Potencial de utilização do endocarpo do fruto da seringueira como elemento de reforço em compósitos cimentícios

dc.contributor.advisorFerreira, Saulo Rocha
dc.contributor.co-advisorAndrade, Rodolfo Giacomim Mendes de
dc.contributor.refereeGuimarães Júnior, José Benedito
dc.contributor.refereeArantes, Lorran de Sousa
dc.contributor.refereePinheiro, Samantha Coelho
dc.contributor.refereePaiva, Otávio Augusto
dc.creatorResende, Fernanda Carolina
dc.date.accessioned2025-07-07T11:14:08Z
dc.date.issued2025-01-29
dc.description.abstractConcrete is widely used in civil construction due to its versatility and compressive strength. However, its low tensile and flexural strength represent a limitation that can compromise its application and durability. Thus, the incorporation of reinforcing elements, such as synthetic or natural metal fibers, in the cement matrix has been evaluated as an effective solution to improve the mechanical properties and crack resistance of this material. The rubber tree is a well-known tree for its latex production. Its fruit is composed of a woody and apparently resistant endocarp, which may have potential to be used in the production of cementitious composites. Therefore, this study aimed to investigate the potential use of the endocarp of the rubber tree fruit as a reinforcing element in cementitious composites. The residue used in this study was collected on the campus of the Federal University of Lavras (UFLA). To quantify the contents of total extractives, lignin, ash and holocellulose present in the material, the chemical characterization of the endocarps in their natural form was performed. In order to improve chemical compatibility with the cement matrix, the endocarps were subjected to specific treatments, involving washing in hot water at 80°C and immersion in an alkaline solution of calcium hydroxide (Ca(OH)2). Additionally, in order to improve endocarp adhesion to the cement matrix, part of the endocarps were coated with the XSBR polymer. To evaluate the efficiency of the treatments, semi-adiabatic calorimetry analysis was performed. The water absorption capacity, moisture content and density of the residue were evaluated through an adaptation of the ASTM D2395–17 standard. The adhesion of the endocarps to the cement matrix was evaluated through flexural tests performed on cementitious composites containing treated and natural endocarps. To analyze the potential of the endocarp as a reinforcing element in the cement matrix, concretes were produced with the incorporation of 1% of endocarps coated with the XSBR polymer, steel fibers and polypropylene macrofibers, which were subsequently subjected to flexural and compression tests. The results of the chemical analysis indicated that the material presented on average 5.72% extractives, 23.74% lignin, 1.37% ash and 69.17% holocellulose. The results obtained in the calorimetry test showed that the treatments applied to the endocarps were efficient in improving the cement hydration. The water absorption capacity, moisture content and density of the natural endocarp were 74.51%, 5.24% and 0.80 g/cm³, respectively. The high water absorption capacity of the endocarp negatively impacted the cement hydration at the matrix-endocarp interface of the composites. The results of the flexural tests of the cementitious composites indicated that the coating with the XSBR polymer improved the adhesion of the endocarp to the cementitious matrix. The compression and flexural tests performed on the concrete showed that, even at low concentrations, the endocarp showed potential to be used as a reinforcement element in the cementitious matrix.
dc.description.areastematicasdaextensaoMeio ambiente
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.odsODS 11: Cidades e comunidades sustentáveis
dc.description.resumoO concreto é amplamente empregado na construção civil, devido à sua versatilidade e resistência à compressão. Contudo, sua baixa resistência à tração e flexão, representam uma limitação, que pode comprometer sua aplicação e durabilidade. Dessa forma, a incorporação de elementos de reforço, como fibras metálicas, sintéticas ou naturais, na matriz cimentícia, tem sido avaliada como uma solução eficaz para melhorar as propriedades mecânicas e a resistência a fissuração desse material. A seringueira é uma árvore muito conhecida, por sua produção de látex. Seu fruto é composto por um endocarpo lenhoso e aparentemente resistente, que pode apresentar potencial para ser empregado na produção de compósitos cimentícios. Portanto, este estudo teve como objetivo investigar o potencial de utilização do endocarpo do fruto da seringueira como elemento de reforço em compósitos cimentícios. O resíduo utilizado neste estudo foi coletado no campus da Universidade Federal de Lavras (UFLA). Para quantificar os teores de extrativos totais, lignina, cinzas e holocelulose presentes no material, foi realizada a caracterização química dos endocarpos em sua forma natural. Com o objetivo de melhorar a compatibilidade química com a matriz cimentícia, os endocarpos foram submetidos a tratamentos específicos, envolvendo a lavagem em água quente a 80°C e a imersão em solução alcalina de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2). Adicionalmente, com o intuito de melhorar a aderência do endocarpo à matriz cimentícia, parte dos endocarpos foram revestidos com o polímero XSBR. Para avaliar a eficiência dos tratamentos, foi realizada a análise de calorimetriasemi-adiabática. A capacidade de absorção de água, o teor de umidade e a densidade do resíduo, foram avaliados por meio de uma adaptação da norma ASTM D2395–17. A adesão dos endocarpos à matriz cimentícia foi avaliada por meio de ensaios de flexão realizados em compósitos cimentícios, contendo endocarpos tratados e naturais. Para analisar o potencial do endocarpo como elemento de reforço na matriz cimentícia, foram produzidos concretos com incorporação de 1% de endocarpos revestidos com o polímero XSBR, fibras de aço e macrofibras de polipropileno, que posteriormente foram submetidos a ensaios de flexão e compressão. Os resultados da análise química indicaram que o material apresentou em média, 5,72% de extrativos, 23,74% de lignina, 1,37% de cinzas e 69,17% de holocelulose. Os resultados obtidos no ensaio de calorimetria mostraram que os tratamentos aplicados aos endocarpos, foram eficientes para melhorar a hidratação do cimento. A capacidade de absorção de água, o teor de umidade e a densidade do endocarpo natural, foram de 74,51%, 5,24 % e 0,80 g/cm3, respectivamente. A elevada capacidade de absorção de água do endocarpo impactou negativamente a hidratação do cimento na interface matriz-endocarpo dos compósitos. Os resultados dos ensaios de flexão dos compósitos cimentícios indicaram que, o revestimento com o polímero XSBR, melhorou a adesão do endocarpo à matriz cimentícia. Os ensaios de compressão e flexão realizados no concreto evidenciaram que, mesmo em baixa concentração, o endocarpo apresentou potencial para ser utilizado como elemento de reforço na matriz cimentícia.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais - FAPEMIG
dc.description.tipodeimpactoSociais
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.description.tipodeimpactoEconômicos
dc.description.tipodeimpactoCulturais
dc.identifier.citationRESENDE, Fernanda Carolina. Potencial de utilização do endocarpo do fruto da seringueira como elemento de reforço em compósitos cimentícios. 2025. 97p. Tese (Doutorado em Engenharia de Biomateriais) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60003
dc.languagept_BRpt_BR
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Ciências Agrárias – ESAL
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Biomateriais
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.subjectCompósitos cimentícios
dc.subjectResíduos vegetais
dc.subjectEndocarpo
dc.subjectSeringueira
dc.subjectCementitious composites
dc.subjectVegetable waste
dc.subjectEndocarp
dc.subjectRubber tree
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titlePotencial de utilização do endocarpo do fruto da seringueira como elemento de reforço em compósitos cimentícios
dc.title.alternativePotential for use of rubber tree fruit endocarp as a reinforcement element in cementitious composites
dc.typetese

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