the compressive strength decreased by 34% in REF-C and by only 0.3% in SF05%12 in the Y direction. The damage caused by heating was mitigated, especially with the use of 12 mm fibers, and the impact of heating on the anisotropy induced by the 3D printing process was reduced, reinforcing that 3DP-SFCC exhibits improved performance in environments prone to elevated temperatures. The incorporation of sisal fibers altered the heat propagation through the printed composites, modifying the preferential heat transfer path from the interlayer region to the intralayer region, thereby reducing the thermal gradient across the material and minimizing its effects.
Palavras-chave: Engenharia de materiais
Impressão em concreto
Fibra de sisal
Extrudabilidade
Elevadas temperaturas
Aderência entre camadas
Concrete printing
Sisal fiber
Extrudability
High temperature
Adhesion between layers
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Materiais
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/38036
Data do documento: 31-Out-2025
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
FernandaKarollineDeMedeiros_Tese.pdf11,25 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons