Weathering of vegetable fibre-clinker free cement composites: Fid-Bau Portal

Weathering of vegetable fibre-clinker free cement composites

Savastano, H. Jr. / John, V. M. / Agopyan, V. / Ferreira, O. Pellegrino

Abstract Ground iron blast-furnace slag (BFS) activated by a mixture of gypsum and hydrated lime was examined as an alternative binder for fibre-cement mortars produced by a low energy consumption method. Brazilian fibrous wastes from sisal and banana crops and also from a eucalyptus pulp mill were chosen for reinforcement. The composite preparation followed conventional mixing, ordinary vibration and wet chamber curing for the seven initial days. The composites achieved a modulus of rupture of up to 3.92 MPa at an age of 28 days. Flexural toughness was at least 40% superior to that of the non-reinforced matrix. Microstructure analyses presented additional information on the understanding of fibre-matrix interaction and its correlation with composites macrostructural behaviour. The effects of natural weathering on the performance of fibre-cement composites were investigated in comparison with accelerated ageing tests. Sixteen months of exposure in tropical climate conditions caused the severest decay in the loading capacity and composite embrittlement, in spite of the absence of superficial darkening or visible cracks. The reduction of the mechanical properties was attributed to a combination of different processes, such as matrix carbonation, fibre mineralization and transition zone degeneration.

Résumé Les laitiers de haut foumeau broyés et activés par un mélange de phosphogypse et de chaux hydratée ont été examinés comme un liant alternatif pour des mortiers en fibre-ciment produits par une méthode de basse consommation d'énergie. Des déchets, tels que les fibres de récoltes du sisal et de la banane et aussi ceux de la pâte à papier d'eucalyptus, ont été choisis comme renforcement. Le mélange du composite a suivi le processus conventionnel de malaxage, vibration et cure en chambre humide pendant sept jours. Les composites ont présenté des modules de rupture jusqu'à 3,92 MPa après 28 jours. La tenacité en flexion a été au moins 40% supérieure à celle de la matrice non renforcée. Une analyse de la microstructure a exposé des informations supplémentaires sur la compréhension du mécanisme d'interaction de la fibre-matrice et sa corrélation avec le comportement macrostructural des composites. Les performances des composites fibres/ciment ont été étudiées sous des conditions climatiques naturelles et par des essais de vieillissement accéléré. Le stockage du matériau sous des conditions tropicales, pendant seize mois, a provoqué les pertes les plus sévères concernant la capacité de résistance et la fragilisation du composite, malgré l'absence de noircissement superficiel ou de fissures visibles. La réduction des performances mécaniques a été attribuée à une combinaison de différents processus, comme la carbonatation de la matrice, la pétrification de la fibre et la dégénérescence de la zone de transition.