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Departamento de Engenharia Civil
Estudo de Materiais Alternativos para Utilizao como Novos Materiais Geotcnicos -
Aplicabilidade de Fibras Naturais de Sisal como Reforo de Solos
Aluna: Amanda Fernandes Nogueira Trindade
Orientadora: Prof Michle Dal To Casagrande, DEC/PUC-Rio
1. Introduo
O estudo sistemtico de fibras com finalidade de reforo de matrizes comeou na
Inglaterra em 1970. No Brasil, o trabalho pioneiro cabe ao Ceped (Centro de Pesquisa e
Desenvolvimento), de Camaari, Bahia, que iniciou seu trabalho em 1980.
Agopyan (1991), em seu abrangente trabalho a respeito do emprego de fibras vegetais
como reforo de matrizes frgeis, relacionou 19 fibras potencialmente teis para a construo
civil. A partir de propriedades mecnicas (resistncia trao, mdulo de elasticidade e
alongamento na ruptura), caractersticas fsicas, relao entre comprimento e dimetro,
possibilidade de cultivo no Brasil, custo e durabilidade no ambiente natural, selecionou algumas
fibras como as mais adequadas.
Como um produto natural, as caractersticas das fibras apresentam grande variabilidade,
com coeficientes de variao freqentemente maiores que 40%. Embora apresentem elevada
resistncia trao, o mdulo de elasticidade das fibras menor que o das matrizes base de
cimento (de 20 a 30 GPa) e equivalente ao das matrizes de gesso (de 2 a 4 GPa), o que limita
sua eficincia como reforo. Assim, as pesquisas no Brasil e no exterior concentram-se nas
fibras de coco e sisal (Agopyan, 1991), fartamente disponveis a preo relativamente baixo.
Para o reforo de materiais de construo civil podem ser empregadas fibras de menor
comprimento, normalmente rejeitadas pelas indstrias de amarra, estofados e tecelagem,
tradicionais consumidoras destas fibras.
O sisal a principal fibra dura produzida no mundo, correspondendo a
aproximadamente 70% da produo comercial de todas as fibras desse tipo. No Brasil, o cultivo
do sisal se concentra na regio Nordeste, sendo os estados da Bahia, Paraba e Rio Grande do
Norte os principais produtores, com 93,5, 3,5 e 3,0%, respectivamente, da produo nacional.
Como planta tropical, o sisal se desenvolve preferencialmente em localidades onde
prevalecem temperaturas relativamente elevadas durante a maior parte do ano. Ademais, como
uma planta econmica, requer condies climticas compatveis com o bom desenvolvimento
e uma alta produtividade. Alm disso, a fibra de sisal apresenta um dos maiores valores de
mdulo de elasticidade e de resistncia mecnica entre as fibras naturais.
As fibras vegetais, comparadas s fibras sintticas, so de baixo custo, de fcil obteno,
fartamente disponveis, mais fceis de manusear, tm boas propriedades mecnicas, no geram
quantidades excessivas de resduos, empregam tecnologias relativamente simples e requerem
menos energia no processo de produo, alm de serem de fontes renovveis. Como
desvantagens apresentam grande variabilidade das propriedades fsicas e mecnicas (cerca de
40%), susceptibilidade de degradao em ambientes naturais e variaes dimensionais por
mudanas de teor de umidade e/ou temperatura.
O melhoramento ou alterao das propriedades mecnicas dos solos reforados com
fibras depende das caractersticas das mesmas (como resistncia trao, mdulo de
elasticidade, comprimento, teor e rugosidade), do solo (grau de cimentao, tamanho, forma e
granulometria das partculas, ndice de vazios, etc.), da tenso de confinamento e do modo de
carregamento.

2. Objetivo
O principal objetivo dessa pesquisa verificar a possibilidade da utilizao de fibras de
sisal como elementos de reforo que venham a conferir ao solo melhorias em seus parmetros
de resistncia, viabilizando sua utilizao imediata.
Levando em considerao o contexto atual em que se encontra o meio ambiente, devido
aos impactos causados pelo homem e a partir da necessidade de alternativas sustentveis,
consiste o interesse no estudo das fibras de sisal, j que so fontes renovveis.
Sendo assim, ser feita a anlise das respostas das misturas tenso-deformao e
atravs de ensaios de laboratrio em triaxiais, buscando uma melhor interpretao do
comportamento mecnico e da durabilidade do solo reforado com fibras de sisal, podendo
potencializar o uso de misturas solo-fibra em obras de terra.
3. Reviso Bibliogrfica
A areia apresenta partculas com dimetro compreendido entre 0,06mm e 2,00mm ainda
visveis sem dificuldade. Quando se misturam com gua no formam agregados contnuos e ao
invs disso se separam com facilidade. Segundo a NBR 6502/1995 (item 2.2.23), a areia um
solo no coesivo e no plstico formado por minerais ou partculas de rochas com dimetros
compreendidos entre 0,06 mm e 2,0 mm, podendo ser classificados em: areia fina (com gros
de dimetros compreendidos entre 0,06 mm e 0,2 mm), areia mdia (com gros de dimetros
compreendidos entre 0,20 mm e 0,60 mm) e areia grossa (com gros de dimetros
compreendidos entre 0,60 mm e 2,0 mm). Em relao ao coeficiente de permeabilidade,
sendo o ndice de vazios (e) da amostra diretamente proporcional ao coeficiente de
permeabilidade, ou seja, diminui medida que o solo reduz sua granulometria, possvel
encontrar na literatura valores tpicos dos solos (Tabela 1).
Tabela 1: Coeficiente de permeabilidade do solo.
Atravs dos resultados obtidos do ensaio de SPT, ou seja, atravs do NSPT possvel
obter alguns parmetros importantes utilizados na engenharia geotcnica. Sendo um maior
nmero de golpes indicando uma maior compacidade e, de uma forma geral, uma maior
resistnicia (Tabela 2).
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_de_vazioshttps://pt.wikipedia.org/wiki/Diretamente_proporcional

Tabela 2: Classificao de areias e argilas: NBR-7250
Desde 1980, o Ceped, localizado em Camaari-BA, estuda os compsitos com fibras
vegetais por meio do grupo de pesquisadores do Thaba (Programa de Tecnologias de Habitao).
Foram produzidos corpos-de-prova prismticos com 300 mm de comprimento e seco
quadrada de 50 mm de lado. A matriz empregada foi de argamassa de cimento e areia, no trao
de 1:1, em volume, e o fator gua-cimento, de 0,43. Fibras de coco, sisal e piaava, com
volumes e comprimentos variveis, foram adicionadas manualmente. Apenas os compsitos
com fibras longas (270 mm) de sisal e piaava apresentaram resistncia mecnica superior da
matriz sem reforo. Por essa razo, para os compsitos com fibras de sisal, tentaram-se outras
tcnicas de moldagem, que foram: adensamento em duas camadas, compactao com presso
variando de 1,9MPa a 3,1MPa, e adensamento em mesa vibratria por at 3 minutos. Pelos
ensaios mecnicos, a melhor tcnica foi a de compactar com presso de 2,2 MPa, com a qual
se obteve resistncia de trao na flexo de 6,2 MPa. .
4. Programa Experimental - Materiais utilizados
4.1. Areia
Neste ensaio utilizou-se a areia (Figura 1) proveniente de uma jazida localizada no
municpio de Itabora RJ, classificada como areia bem graduada (SW) segundo o Sistema
Unificado de Classificao de Solos (SUCS).
Figura 1 Areia estudada neste ensaio

Os ndices fsicos e ensaios de caracterizao foram determinados e realizados no
Laboratrio de Geotecnia e Meio Ambiente da Pontifcia Universidade Catlica do Rio de
Janeiro (PUC-Rio), de forma a obter a curva granulomtrica do solo utilizado (Figura 2 e Tabela
3).
Figura 2 Curva granulomtrica da areia
Tabela 3 ndices fsicos da areia
4.2. gua
Utilizou-se gua destilada na operao do equipamento e preparao dos corpos-de-
prova de areia pura e misturas solo-fibra, exceto nos ensaios de durabilidade, onde ser utilizada
gua proveniente da rede pblica de abastecimento.
Densidade dos gros (Gs) 2,58
Dimetro efetivo D10 0,23 mm
Dimetro mdio D50 0,60 mm
Coeficiente de uniformidade (Cu) 3,04
Coeficiente de curvatura (Cc) 0,89
ndice de vazios mximo (emax) 0,92
ndice de vazios mnimo (emin) 0,67
ndices Fsicos

4.3. Fibras de Sisal
Nessa pesquisa foram utilizada as fibras de sisal (Agave sisalana). Esta fibra derivada
da folha de uma planta que considerada indgena na Amrica Central e do Sul (Costa, 2013)
e foram compradas da Associao de Desenvolvimento Sustentvel e Solidrio da Regio
Sisaleira (APAEB), do municpio de Valente, Bahia. As Figuras 3 e 4 apresentam o esquema
das fibras de sisal.
Figura 3 - Estrutura hierrquica de uma fibra de sisal (Melo Filho, 2012).
Figura 4 Fibras de sisal utilizadas neste trabalho.

Foram adotados nesse trabalho os comprimentos de 25 e 50 milmetros no teor de 0.5%
de fibras, em relao a massa de solo seco.
Ambas as fibras foram compradas na forma de fardos e em comprimentos de
aproximadamente de 1,2 m. Devido presena de resduos aderidos na superfcie das fibras
(graxas e resinas naturais), as fibras sero submetidas a um processo de beneficiamento que
consistiu de uma lavagem em gua quente (100) e secagem em estufa.
5. Programa Experimental Ensaios Realizados
Para o ensaio triaxial, utiliza-se uma prensa da marca Wykeham-Ferrance de capacidade
de 10 toneladas (Figura 5), cuja velocidade de

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