Análise de tratamentos químicos em fibras de coco para uso em argamassas: avaliação das propriedades físico-mecânicas e microestruturais

Abstract

No Brasil, a indústria realiza a extração da fibra de coco triturando mecanicamente o mesocarpo fibroso onde a casca e o pó são retirados, e a fibra de coco é disponibilizada comercialmente. Diversas pesquisas estão sendo realizadas a fim de aproveitar as fibras de coco como reforço em materiais cimentícios. O presente estudo avaliou o efeito de três tratamentos químicos: o primeiro tratamento com o uso do hidróxido de sódio 5% p/p (considerando duas variações de tempo: 1h e 2h) e o ácido oxálico com a mesma concentração e tempo de exposição. O terceiro tratamento é composto por bicarbonato de sódio 10% p/p (considerando a variação do tempo em 120h e 168h). Foram realizadas investigações referentes aos teores de extrativos, lignina, hemicelulose e celulose, resistência à tração, módulo de elasticidade, alongamento na ruptura, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ângulo de contato por meio do método da gota séssil, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e análise termogravimétrica. Após os tratamentos químicos foram realizadas diferentes misturas de argamassas com teores de 1 e 2% de fibra de coco sobre a massa de cimento. A partir disso, foram realizados os ensaios de resistência à compressão e tração, absorção de água por capilaridade e carbonatação acelerada. Além de ensaios de micro tomografia de raios-x e microscopia eletrônica de varredura. Os melhores resultados foram obtidos pelo tratamento com ácido oxálico por uma hora, que promoveu um aumento de 22,9% na resistência à tração em comparação com a fibra não tratada. O aumento da rugosidade da fibra devido ao uso de tratamentos químicos pode promover uma melhor interação com a pasta de cimento e ser utilizada como reforço em matrizes cimentícias.

In Brazil, the industry extracts coir fiber by mechanically crushing the fibrous mesocarp, from which the husk and powder are removed, and the coir fiber is made commercially available. Several studies are being carried out to use coir fibers as reinforcements in cementitious materials. The present study evaluated the effect of three chemical treatments: the first treatment using 5% w/w sodium hydroxide (considering two time variations: 1h and 2h), oxalic acid with the same concentration and exposure time. The third treatment consisted of 10% w/w sodium bicarbonate (with a time variation of 120h and 168h). Investigations were carried out into extractive, lignin, hemicellulose and cellulose content, tensile strength, modulus of elasticity, elongation, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), contact angle using the sessile drop method, atomic force microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and thermogravimetric analysis. After the chemical treatments, different mortar mixes were made with 1 and 2% coir fiber content in the cement paste. Compressive and tensile strength tests, capillary water absorption and accelerated carbonation were then carried out. X-ray micro tomography and scanning electron microscopy tests were also carried out. The best results were obtained by treating the fiber with oxalic acid for one hour, which led to a 22.9% increase in tensile strength compared to the untreated fiber. The increase in fiber roughness due to the use of chemical treatments can promote better interaction with the cement paste and be used as reinforcement in cementitious matrices.