RESUMO O uso da madeira como material de construção continua crescendo mundialmente enquanto a disponibilidade deste recurso natural está diminuindo. Esta situação tem conduzido ao desenvolvimento de materiais alternativos. Dentre os vários materiais sintéticos que têm sido explorados, os compósitos poliméricos reivindicam e buscam uma maior participação como material de construção. Nos últimos anos tem se observado um crescente interesse na utilização de fibras naturais como reforço de matrizes poliméricas para a produção de materiais de baixo custo. As fibras naturais são reforços com grande potencialidade e seu uso tem se dado de forma mais tradicional do que científica. Elas têm se prestado a inúmeras aplicações ao longo do tempo, mas a aplicação da tecnologia dos materiais visando a sua utilização como reforço de matrizes poliméricas é relativamente recente. As dificuldades econômicos e sociais observadas em muitos dos países em desenvolvimento, onde as fibras naturais são abundantes, requerem que cientistas e engenheiros apliquem tecnologias apropriadas para utilizar estas fibras da forma mais eficiente possível, de tal maneira que se possa produzir materiais compósitos poliméricos de boa qualidade visando a atender a demanda da população por habitações e componentes habitacionais. Dentre as várias fibras naturais, a fibra de sisal é de particular interesse uma vez que os compósitos que a utilizam como reforço apresentam alta resistência ao impacto além de possuírem moderada resistência à tração e à flexão. O presente artigo apresenta uma revisão dos trabalhos de pesquisa publicados no campo dos compósitos poliméricos ecológicos, especialmente no que se refere aos compósitos reforçados com fibras de sisal, visando seu uso como material de construção. Ênfase especial é dada à micro-estrutura e propriedades da fibra de sisal, às técnicas de processamento e às propriedades físicas e mecânicas dos compósitos poliméricos reforçados com fibras de sisal.

ABSTRACT The global demand for wood as a building material is steadily growing, while the availability of this natural resource is diminishing. This situation has led to the development of alternative materials. Of the various synthetic materials that have been explored and advocated, polymer composites claim a major participation as building materials. There has been a growing interest in utilizing natural fibres as reinforcement in polymer composite for making low cost construction materials in recent years. Natural fibres are prospective reinforcing materials and their use until now has been more traditional than technical. They have long served many useful purposes but the application of the material technology for the utilization of natural fibres as reinforcement in polymer matrix took place in comparatively recent years. Economic and other related factors in many developing countries where natural fibres are abundant, demand that scientists and engineers apply appropriate technology to utilize these natural fibres as effectively and economically as possible to produce good quality fibre reinforced polymer composites for housing and other needs. Among the various natural fibres, sisal is of particular interest in that its composites have high impact strength besides having moderate tensile and flexural properties compared to other lignocellulosic fibres. The present paper surveys the research work published in the field of sisal fibre reinforced polymer composites with special reference to the structure and properties of sisal fibre, processing techniques, and the physical and mechanical properties of the composites.

As propriedades tênseis de compósitos de matriz poliéster, reforçados por fibras curtas de sisal foram determinadas em função do comprimento, teor e orientação das fibras. Os resultados mostram que, para os compósitos investigados, a resistência à tração aumentou com o comprimento das fibras (5 – 45 mm), atingiu um plateau (45 – 55 mm) e então decresceu (55 – 75 mm) enquanto os valores de módulo e de alongamento na ruptura não dependiam do comprimento das fibras. A resistência à tração dos compósitos aumentou com o teor de fibras até 50% em peso e, a partir daí, tendeu a decrescer. A resistência à tração de compósitos reforçados por fibras orientadas e testados longitudinalmente ao reforço foi 10 vezes maior do que a sua resistência transversal e 3 vezes maior do que a resistência de compósitos reforçados por fibras dispostas ao acaso.

The tensile properties of short sisal fibre reinforced polyester composites as a function of fibre length, content and orientation were evaluated. The tensile strength of the composites increased with fibre lengths (5-45 mm), leveled off (45-55mm) and then decreased (55-75mm). Modulus and elongation at break of the composites were insensitive to fibre length. The tensile strength of the composites increased with fibre contents up to 50% and then showed a decreasing trend. The longitudinal tensile strength of oriented composites was 10 times higher than its transverse strength and 3 times higher than those of randomly oriented composites.

RESUMO A inclusão de fibras em concretos, argamassas e pastas de cimento melhora propriedades básicas desses materiais tais como a tenacidade na fratura, a resistência à flexão, ao impacto, à choques térmicos e à desagregação. Nos últimos anos tem se observado, em todo o mundo, um grande interesse na aplicação de materiais compósitos, com matrizes a base de cimento, reforçados com fibras vegetais tais como sisal, juta, fibra de coco, fibra de bambu e celulose. Essas fibras têm sido consideradas potencialmente atrativas como reforço de matrizes a base de cimento devido a sua disponibilidade, baixo custo e do baixo consumo de energia gasto na sua produção. No presente artigo, as propriedades gerais dos compósitos são descritas em relação ao volume de fibras, comprimento, resistência e rigidez. O evolução cronológica do uso de fibras de sisal como reforço de matrizes a base de cimento é reportado e dados experimentais são apresentados para ilustrar o comportamento dos compósitos. Uma rápida descrição do uso desses compósitos como elementos de construção é também feita. A influência da presença de fibras de sisal na retração plástica e na resistência à tração, compressão e flexão no estado endurecido de matrizes a base de cimento é discutida. A fluência e a retração por secagem dos compósitos e a durabilidade das fibras vegetais na matriz alcalina são características relevantes e são também discutidas. Os resultados apresentados mostram que os compósitos reforçados com fibras de sisal podem ser usados com segurança na produção de elementos estruturais visando seu emprego nas construções civis e rurais. Esse material pode ser usado, por exemplo, como substituto dos produtos a base de fibras de asbestos os quais podem trazer danos a saúde de seres humanos e animais e que são proibidos, por lei, nos países industrializados. A produção das fibras de sisal, quando comparada com a das fibras sintéticas ou minerais, requer uma quantidade energia muito menor, além dos benefícios ecológicos, sociais e econômicos.

ABSTRACT The inclusion of fibre reinforcement in concrete, mortar and cement paste can enhance many of the engineering properties of the basic materials, such as fracture toughness, flexural strength and resistance to fatigue, impact, thermal shock and spalling. In recent years, a great deal of interest has been created worldwide on the potential applications of natural fibre reinforced, cement based composites. Investigations have been carried out in many countries on various mechanical properties, physical performance and durability of cement based matrices reinforced with naturally occurring fibres including sisal, coconut, jute, bamboo and wood fibres. These fibres have always been considered promising as reinforcement of cement based matrices because of their availability, low cost and low consumption of energy. In this review, the general properties of the composites are described in relation to fibre content, length, strength and stiffness. A chronological development of sisal fibre reinforced, cement based matrices is reported and experimental data are provided to illustrate the performance of sisal fibre reinforced cement composites. A brief description on the use of these composite materials as building products has been included. The influence of sisal fibres on the development of plastic shrinkage in the pre-hardened state, on tensile, compressive and bending strength in the hardened state of mortar mixes is discussed. Creep and drying shrinkage of the composites and the durability of natural fibres in cement based matrices are of particular interest and are also highlighted. The results show that the composites reinforced with sisal fibres are reliable materials to be used in practice for the production of structural elements to be used in rural and civil construction. This material could be a substitute asbestos-cement composite, which is a serious hazard to human and animal health and is prohibited in industrialized countries. The production of sisal fibres as compared with synthetic fibres or even with mineral asbestos fibres needs much less energy in addition to the ecological, social and economical benefits.