cap49 - Fibras vegetais como material de construção

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Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
Vahan Agopyan – Escola 
Politécnica da USP
Holmer Savastano Jr. – Fac. de 
Zootec. e Enga. Aliment. da USP
Fibras vegetais como material de construção
Capítulo 49
Livro: Materiais de Construção Civil 
Organizador/Editor: Geraldo C. Isaia
• São materiais polifásicos, distinguindo-se duas fases
básicas, as fibras e a matriz em que as fibras estão
embebidas;
• A função principal das fibras é a de ser reforço mecânico
da própria matriz;
• Com a adição de fibras nas matrizes, é possível melhorar
as suas propriedades mecânicas, como a resistência à
tração, à flexão e ao impacto;
• Normalmente, o volume de fibras, com exceção às de
amianto, adicionado às matrizes frágeis é em valor inferior
a 3%.
Materiais reforçados com fibras
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O uso de fibras vegetais
• Dezenas de grupos de pesquisa, notadamente de países
em desenvolvimento, lançaram-se no estudo de
fibrocimentos com fibras vegetais, abundantes nos seus
países e bem mais econômicas e disponíveis do que as
fibras artificiais;
• As fibras mais estudadas são as de bambú, sisal, coco,
bagaço de cana, juta, madeira e outras plantas africanas;
• Um emprego comercial de sucesso, inclusive no Brasil , é
o resultante dos estudos de materiais cimentícios
reforçados com polpa de celulose.
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Durabilidade das fibras vegetais
• A durabilidade é a propriedade básica para viabilizar o
emprego de fibras vegetais na Construção Civil;
• As fibras vegetais fragilizam-se ao longo do tempo,
devido à sua decomposição em meio alcalino, no caso, a
água contida nos poros das matrizes com cimento;
• O constituinte principal das fibras é a celulose, que forma
as microfibrilas, as quais, por sua vez, servem de reforço a
uma matriz composta, principalmente, por lignina e
hemicelulose;
• A degradação das fibras vegetais em meio alcalino deve-
se, principalmente, à decomposição química da lignina e
da hemicelulose.
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Como melhorar a durabilidade das fibras 
vegetais
• empregar feixes em vez de filamentos;
• impregnar as fibras com agentes bloqueadores das
reações de decomposição;
• impregnar as fibras com agentes repelentes à água;
• aplicar simultaneamente os agentes bloqueadores e os
repelentes;
• impermeabilizar a matriz, por agentes internos ou
externos;
• reduzir a alcalinidade da matriz, para que a água dos
poros tenha um pH inferior a 9;
• impregnar a fibra e atuar na matriz.
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As fibras vegetais do Brasil
• O Brasil, com exceção da região Sul, é recoberto por uma
vegetação que pode produzir fibras em larga escala;
• Para selecionar, leva-se em conta:
• o comportamento mecânico (resistência à tração, módulo de
elasticidade e alongamento na ruptura),
• as características físicas (massa específica e absorção de
água),
• as relações entre as dimensões (comprimento e seção
transversal),
• a adequação ao clima para facilidade de produção e
• a durabilidade em ambiente natural.
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Fibras vegetais nacionais com uso potencial 
na Construção Civil
Nome
vulgar
Nome
botânico
Parte da
extração
Massa
espec.
(kg/m3)
Absorção
máxima
(%)
Alongam. 
na 
ruptura 
(%)
Resis. à 
tração 
(MPa)
Módulo
de
elastic.
(GPa)
Bambu Bambusa
vulgaris S.
Caule 1158 145 3,2 73 a 505 5,1 a 24,6
Celulose
(papel-
imprensa)
Pinus
elliottii
(princ.)
Caule 1200 a 
1500
400 Nd 300 a 500 10 a 40
Coco Cocos
nucifera L.
Fruto 1177 93,8 23,9 a
51,4
95 a 118 2,8
Juta Corchorus
capsulanis
L.
Caule Nd 214 3,7 a 6,5 230 nd
Malva Urena
lobata L.
Caule 1409 182,2 5,2 160 17,4
Piaçava Attalea
funifera M.
Folha 1054 34,4 a 108 6 143 5,6
Sisal Agave
sisalana
P.
Folha 1370 110,0 4,9 a 5,4 347 a 378 15,2
Com base em compilações feitas por Agopyan
e Savastano Jr. (1998) e Tolêdo Filho (1997).
Quadro 1
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Fibras de coco
• O coqueiro é cultivado
comercialmente no Brasil;
• As fibras tem, relativamente,
baixo teor de celulose, mas a
sua estrutura é fechada,
conforme a figura ao lado;
• Comprimento varia de 10 a
200 mm e diâmetro médio de
0,3 mm.
Figura 1 – Fibra de coco
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Fibras de sisal
• A planta de sisal mais
comum no Brasil é a Agave
sisalana Perrine, pela
facilidade de obtenção de
fibras de suas folhas;
• Dentre as fibras vegetais
estudadas, as de sisal são
consideradas como as de
melhor resistência mecânica,
com exceção das de bambu;
• Apesar do teor alto de
celulose e baixo de lignina,
as fibras de sisal têm baixa
resistência ao meio alcalino.Figura 2 – A estrutura tubular das fibras de sisal
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• Papel desagregado:
• Redução dos custos e
emprego de sub-produtos;
• O papel-imprensa foi o
estudado por não conter cola
e desagregar mais fácil com
água
• Fibras de bambú:
• Planta comum no Brasil;
• As fibras representam de
60% a 70% do bambu, em
massa, e são concentradas
na parte externa do colmo;
• As propriedades mecânicas
dessas fibras são excelentes
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Compatibilidade física das fibras vegetais 
com a matriz
•Figura 3 – Microscopia eletrônica de varredura, imagem por elétrons retroespalhados. Compósito com fibras 
de malva. 1: fibra descolada da matriz; 2: macrocristal de hidróxido de cálcio e 3: microfissuras
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Componentes para edificações
Figura 4 - Moldagem das telhas de argamassa de cimento Portland reforçada com fibras de coco (CEPED, 1985).
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Componentes para edificações
Figura 5 – Passeio coberto com o telhão construído na década de 1980 na antiga sede do Ceped, em Camaçari, 
BA (fotografia: Holmer Savastano Jr., ago. 2006).
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Componentes para edificações
Agopyan; Jr. (1997)
Figura 6 – Seção dos painéis reforçados com fibras de coco.
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Componentes para edificações
Figura 7 – Vista do protótipo construído com painéis reforçados com coco (AGOPYAN e JOHN, 1992)
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Componentes para edificações
Figura 8 – Ensaio de flexão com 3 apoios das telhas (fotografia de Holmer Savastano Jr.)
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Comentários finais
• A durabilidade é uma propriedade muito importante, por
isso, a utilização de componentes, em condições
climáticas úmidas, tem que ser cuidadosa;
• Os resultados aqui apresentados são promissores - é
possível a produção de painéis, relativamente grandes,
com materiais reforçados com fibras vegetais;
• A opção de melhorar a durabilidade dos compósitos pela
redução da alcalinidade da matriz mostrou-se a mais
promissora;
• Estes materiais são tecnicamente possíveis de serem
produzidos e economicamente viáveis nas regiões em que
a matéria-primaé abundante. São materiais alternativos,
porém não de qualidade inferior aos convencionais.
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•Os materiais reforçados com fibras vegetais são 
materiais alternativos, porém não de qualidade 
inferior aos convencionais