Compósitos de Engenharia

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MATERIAIS III 
LAILA – MATERIAIS COMPÓSITOS 
 
ARTIGO 1 – COMPÓSITOS DE ENGENHARIA DE MATRIZ POLIMÉRICA 
Compósitos são materiais formados pela combinação de dois ou mais materiais com características e 
propriedades diversas e que continuam sendo claramente identificáveis após a combinação. Ou seja, 
são um material com caráter multifásico onde as fases são quimicamente heterogêneas e separadas 
por uma interface distinguível e também são identificadas sem dificuldades. É isso que diferencia os 
compósitos das ligas, misturas e soluções. 
RESUMINDO: os compósitos são materiais com heterogeneidade aparente e superioridade de suas 
propriedades em relação as propriedades dos materiais que os compõe. 
⟶ O concreto passou a ser considerado um compósito, no qual as partículas de agregados reforçam 
uma matriz cimentícia. Só assim foi possível desenvolver a teoria da zona de transição e entender 
melhor o material, podendo trabalhar na melhoria das suas propriedades. 
COMPÓSITOS DE ENGENHARIA: são os compósitos confeccionados por meio de um procedimento 
racional de formulação com o intuito de obter materiais com propriedades especiais, normalmente 
caracterizados pela elevada resistência mecânica e leveza. 
 
COMPONENTES 
1. MATRIZ: é o componente contínuo, que envolve os componentes de reforço e forma o meio de 
transferência dos esforços. É a parte mais aparente e abundante, com maior ductilidade e menores 
módulo de elasticidade e resistência. Possui duas funções principais: 
a) envolver os elementos de reforço, protegendo-os de danos físicos e ambientes agressivos. 
b) unir os elementos de reforço e distribuir os esforços entre eles. 
⟶ É importante que a matriz seja compatível química e termicamente com o componente de reforço!! 
2. COMPONENTE DE REFORÇO: é o componente descontínuo que assume a forma de partículas 
ou fibras que se dispersam na matriz, responsável pela resistência aos esforços mecânicos. 
⟶ Quando utilizada fibras é necessário considerar os efeitos do material empregado, da geometria, 
formato, comprimento e da área e características da superfície, e da ancoragem da fibra na matriz. 
 
CLASSIFICAÇÃO 
1. DE ACORDO COM O COMPONENTE DE REFORÇO 
1.1. REFORÇADO POR PARTÍCULAS 
1.2. REFORÇADO POR FIBRAS 
2. DE ACORDO COM A MATRIZ 
2.1. COMPÓSITOS DE MATRIZ CERÂMICA (CMC) 
2.2. COMPÓSITOS DE MATRIZ METÁLICA (MMC) 
2.3. COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA (PMC) 
3. CLASSIFICAÇÕES ESPECIAIS 
3.1. COMPÓSITO ESTRUTURADO: formado por camadas de materiais homogêneos ou compósitos, 
onde a ação compósita se da pela combinação das propriedades das diversas camadas. Pode ser do 
tipo laminar ou sanduíche. 
3.1.1. COMPÓSITOS LAMINADOS: são painéis com diferentes camadas empilhadas e 
firmemente aderidas formando um material altamente resistente, dúctil e com elevada 
resistência a cargas de flexão e ao impacto. Suas camadas podem conter fibras orientadas em 
diferentes direções para aumentar a resistência transversal. 
3.1.2. COMPÓSITOS DO TIPO SANDUÍCHE: possui camadas externas resistentes e esbeltas 
que são ligadas a núcleos de material leve, formando um material com alta resistência a 
deformação e ao corte. 
3.2. COMPÓSITO HÍBRIDO: é quando mais de dois materiais são combinados para formar uma das 
fases de um compósito. 
3.3. COMPÓSITOS NATURAIS: são os ossos, bambu ou outras estruturas vegetais que possui 
partículas minerais ou fibras vegetais inseridas numa matriz orgânica. 
 
FUNCIONAMENTO 
O comportamento e as propriedades dos materiais compósitos dependem da natureza, da forma, do 
arranjo estrutural e da interação entre os componentes. Escolhendo adequadamente a matriz e o 
elemento de reforço, um projetista pode obter um compósito com propriedades adequadas para 
aplicação em situações específicas. 
⟶ É necessário considerar as características da interface e a distribuição, orientação e porcentagem 
finais do reforço. 
⟶ A boa aderência entre os componentes de reforço e matriz é fundamental para o bom 
funcionamento do compósito. 
 
MATRIZES 
MATRIZES METÁLICAS 
As matrizes metálicas mais utilizadas são aquelas mais leves e resistentes, como alumínio, magnésio 
e titânio. Cobalto e ligas de cobalto-níquel são utilizadas em casos de ação de temperaturas elevadas. 
Os elementos de reforço são inseridos para melhorar as resistências mecânica e ao desgaste, o 
coeficiente de fricção e a condutividade térmica, e também dificultar a propagação de trincas. As 
concentrações dos componentes de reforço podem variar entre 10 e 60%. 
Alguns componentes de reforço podem reagir com as matrizes em altas temperaturas durante a 
preparação ou o uso do compósito. Para evitar que isso ocorra, são usadas películas de proteção no 
componente de reforço ou são feitas mudanças na constituição da matriz. 
Uma das maiores vantagens das matrizes metálicas é que podem ser trabalhadas com as mesmas 
ferramentas e mesmos processos empregados na fabricação de metais comuns. Porém, mesmo com 
essa facilidade, o custo de fabricação das matrizes metálicas tende a ser muito alto, por isso são 
pouco utilizadas. 
 
MATRIZES CERÂMICAS 
As matrizes cerâmicas num geral apresentam boa resistência ao calor, por isso são muito aplicadas 
em situações de exposição a altas temperaturas, e as mais comuns são as de cimento, alumina e 
gesso. O reforço com partículas ou fibras é muito importante nessas matrizes, pois elas tendem a 
apresentar um comportamento mais frágil, e a inserção dos componentes de reforço fornece novos 
mecanismos de absorção da energia de fratura. Componentes de reforços particulados são 
tradicionalmente empregados em matrizes cimentícias, resultando em um material com maior módulo 
de elasticidade. Para incrementar a resistência a tração e ductilidade podem ser utilizados também 
reforços fibrosos, como aço, vidro e polipropileno. Normalmente são utilizadas fibras curtas e com 
distribuição aleatória. 
A matriz cerâmica mais conhecida e utilizada na Engenharia Civil é a cimentícia, que é formada pela 
hidratação do cimento e se caracteriza pela boa resistência a compressão, baixa resistência a tração, 
moderado módulo de elasticidade e comportamento frágil. 
 
MATRIZES POLIMÉRICAS 
as matrizes poliméricas podem ser de polímeros termofixos ou termoplásticos 
TERMOFIXOS: são os mais utilizados para a formação de compósitos, devido a sua boa estabilidade 
em temperaturas elevadas, boa resistência química, reduzida deformação e relaxação e estabilidade 
após a polimerização, onde o rompimento das ligações só ocorre com a introdução de uma 
considerável quantidade de energia, que normalmente causa sua queima ou degradação. 
DESVANTAGENS 
- ruptura frágil 
- longos ciclos de cura 
- dificuldade de pós processamento 
TERMOPLÁSTICOS: são aqueles polímeros que amolecem quando aquecidos e endurecem 
novamente quando resfriados, num processo totalmente reversível. Sua moldagem é feita por 
conformação, onde o polímero é fundido e forçado a escoar, sob altas temperatura e pressão, para o 
interior de um molde, assumindo a sua forma. 
IMPORTANTE: temperaturas muito altas podem tornar as vibrações moleculares muito violentas, 
quebrando as ligações covalentes principais e causando degradações irreversíveis no polímero. 
VANTAGENS 
- podem ser curvados depois de fabricados, admitindo diferentes formatos 
- mais resistentes ao impacto e mais dúcteis que os termofixos 
- apresentam boa maleabilidade quando aquecidos (devido as ligações do tipo Van der Waals) 
DESVANTAGENS 
- a alta viscosidade da matriz dificulta a sua aplicação e pode gerar o desalinhamento das fibras 
e a formação de bolhas na matriz 
⟶ Já é possível fabricar PRFs de matriz termoplástica com desempenho similar aos fabricados com 
matrizes termofixas. 
Os compósitos de matriz polímera são formados a partir da polimerizaçãode soluções de resina com 
o uso de catalisadores ou temperatura. As resinas mais comuns são de poliéster insaturado, éster 
vinílico e epóxi. 
40% - resina epóxi 
20% - matrizes especiais para altas temperaturas 
40% - demais resinas, com destaque para o poliéster 
POLIÉSTER: é a resina mais popular devido ao seu baixo custo e geralmente é utilizada em conjunto 
com fibras de vidro, gerando um compósito que aguenta temperaturas superiores a 100°C e possui 
baixa resistência ao impacto e degradação. 
ÉSTER VINÍLICO: apresenta um elevado custo, porém, possui uma boa resistência a ácidos e álcalis, 
sendo muito utilizada como barras de armadura de concreto. 
POLIAMIDA: utilizada para composição de compósitos para elevadas temperaturas, porém, são 
difíceis de fabricar e muito caros. 
RESINA FENÓLICA: é um bom isolante térmico e resiste a altas temperaturas 
EPÓXI: é a resina mais utilizada na fabricação de compósitos para a engenharia civil. Apesar do 
elevado custo, possui excelentes propriedades mecânicas e elétricas, grande adesividade, 
possibilidade de cura a temperatura ambiente, alta estabilidade dimensional, boa resistência a ataques 
químicos e elevada rigidez. 
⟶ O grande problema de todas as matrizes poliméricas é a sensibilidade a altas temperaturas. A 
degradação de um polímero pode ocorrer em temperaturas que variam de 80 a 200 °C, dependendo 
dos tipos de polímero e exposição ao calor. 
TEMPERATURA DE TRANSIÇÃO VÍTREA (Tg) 
Se um polímero atinge sua Tg, podem ocorrer drásticas mudanças em sua estrutura. Abaixo da Tg os 
polímeros são rígidos e frágeis e acima da Tg eles se tornam maleáveis e suscetíveis a deformações 
plásticas. Características como dureza, volume, resistência, alongamento percentual na ruptura e 
módulo de elasticidade são altamente alterados em temperaturas próximas a Tg do polímero. 
⟶ A Tg de um polímero pode variar em função de variações de temperatura e umidade. 
1. A absorção de água pela resina pode diminuir a Tg. 
2. Elevadas temperaturas atuando como pós cura do polímero aumenta a sua Tg. 
⟶ É recomendável que a Tg dos materiais não seja ultrapassada!! 
 
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM PARTÍCULAS 
São os compósitos com inserção de elementos particulados na matriz. Dependendo do tamanha das 
partículas pode haver diferenças importantes no comportamento dos compósitos. 
1. REFORÇO POR DISPERSÃO: é quando as partículas são muito pequenas. As interações se dão 
num nível atômico ou molecular e é a matriz que absorve praticamente toda a carga aplicada. Essa 
configuração de compósito restringe as deformações plásticas e aumenta a resistência a tração e ao 
escoamento. 
2. REFORÇO COM PARTÍCULAS GRANDES: é quando as partículas são maiores. O reforço tem 
resistência e rigidez maiores que a matriz e, por isso, recebe uma parcela maior das tensões aplicada. 
⟶ Para um melhor comportamento do compósito, as partículas devem ser compactas, com 
dimensões equivalentes nas três dimensões e estarem uniformemente distribuídas pela matriz. 
⟶ Partículas podem ser utilizadas nos três tipos de matrizes comentadas anteriormente. 
 
COMPÓSITOS REFORÇADOS COM FIBRAS 
Os compósitos reforçados com fibras são considerados os mais importantes tecnologicamente pois a 
incorporação das fibras pode modificar fortemente as características de matrizes frágeis, aumentando 
a ductilidade, a tenacidade e as resistências a tração e aos impactos. 
Os compósitos reforçados com fibras são muito utilizados devido a sua forma fibrosa ser mais 
resistente que o mesmo material sem a inserção das fibras. 
As propriedades dos compósitos reforçados com fibras dependem muito da interface matriz/fibra, das 
características geométricas, propriedades mecânicas e quantidade de fibras, da composição da matriz 
e do processo de fabricação. 
Uma grande variedade de fibras pode ser utilizada para reforçar as matrizes e a escolha depende das 
características que se deseja fornecer ao compósito. 
 
TIPOS DE FIBRAS 
1. NATURAIS: dentre as fibras naturais, as que mais se destacam são as fibras vegetais, que são 
microfibras unidas por lignina. Reforços lignocelulósicos oferecem várias vantagens em relação aos 
sintéticos, como baixa densidade, alta deformabilidade, baixa abrasividade aos equipamentos e 
moldes, baixo custo, baixo consumo de energia na produção e são derivados de recursos renováveis. 
Tudo isso faz com que os compósitos de fibras vegetais sejam bastante atraentes na realidade atual 
de escassez de energia e valorização da sustentabilidade. 
2. SINTÉTICAS: são as fibras de aço, carbono, vidro e polímeros. 
 
PROPRIEDADES DAS FIBRAS 
1. COMPRIMENTO DA FIBRA 
A transferência de tensões num compósito reforçado por fibras depende muito do comprimento crítico 
das fibras, que é o menor comprimento necessário para o desenvolvimento de tensões nas fibras. 
Quando o comprimento das fibras é menor que o crítico, a ancoragem não é suficiente para gerar 
tensões de escoamento ou de ruptura nas fibras, que acabam atuando de forma ineficiente. 
O aumento do comprimento da fibra tende a aumentar a sua eficiência, pois propicia maiores 
comprimentos de ancoragem de cada lado da fissura, o que permite que a fibra desenvolva maiores 
esforços de aderência antes de ser arrancada, impactando positivamente na resistência do material. 
Quando o comprimento da fibra é maior que o crítico, pode ocorrer o travamento da fibra, que impede 
o seu arrancamento, ocasionando a elevação da tensão atuante até que seja alcançada a tensão de 
ruptura da fibra. A ruptura pode então ser por tração ou cisalhamento da fibra, dependendo dos 
esforços aplicados. 
2. TEOR DE FIBRAS 
O aumento do teor de fibras geralmente resulta no aumento do módulo de elasticidade e da tensão 
máxima, devido ao aumento da contribuição da resistência mecânica das fibras. 
3. VOLUME CRÍTICO 
É o volume mínimo de fibras que, após a fissuração da matriz, suporta o carregamento que o 
compósito suportava antes da fissura. 
4. ORIENTAÇÃO DAS FIBRAS 
A orientação e o percentual de fibras existente em uma determinada seção transversal do compósito 
são determinantes nas resistências (cisalhamento, compressão, tração e flexão) do compósito. 
Fibras longas resultam em um máximo efeito de orientação, onde todas as fibras se encontram 
alinhadas na mesma direção. 
Fibras curtas apresentam orientação em várias direções diferentes, podendo ou não ter uma direção 
predominante, em função dos processos de mistura e adensamento. 
 
COMPÓSITOS POLIMÉRICOS 
1. FIBERGLASS: é uma matriz polimérica reforçada com fibras de vidro, geralmente fabricados com 
resinas de poliéster insaturado, que podem ser processadas no estado líquido e curadas a 
temperatura ambiente, em moldes simples e baratos, viabilizando a produção em pequena escala de 
peças grandes e complexas. Representam cerca de 65% do volume de compósitos fabricados. 
2. FÓRMICA: são matrizes melamínicas, na forma de papel ou tecidos, reforçadas com fibras vegetais. 
É um laminado formado por papel kraft envolto por resina melamínica, aplicada sob altas temperatura 
e pressão. As fibras vegetais estruturam e dão resistência ao compósito, enquanto a matriz 
melamínica confere resistência a altas temperaturas e uma superfície impermeável, lisa e fácil de 
limpar. A matriz melamínica é uma das mais resistentes, o que fornece ótima resistência superficial 
ao compósito e as fibras, por serem vegetais, conferem ao compósito uma determinada sensibilidade 
a umidade, por isso certos cuidados devem ser tomados na sua aplicação. 
⟶ Os materiais lignocelulósicos possuem grupos hidroxila polares na superfície (devido a celulose e 
a lignina), apresentando grande facilidade de interagir com matrizes poliméricas polares, como as 
resinas fenólicas. Por isso, as fibras vegetais estão se tornando alternativas econômicas e ecológicaspara o uso como reforços em plásticos. 
3. MDF: é a aglutinação de fibras de madeira com resinas sintéticas (geralmente melamínica ureia-
formaldeído) moldada em painéis lisos com o auxílio de elevadas temperatura e pressão. 
4. OSB: painéis constituídos com tiras de madeira orientadas, ou seja, é a aglutinação de segmentos 
longos de madeira em uma matriz sintética (geralmente melamínica ureia-formaldeído). Composto de 
três camadas prensadas de tiras de madeira, alinhadas e envoltas pela matriz, que é aplicada com o 
auxílio de elevadas temperatura e pressão. As dimensões e o alto nível de orientação das fibras 
confere ao compósito elevada resistência mecânica (principalmente a flexão) e rigidez. 
5. AGLOMERADO: é uma chapa produzida com partículas de madeira (sem a presença de fibras) 
aglutinadas com resina sintética sob altas temperatura e pressão. Apresenta uma grande versatilidade 
de aplicações. 
 
COMPÓSITOS DE MATRIZ POLIMÉRICA PARA REFORÇO ESTRUTURAL 
Os PRF são um importante passo na área de construção e recuperação de estruturas de engenharia 
civil. Eles substituem com vantagem os reforços de aço e concreto devido a elevada relação 
resistência/peso, boa durabilidade em diversos ambientes, facilidade e velocidade de aplicação, 
flexibilidade de formas e neutralidade eletromagnética. 
1. TIPOS DE FIBRAS EMPREGADAS 
1.1. CARBONO: existem mais de 100 tipos de fibras de carbono disponíveis para utilização em PRF. 
1.2. ARAMIDA: é um tipo de fibra produzido a partir de poliamidas aromáticas por meio da passagem 
da mistura líquida por pequenos orifícios, onde as moléculas são alinhadas na direção do eixo 
longitudinal das fibras. Tem um tom amarelado e suas principais características são a baixa densidade 
e não condutibilidade. 
1.2.1. PARA ARAMIDA: possui estrutura linear e boa resistência ao fogo, degradando após 
200°C. 
1.2.2. META ARAMIDA: possui estrutura em ziguezague e excelente resistência ao fogo, sendo 
afetada apenas após atingir 400°C. 
1.3. VIDRO: as fibras de vidro são produzidas através da passagem do vidro fundido por pequenos 
orifícios, formando fibras de uma forma rápida e contínua. De um modo geral, possuem aparência 
branca, elevada resistência, razoável módulo de elasticidade, baixa densidade, baixa condutividade 
térmica e devem ser usadas, preferencialmente, em temperaturas abaixo de 200°C. 
1.3.1. TIPO E: baixa condutividade elétrica e reduzida resistência a álcalis. 
1.3.2. TIPO AR: com adição de óxido de zircônia, possui uma melhor resistência a álcalis. 
⟶ De um modo geral, as fibras mais utilizadas nos PRF de reforço estrutural são as fibras de carbono, 
por apresentarem elevadas resistência e rigidez e baixo peso próprio. Porém, fibras de vidro e aramida 
são utilizadas em casos específicos de baixo custo, resistência ao impacto e isolamento elétrico. 
2. TÉCNICAS DE FABRICAÇÃO 
2.1. PULTRUSÃO: é a técnica mais utilizada quando se deseja que as fibras fiquem perfeitamente 
alinhadas com um dos eixos do elemento. É apropriada para elementos que não apresentam variação 
da seção transversal e possuem comprimentos elevados. O processo consiste em puxar fios através 
de um molde. Os fios passam por um banho de resina e atravessam uma matriz de pré conformação, 
que estabelece as taxas de resina e posiciona as fibras para que seja gerada a seção transversal 
desejada. Depois disso o material é submetido a uma matriz de cura, onde sofre aquecimento e pega 
a forma do molde. Como o processo é contínuo e automatizado, as taxas de produção são altas e o 
custo é baixo. 
2.2. MOLDAGEM POR CONTATO: consiste em uma manta ou tecido de fibras que é impregnado com 
resinas. A formação do compósito se dá pela colagem do laminado, tecido ou manda de fibra na 
estrutura por meio de uma resina de matriz polimérica. A cura é geralmente realizada em temperaturas 
ambientes. Sua principal vantagem é o baixo custo de produção e aplicação. A técnica é simples e 
rápida, podendo ser utilizada em espaços reduzidos ou de difícil acesso, que gera uma importante 
vantagem em relação as técnicas convencionais de reforço de estruturas. 
2.3. ENROLAMENTO DE FILAMENTO: fibras impregnadas com resinas são enroladas em um 
mandril, podendo ser utilizadas como reforço de pilares de concreto, por exemplo. Como as fibras 
podem ser alinhadas em diversas direções, possui um elevado desempenho estrutural, capaz de 
responder as mais diversas combinações de cargas. 
⟶ Os sistemas in situ (moldagem por contato e enrolamento de filamento) permitem formar sistemas 
uni, bi ou multidirecionais através da variação na disposição das fibras. Isso é importante quando é 
preciso reforçar peças com distribuições complexas de tensões. 
3. FORMAS DE COMERCIALIZAÇÃO 
As fibras empregadas para fabricação dos PRF de reforço estrutural são comercializadas de varias 
formas, tais como rolos de fio, laminados, grelhas e perfis estruturais e tecidos e mantas. 
3.1. FIOS: são empregados para formação de cabos, cordoalhas e barras para utilização como 
elementos de protensão e armaduras. 
3.2. LAMINADOS: já formam um compósito, que será conectado a estrutura com o auxílio de um 
adesivo compatível com a matriz polimérica do laminado. São geralmente aplicados em superfícies 
planas. 
3.3. MANTAS E TECIDOS: são utilizados para formação de um compósito in situ e, por serem flexíveis, 
podem ser aplicados em substratos curvos. São fornecidos em rolos e podem vir pré impregnados 
com resina ou secos (sem resina). A principal diferença entre as mantas e tecidos é que as mantas 
são simples aglomerados de fibras, enquanto os tecidos são formados pela tecelagem dos fios. 
4. CUSTOS 
Os materiais compósitos possuem um alto valor agregado. O alto custo desse material em relação 
aos materiais comuns de mesma finalidade pode ser considerado como a principal limitação para a 
disseminação e utilização mais intensa dos compósitos. O emprego desse material geralmente se 
justifica em situações na qual suas propriedades trazem benefícios não alcançados com materiais 
convencionais. Mas é importante ressaltar que, quando os custos são considerados durante toda a 
vida útil da estrutura, a durabilidade oferecida pelas compósitos pode torná-los mais competitivos na 
maioria das situações. 
 
 
ARTIGO 2 – VIBRAS VEGETAIS COMO MATERIAL DE CONSTRUÇÃO 
O uso de materiais reforçados com fibras está se ampliando rapidamente, devido ao bom 
comportamento mecânico que esses materiais possuem. Dentro desse contexto aparecem as fibras 
vegetais, apresentadas como uma opção para reduzir o custo dos compósitos, porém, possuem 
baixíssima durabilidade em meios alcalinos. Sendo assim, a durabilidade das fibras vegetais dos 
compósitos deve ser aumentada. A maior parte dos estudos da durabilidade dessas fibras busca 
compreender a sua degradação e procura técnicas de proteção das fibras, por impregnação (processo 
de mineralização da fibra, tornando-a resistente aos álcalis, ou de saturação dos poros, impedindo a 
penetração da substância alcalina) ou revestimento (aplicação de uma barreira física). Porém, a 
eficiência desses métodos ainda é duvidosa. Outra técnica de proteção é impedir a entrada de água 
no componente produzido com esse compósito, mas que não se justifica, visto que a aplicação desse 
tipo de compósito é para ter um baixo custo. Uma outra abordagem para aumentar a durabilidade é 
reduzir a agressividade do meio em que esse compósito é aplicado ao invés de tentar proteger 
especificadamente a fibra. 
A principal função das fibras é de reforço mecânico para matriz. Com a adição de fibras, é possível 
melhorar as propriedades mecânicas do material, como resistência a tração, flexão e impacto. O maior 
benefício obtido pelo reforço com fibras é a alteração do comportamento do material pós fissuração. 
O compósito, ao invés de romper subitamente após o inícioda fissuração, apresenta uma deformação 
plástica considerável, sendo um ótimo material para a construção civil. Porém, para a obtenção desse 
efeito, as fibras devem ser adicionadas em volume, comprimento e formato adequados. 
 
DECOMPOSIÇÃO DAS FIBRAS 
A durabilidade é a propriedade básica para viabilizar o emprego das fibras vegetais e o problema de 
durabilidade dos compósitos com fibras vegetais é a sua fragilização ao longo do tempo, devido a 
decomposição das fibras. 
A velocidade de decomposição das fibras depende da temperatura ambiente, da intensidade do 
movimento da água no interior do material (que é causado devido a secagem/molhagem da peça e de 
alterações de temperatura e umidade do ar) e dos produtos da decomposição das fibras. 
A fibra vegetal é formada de numerosas paredes, que por sua vez são formadas de fibrilas em arranjos 
estruturais bem definidos. A degradação das fibras vegetais se dá, principalmente, devido a 
decomposição química da lignina, rompendo a ligação entre as células fibrosas e destruindo o arranjo 
estrutural das fibrilas, ou seja, a fibra se decompõe em partes menores, perdendo a sua capacidade 
de reforço. 
 
SOLUÇÕES PARA O PROBLEMA: 
- empregar feixes ao invés de filamentos 
- impregnar as fibras com agentes bloqueadores de reações de decomposição ou com agentes 
repelentes de água (ou com ambos) 
- impermeabilizar a matriz 
- reduzir a alcalinidade da matriz (assim a água nos poros vai possuir pH menor que 9) 
⟶ As propostas apresentadas acima são muito coerentes com os estudos de decomposição das 
fibras, porém, algumas vezes podem esbarrar nos problemas de custo, tornando mais econômica a 
aplicação de fibras sintéticas. 
 
FIBRAS VEGETAIS NO BRASIL 
As características físicas, mecânicas e químicas das fibras vegetais dependem do clima e do solo da 
região produtora, dos processos de desfibramento e até do período do ano em que o vegetal foi 
colhido. 
As fibras em si são heterogêneas e mesmo aquelas que são obtidas de uma mesma colheita e 
plantação apresentam valores altos de coeficiente de variação da média de suas propriedades. Isso, 
obviamente, reflete nos produtos feitos com elas. 
As propriedades importantes para seleção de uma fibra são o seu comportamento mecânico 
(resistência a tração, modulo de elasticidade e alongamento na ruptura), suas características físicas 
(massa específica e absorção de água), as relações entre as dimensões (comprimento e seção 
transversal), sua facilidade de produção e sua durabilidade. 
AS FIBRAS MAIS UTILIZADAS NO BRASIL SÃO: 
- bambu - malva 
- celulose - piaçava 
- coco - sisal 
1. FIBRAS DO CAULE: mais longas, estão em feixes e são mais flexíveis. 
2. FIBRAS DA FOLHA: mais rígidas e grossas. 
3. FIBRAS DOS FRUTOS E SEMENTES: mais curtas e as mais resistentes ao meio alcalino. 
 
TIPOS DE FIBRAS 
1. FIBRAS DE COCO: o coqueiro necessita de muito sol e solo rico em cálcio e fósforo, por isso é 
adequado que seja cultivado na orla marítima. Os principais produtos que se obtém do coqueiro vem 
dos frutos, cuja casca é considerada um resíduo e é dela que provem as fibras de coco, que não 
subproduto da indústria do coqueiro. São fibras residuais de 1 a 3cm de comprimento, ideias para 
distribuição homogênea em matrizes cimentícias. A estrutura da fibra é bem fechada, o que justifica a 
sua melhor durabilidade em relação as demais fibras vegetais. 
2. FIBRAS DE SISAL: a planta de sisal mais comum no Brasil é a agave, que apresenta fácil obtenção 
de fibras de suas folhas. As fibras de sisal são as que apresentam a melhor resistência mecânica (com 
exceção das de bambu) e são muito longas, podendo chegar a comprimentos de 1m. Apresentam 
uma superfície bem aberta, que gera uma baixa resistência e perda da ductilidade ao meio alcalino, 
porém, a diminuição das suas propriedades não ocorre imediatamente, permitindo uma eventual 
estagnação da sua degradação caso, após a cura, o compósito possa ser mantido seco ou sofra 
carbonatação acelerada. 
3. PAPEL DESAGREGADO: são fibras de celulose obtidas pela degradação de papéis já utilizados, 
de preferência papel imprensa, pois não possui cola e é facilmente degradado em água. As fibras são 
consideradas duráveis. 
4. FIBRAS DE BAMBU: o bambu é uma planta comum no Brasil e o seu colmo possui fibras 
longitudinais fortemente ligadas por lignina. Suas propriedades mecânicas são excelentes, com um 
bom comportamento em meio alcalino. Porém, é muito difícil a separação das fibras, por isso o bambu 
é empregado na forma de vareta ou com o colmo íntegro. Pelas suas excelentes propriedades 
mecânicas e boa durabilidade, essas fibras têm que ser melhor estudadas e processos eficientes de 
desfibramento desenvolvidos. 
⟶ Espécies que não sejam Bambusa podem ter os valores das propriedades sensivelmente 
reduzidos. 
 
NOÇÕES COMPLEMENTARES 
O estudo do produto final é mais complexo do que o desenvolvimento do material. A avaliação da 
durabilidade do compósito, além de levar em consideração a durabilidade da fibra num meio alcalino, 
deve considerar a compatibilidade física entre as fibras e a matriz. A interface fibra/matriz é 
extremamente porosa e a zona de transição é bem espessa. 
Em decorrência do alto teor de absorção de água das fibras vegetais, do seu inchamento e da 
tendência de se aglomerar, a produção dos compósitos com fibras vegetais não é elementar e 
necessita do desenvolvimento de tecnologias próprias. 
⟶ Em todos os estudos desenvolvidos, mesmo naqueles em que os resultados foram técnicos e 
economicamente viáveis, a durabilidade sempre deve ser levada em consideração e a opção de 
melhorar a durabilidade através da redução da alcalinidade da matriz é a opção mais promissora. 
Pode-se então resumir que os compósitos com fibras vegetais são tecnicamente possíveis de serem 
produzidos e economicamente viáveis. São materiais alternativos e não apresentam qualidade inferior 
aos convencionais. 
 
 
SLIDES 4 – FIBROCIMENTO 
FIBROCIMENTO: é um material a base de cimento, com adições minerais, sem agregados e com 
fibras de reforço distribuídas pela matriz e é considerado a melhor solução para habitações populares 
devido sua boa relação custo/benefício. 
1. AGLOMERANTES 
O CP é o ingrediente de maior proporção e adições minerais podem ser utilizadas pelos efeitos físicos 
e químicos que fornecem. Geralmente é utilizado de 5 a 10% de sílica ativa para melhorar as 
propriedades reológicas da mistura e aumentar a plasticidade da massa no momento da conformação. 
2. FIBRAS 
As fibras são usadas como reforço para aumentar a resistência a tração e ao impacto e fornecer uma 
maior capacidade de absorção de energia pelo material. O tipo, distribuição, relação 
comprimento/diâmetro, durabilidade e grau de aderência determinam o comportamento mecânico e 
desempenho do compósito. 
2.1. FIBRAS MINERAIS 
⟶ Amianto extraído de rochas compostas de silicatos de magnésio hidratado, que apresenta como 
principais características alta resistência mecânica, incombustibilidade, boa qualidade isolante, 
durabilidade, flexibilidade, resistência a ataques químicos e biológicos, é abundante na natureza e 
possui baixo custo. A fibra de amianto é cancerígena e pode causar enrijecimento do tecido pulmonar, 
câncer de pulmão e um tipo de tumor maligno que atinge a membrana que reveste o pulmão. 
⟶ Em novembro de 2017 o amianto foi definitivamente vetado por ferir o direito a saúde e ao meio 
ambiente. 
2.2. FIBRAS VEGETAIS: apresentam um elevado problema de durabilidade. 
2.3. FIBRAS POLIMÉRICAS: são empregadas em pequenas porcentagens e são de 30 a 60% mais 
caras que as fibras minerais. 
⟶ O PVA possui elevada resistência a tração, é durável em meio alcalino e possui alta adesão. 
⟶ O PP também possui elevada resistência a tração, baixo módulo de elasticidade e fracaadesão a 
matriz. 
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO 
1. MAGNANI: é o processo de fabricação das caixas de água, onde uma massa consistente é formada 
pela rotação de um molde. 
2. HATSCHEK: é o processo empregado para produção de placas planas e onduladas, telhas e peças 
de concordância. A massa é misturada em um tanque e cilindros rotatórios captam a pasta por sucção, 
removendo a água e formando placas cimentícias a partir de diferentes camadas, que são 
conformadas no estado fresco. As fibras não podem sedimentar ou se aglomerar durante o processo 
de produção e a cura pode ser feita ao ar, termicamente ou em autoclave. 
PRODUTOS 
- caixas de água 
- complementos 
- telhas