Curative composites reinforced with curauá fibers (Ananas erectifolius) impregnated with active silica

Vegetal fibers are an alternative for reinforcement in cementitious mortars, unlike the synthetic fibers, they are renewable, biodegradable and low cost. The great limitation of these composites concerns the low durability of the fibers inserted in the cementitious matrix. Therefore, the present research aim to analyze the properties of reinforced mortars with curaua fibers previously impregnated with silica fume. The mix design ratio of the composites was determined with a pilot study. The composites were prepared with mix design ratio 1:3:0.61 and with addition of 2% fibers with 25 mm length. Six families were molded using CP-IV cement and CP-II E. The properties of the composites were verified at 28 days and after natural aging at 180 and 270 days. The characteristics of the curaua fiber used were: density of 1.33 g/cm³, tensile strength of 422.89 MPa and modulus of elasticity of 28.83 GPa. For compressive strength, the composites fibers previous treatment provided a better result than that obtained for mortars with natural fibers. For the tensile strength, inclusion of fibers provided the desired reinforcement improving this property in 45 %. The modulus of elasticity indicated that the addition of the fibers reduced the stiffness of the material. For flexural strength the composite AFCS:IV showed a 57.95 % increase compared to the reference, but it was identified with the natural aging the decrease of the resistance for composites with untreated fibers. The proposed treatment was effective to preserve the toughness of the composites after natural aging. Due to the composites X-ray diffraction, it was verified that the previous treatment of the fibers was effective in limiting the formation of the portlandite in the matrix. This corroborates with micrographs of the mortars, where degradation signals were identified in composites with untreated fibers, while the previously treated fibers remained intact even after natural aging. Thus, it can be considered that the impregnation of the fibers with silica fume improved the properties of the composites and increased the durability of the curaua fibers.As fibras vegetais são uma alternativa para o reforço de argamassas cimentícias, uma vez que, diferentemente das fibras industrializadas, são renováveis, biodegradáveis e de baixo custo. A grande limitação desses compósitos diz respeito a baixa durabilidade das fibras inseridas na matriz cimentícia. Por isso, a presente pesquisa teve como objetivo analisar as propriedades de argamassas reforçadas com fibras de curauá previamente impregnadas com sílica ativa. O traço dos compósitos foi determinado por meio de um estudo piloto, foi utilizado o traço 1:3:0,61 e adição de 2% de fibras com 25 mm de comprimento. Foram moldadas seis famílias, empregando o cimento CP-IV e o CP-II E. Foi verificada as propriedades dos compósitos aos 28 dias e após o envelhecimento natural aos 180 e 270 dias. As características das fibras de curauá utilizadas foram: massa específica de 1,33 g/cm³, resistência à tração de 422,89 MPa e módulo de elasticidade de 28,83 GPa. Para os compósitos, quando avaliada a resistência à compressão, o tratamento prévio das fibras propiciou melhor resultado do que aquele obtido para as argamassas com fibras in natura. Para a resistência à tração, a inclusão das fibras de curauá proporcionou o reforço desejado melhorando essa propriedade em cerca de 45%. O módulo de elasticidade indicou que a adição das fibras reduziu a rigidez do material. Para a flexão, a adição das fibras impregnadas proporcionou um incremento máximo na resistência de 57,95% em relação à referência, porém foi identificado com o envelhecimento natural o decréscimo da resistência para compósitos com fibras in natura. O tratamento proposto foi eficaz em preservar a tenacidade dos compósitos após o envelhecimento natural. Pelos difratogramas das argamassas, verificou-se que a impregnação das fibras foi eficiente em limitar a formação da portlandita na matriz. Isso corrobora com as micrografias das argamassas, onde foi identificado sinais de degradação nos compósitos com fibras in natura, enquanto que as fibras previamente tratadas se mantiveram intactas mesmo após o envelhecimento natural. Dessa forma, pode-se considerar que a impregnação das fibras com sílica ativa melhorou as propriedades mecânicas dos compósitos e aumentou a durabilidade das fibras de curauá