BR102020007999A2

BR102020007999A2 - Processo de beneficiamento, homogeneização e mistura da fibra natural de açaí (euterpe oleracea) para reforço e confecção de composíto cimentício

Info

Publication number: BR102020007999A2
Application number: BR102020007999-9A
Authority: BR
Inventors: Afonso Rangel Garcez De Azevedo; Markssuel Teixeira Marvila; Daiane Cecchin; Dirlane De Fátima Do Carmo; Jônathas Malaguth Costa
Original assignee: Afonso Rangel Garcez De Azevedo; Markssuel Teixeira Marvila; Daiane Cecchin; Dirlane De Fátima Do Carmo; Jônathas Malaguth Costa
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2021-11-03

Abstract

processo de beneficiamento, homogeneização e mistura da fibra natural de açaí (euterpe oleracea) para reforço e confecção de composíto cimentício. a atual invenção apresenta um material composto produzido com matriz cimentícia constituída de cimento, cal e areia e reforçado com fibras dispersas de açaí tratadas com solução de naoh, uma fibra natural identificada cientificamente como euterpe oleracea. as características deste material composto, especificamente conhecido como um compósito, são tais que o tornam tecnologicamente e economicamente vantajoso para utilização como material de reforço e recuperação de fachadas de edificações. este compósito permite substituir materiais comerciais com alto valor agregado normalmente empregados na construção civil de todo o mundo, como os adesivos a base epóxi. a presente invenção descreve ainda detalhes técnicos relevantes para o beneficiamento completo da fibra natural e a produção do compósito incluído a dosagem dos materiais constituintes, instrumentos utilizados e condicionantes do processo.

Description

PROCESSO DE BENEFICIAMENTO, HOMOGENEIZAÇÃO E MISTURA DA FIBRA NATURAL DE AÇAÍ (EUTERPE OLERACEA) PARA REFORÇO E CONFECÇÃO DE COMPOSÍTO CIMENTÍCIO

Campo da Invenção

[001] A presente invenção descreve um material composto, tecnicamente conhecido como compósito, obtido por reforço de fibra tratada de açaí, produzido a partir de uma fibra natural, Euterpe oleracea, dentro de matriz de cimento e cal. Este compósito tem características adequadas para aplicação em reforço e recuperação de fachadas de edificações. A presente invenção revela também o processamento da fibra e a fabricação da argamassa.

Antecedentes da Invenção

[002] Materiais compostos de matriz cimentícia reforçada com fibras naturais, produzidos a partir de diversas fibras, vem sendo utilizados desde a metade do século 20 em setores industriais como o da construção civil, para aplicações em concretos. Entretanto, não há registro de utilização em reforços de fachadas com a utilização da fibra tratada de açaí.

[003] No reforço de estruturas e fachadas são utilizados materiais comerciais a base de resina epóxi com média viscosidade, que tem elevado custo e aumentam as emissões de CO2.

[004] Isoladamente, materiais compostos cimentícios reforçados com fibras naturais não possuem desempenho satisfatório para construção civil. Entretanto, o processo de beneficiamento proposto e tratamento superficial da fibra possibilita seu uso e atendimento aos padrões tecnológicos normativos.

[005] O documento KR100887460-B1 (Coreia do Sul, 2000) descreve um "material de construção compósito compreendendo um núcleo leve e um material de superfície de fibrocimento fino de um lado do núcleo e um segundo material de superfície do outro lado. O material da superfície do cimento de fibra bruta é de preferência moldado pelo método de desidratação da pasta para formar uma folha em um estado queimado e não curado antes da fabricação do material compósito. O material de construção compósito é de preferência montado em um estado não curado e depois curado”. Embora trate de compósito reforçado com fibra natural, não há indicação para uso em reparo de fachadas e utilizada outros critérios de produção.

[006] O documento US6527849-B2 (EUA, 2001) descreve um "reforço de materiais a base de concreto e polímero com fibras ocas inorgânicas e orgânicas, mantendo o agente modificador nas fibras até que ocorra a liberação seletiva nesta, sendo capazes de um autorreparo e correção de microfissuras”. Entretanto, o compósito neste caso utiliza fibras de tipologias diferentes para a finalidade de reparo.

[007] O documento US9028606-B2 (EUA, 2009), descreve um "produto composto cimentício extrudado que pode funcionar como substituto de pedra e materiais sólidos de superfície, como granito, mármore e pedra de engenharia”. Diferente da presente invenção, utilizou-se várias fibras para utilização em substituição em pedras e não em fachadas.

[008] O documento de patente PI BR102013020050-A2 (Brasil, 2013) descreve um "processo de preparação de compósito de fibra de coco-cimento com fins construtivos que confere propriedades adequadas de resistência mecânica e economia para ser usado na fabricação de materiais construtivos”, contudo não trata a fibra, podendo inviabilizar algumas aplicações.

[009] Nenhum dos documentos de patente mencionados acima se assemelha à presente invenção pois não tratam especificamente de compósito reforçado utilizando fibra natural ou tratada de açaí.

Sumário da Invenção

[0010] O objetivo geral da invenção é produzir um material compósito de cimento e cal reforçado com fibra natural, a ser utilizado pela primeira vez como reforço e recomposição de fachadas de edificações.

[0011] O objetivo específico é fabricar argamassas adicionadas em 3 % de massa de cimento com a fibra natural de açaí tratada com solução de NaOH, aleatoriamente distribuído.

[0012] A fabricação das argamassas com fibra de açaí é feita em uma argamassadeira, em processo de mistura planetário, com temperatura ambiente controlada em 23ºC. Após a retirada a argamassa e lançada no molde prismático metálico e adensada em mesa de abatimento, os corpos de prova são submetidos a cura ambiente a 23ºC de temperatura ambiente.

[0013] É objetivo final desta invenção é o uso da argamassa reforçada com fibra de açaí para reforço e recomposição de fachadas de edificações em ambientes de baixa e média agressividade.

Breve Descrição das Figuras

[0014] A Figura 1 ilustra a fibra natural do açaí, após o processo de separação do caroço, sendo este o material tratado e incorporado a argamassa para reforço. A figura 2 ilustra o molde prismático metálico utilizado para moldar as argamassas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0015] Os materiais empregados nesta invenção correspondem a: (i) cimento Portland do tipo II, denominado de CP II-E32; (ii) cal hidratada do tipo III, CH-III; (iii) fibra de açaí encontrado com grande facilidade na região norte do Brasil; (iv) areia de rio média segundo ABNT.

[0016] A fabricação do corpo de prova do compósito é feita em um molde metálico, ilustrado na Figura 2, dividida em três partes iguais com base metálica rígida.

[0017] O molde de aço descrito no item [0016] é produzido sob encomenda em oficina mecânica especializada, encontrada em qualquer grande cidade do país.

[0018] Para facilitar a desmoldagem do corpo de prova de argamassa é utilizada, antes do processo, vaselina liquida, disponível no Brasil, aplicada nas superfícies internas do molde.

[0019] O processo de beneficiamento da fibra natural consiste em separar as fibras naturais do caroço do açaí utilizando peneira com malhas de aço e separação manual, lavar as fibras em água corrente e secar em uma estufa com temperatura controlada de 60 ºC, submergir as fibras naturais em solução de NaOH durante um período de 30 minutos a uma temperatura ambiente de 23 ºC, neutralizar com HCl até que o pH da solução se aproxime de 7, lavar novamente em água corrente e secar em temperatura ambiente de 23 ºC e homogeneizar as fibras utilizando um peneiramento médio por um período de 10 minutos.

[0020] A proporção dos materiais da argamassa em massa é de 1:1:6 (cimento: cal: areia), sendo adicionada 3% de massa de fibra tratada com NaOH em relação a massa de cimento. A quantidade de água é de 1,5 em relação a massa de cimento.

[0021] Após o beneficiamento das fibras adicionar na cuba da argamassadeira, após a adição da mistura granulada composta de cimento, cal e agregado miúdo, e antes da colocação da água. O tempo de mistura total deve ser controlado em 25 minutos. As fibras são dispostas aleatoriamente.

[0022] Após o preenchimento do molde com fibra dispersa de açaí com a argamassa, é colocada sob mesa de abatimento, onde são lançadas 30 quedas em 30 segundos. A mesa de abatimento é normatizada no Brasil para ensaios de argamassa, sendo facilmente encontrada no mercado para aquisição.

[0023] Em seguida os corpos de prova são mantidos a temperatura ambiente de 23ºC por 48 horas no molde.

[0024] Após as 48 horas são desmoldados. O desmoldamento do corpo de prova é realizado por ação inversa dos moldes, com cuidado e pericia, além da retirada de parafusos e suportes das paredes laterais.

[0025] Logo após continuam em cura a uma temperatura ambiente de 23ºC até atingir um período total de 28 dias após a confecção.

Uso do Compósito em Recuperação e Reforço de Fachadas

[0026] O material compósito cimentício reforçado com fibra de açaí tem como principal finalidade o uso no lançamento horizontal de argamassa, de forma manual, visando a recuperação e reforço de fachadas de edificações. Esta recuperação é possível em fachadas com espessuras das camadas de argamassa de até 20 mm.

[0027] O sistema de fachadas é composto por variadas camadas, como chapisco, emboço e reboco, sendo que a camada desenvolvida nesta patente é a responsável pela porção exterior.

[0028] A aplicação de compósitos de argamassas em fachadas tem a função de proteger o substrato cerâmico e propiciar conforto térmico e acústico das edificações.

[0029] O reforço se dá pela distribuição das tensões internas do compósito e preenchimento dos poros internos, aumento a resistência mecânica e reduzindo a absorção de água.

[0030] A quantidade de 3% de fibra de açaí em relação a massa de cimento é suficiente para evitar a formação de fissuras, além de aumentar a durabilidade de revestimentos externos devido ao processo de tamponamento interno dos poros e do tratamento superficial das fibras.

[0031] O desempenho da camada externa de argamassa reforçada com fibra de açaí tratada é comparável ao uso de materiais comerciais a base de resina epóxi, que são muito mais caros e ambientalmente danosos.

Claims

Material composto caracterizado por uma argamassa a base de cimento e cal reforçada com fibra.
Material composto da reivindicação 1 é, em termos de engenharia, caracterizado por um compósito pelo fato de ter boa adesão da fase dispersa, que é uma fibra natural, e a matriz cimentícia como fase contínua.
Compósito indicado na reivindicação 1 e 2 são caracterizados pelo processo de uma matriz de cimento incorporada com 3 % em massa de cimento com a fibra natural de açaí tratada com solução de NaOH.
Processo de beneficiamento caracterizado por um preparo do compósito descrito na reivindicação 3 compreende as seguintes etapas: Separar as fibras naturais do caroço do açaí utilizando peneira com malhas de aço e separação manual, lavar as fibras em água corrente e secar em uma estufa com temperatura controlada de 60 ºC, submergir as fibras naturais em solução de NaOH durante um período de 30 minutos a uma temperatura ambiente de 23 ºC, neutralizar com HCl até que o pH da solução se aproxime de 7, lavar novamente em água corrente e secar em temperatura ambiente de 23 ºC, homogeneizar as fibras utilizando um peneiramento médio por um período de 10 minutos, adicionar a fibra na cuba da argamassadeira, após a adição da mistura granulada composta de cimento, cal e agregado miúdo, e antes da colocação da água.
Os detalhes do processamento da reivindicação 4 são caracterizados por: Processar a fibra de modo continuo e com controle de parâmetros de temperatura e pH da solução, controlar o tempo de mistura da argamassa, que deve ser de 25 minutos no total, sendo que a adição da fibra deve ser feita imediatamente após a colocação da massa granulada.
O processo caracterizado pelas reivindicações 3 a 5 permite fabricar corpos de prova prismáticos de 40 mm de largura, 40 mm de altura e 160 mm de comprimento em moldes de aço especificados para tal.
O processo caracterizado pela reivindicação 5 consiste no processamento da fibra natural com tratamento superficial para aplicações em argamassas.
A argamassa a base de cimento e cal reforçada com a fibra do açaí é caracterizado pelo reforço de fachadas de edificações de até 20 mm de espessura em ambientes sem elevada carga poluidora, podendo ser aplicada em locais litorâneos.
O reforço ao compósito cimentício, caracterizado pela adição da fibra tratada de açaí da presente invenção está incorporada ao longo do processo de mistura mecanizada dos componentes da argamassa, responsável por melhorar o preenchimento interno da matriz e absorver tensões externas das fachadas.
Compósito cimentício reforçado com fibra de açaí caracterizado pela função de preencher vazios e defeitos de fachadas de edificações em ambientes de baixa e média agressividade ambiental, incluindo os litorâneos.