Resumo Este artigo tem por objetivo apresentar uma investigação do processo de dispersão de suspensões aquosas com nanocelulose cristalina (NCC) para fabricação de compósitos cimentícios reforçados com microcelulose cristalina (MCC) e fibras de polipropileno (FPP). Inicialmente foram caracterizadas as soluções aquosas com nanocelulose com diferentes teores de surfactante (Pluronic F-127) quanto à qualidade da dispersão, por meio do espalhamento dinâmico de luz, potencial zeta e espectroscopia UV-Vis, para determinar o teor ideal de surfactante. Em seguida, as suspensões aquosas foram adicionadas à mistura cimento-areia para preparação dos compósitos. As propriedades no estado fresco e endurecido foram investigadas em cada um dos teores de adição combinados. O teor ótimo de Pluronic para dispersar a nanocelulose foi de 40% em relação à massa dela. Verificou-se redução da trabalhabilidade nas amostras. Os compósitos do traço 1 (0,3% FPP, 0,5% MCC e 0,3% NCC), quanto ao desempenho mecânico, apresentaram incrementos em torno de 17% de resistência à compressão aos 56 dias e de 18% no módulo de elasticidade, e de aproximadamente 7% na resistência à tração na flexão aos 28 dias.

Abstract This paper aims to investigate the dispersion process of aqueous suspensions with crystalline nanocellulose (NCC) for the production of cementitious composites reinforced with crystalline microcellulose (MCC) and polypropylene fibers (FPP). Initially, aqueous solutions with nanocellulose with different levels of surfactant were characterized in terms of dispersion quality through dynamic light scattering, zeta potential and UV-Vis spectroscopy, aiming to determine the ideal surfactant content. Subsequently, the aqueous suspensions were added to the cement/sand mixture to prepare the composites. The properties in the fresh and hardened states were investigated for each addition level. The optimal content of Pluronic to disperse the nanocellulose was 40% in relation to its mass. The results showed a reduction in the workability of the samples. In terms of mechanical performance, the composites of recipe 1 (0.3% FPP, 0.5% MCC and 0.3% NCC) showed increases of around 17% in compressive resistance at 56 days, 18% in elasticity modulus and around 7% in tensile strength in flexion at 28 days.

RESUMO Este artigo apresenta um modelo numérico-computacional para pórticos com comportamento não linear geométrico, por meio do método Corrotacional de Elementos Finitos, considerando as teorias de viga de Euler-Bernoulli e Timoshenko. A ligação entre os membros estruturais é simulada por um elemento de ligação de comprimento nulo, o qual considera as rigidezes axial, translacional e rotacional. O sistema de equações não lineares que descreve o problema estrutural é solucionado pelo procedimento incremental e iterativo de Potra-Pták, com ordem de convergência cúbica, associado à técnica de continuação Comprimento de Arco Linear. O algoritmo do método de solução é apresentado e os exemplos numéricos são simulados com o programa livre Scilab. Os resultados numéricos mostram que a esbelteza da estrutura, a não linearidade geométrica e a semirrigidez influenciam no comportamento da estrutura. A análise estrutural e os procedimentos de projeto que consideram esses fatores alcançam um projeto menos conservador, obtendo-se estruturas mais otimizadas.

ABSTRACT This paper presents a numerical-computational model for frames with geometric nonlinear behavior, by the Finite Element Co-rotational method, considering the Euler-Bernoulli and Timoshenko beam theories. The connection between structural members is simulated by a null-length connection element, which considers the axial, translational and rotational stiffness. The nonlinear equations system that describes the structural problem is solved by the incremental and iterative procedure of Potra-Pták, with cubic convergence order, combined with the Linear Arc-Length path-following technique. The solution method algorithm is presented and the numerical examples are simulated with the free Scilab program. The numerical results show that the slenderness of the structure, geometric nonlinearity and semi-rigidity influence the behavior of the structure. Structural analysis and design procedures that consider these factors attains less conservative design thus obtaining more optimized structures.

RESUMO Os materiais cimentícios são os mais utilizados mundialmente, na construção civil. Frente a isso, pesquisas são necessárias para melhorar tanto seu desempenho mecânico quanto seu desenvolvimento sustentável. Uma alternativa que busca essas melhorias é a adição de materiais de origem vegetal, como por exemplo, a fibra de coco e a microcelulose cristalina. Sendo assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência das adições de fibra de coco (FC) e microcelulose cristalina (MCC) nas propriedades físicas e mecânicas de argamassas cimentícias. Para um melhor delineamento da pesquisa, esta foi dividida em três fases: caracterização dos materiais; análise de argamassas com adições de FC e argamassas com adições de MCC; análise de argamassas com adições de FC e MCC simultaneamente. Foram realizados os seguintes ensaios: índice de consistência, resistência à compressão, resistência à tração na flexão, módulo de elasticidade, absorção de água, índice de vazios, massa específica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectrografia por Dispersão de Energia (EDS). Os resultados encontrados demonstram que as incorporações de FC e MCC em teores acima de 0,2FC e 0,3MCC melhoram de forma significativa o desempenho das argamassas quanto aresistência à tração na flexão, porém não contribuem de forma positiva nas outras propriedades mecânicas das argamassas, mas sem prejuízos significativos para sua utilização. É recomendável estudos de argamassas com FC e MCC a longo prazo para verificar se as propriedades mecânicas sofrem influências significativascom a idade.

ABSTRACT The cementitious materials are the most used worldwide, in civil construction. Faced with this, research is needed to improve both its mechanical performance and its sustainable development. An alternative that seeks these improvements is the addition of materials of vegetable origin, such as coconut fiber and microcellulose crystalline. Therefore, the objective of the present work was to evaluate the influence of additions of coconut fiber (CF) and microcellulose crystalline (MCC) on the physical and mechanical properties of cementitious mortars. For a better delineation of the research, it was divided into three phases: characterization of the materials; analysis of mortars with additions of CF and mortars with MCC additions; analysis of mortars with additions of CF and MCC simultaneously. The following tests were performed: consistency index,compressive strength, flexural tensile strength, modulus of elasticity, water absorption, void index, specific mass, Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS). The results show that the incorporations of CF and MCC in contents above 0.2CF and 0.3MCC significantly improve the performance of mortars in terms of tensile strength in flexion, however do not contribute positively to the other mechanical properties of mortars, but without significant damage to its use. Studies of mortars with longterm CF and MCC are recommended to verify if mechanical properties undergo significant influences withage.

RESUMO A adição de micropartículas em materiais cimentícios é um método que vem sendo investigado nas últimas décadas, apresentando a possibilidade de melhorar o desempenho mecânico destes materiais. Este estudo tem como objetivo avaliar a influência causada pela adição de uma micropartícula, a microcelulose cristalina (MCC), nas propriedades mecânicas de argamassas cimentícias. Esta avaliação se deu por meio da utilização de diferentes dosagens de MCC, em relação à massa de cimento, e um fator a ser destacado é a busca pela manutenção da trabalhabilidade da argamassa cimentícia, por meio do ajuste em sua relação água/cimento. Foram realizados ensaios de determinação de índice de consistência, resistência à compressão, resistência à tração na flexão, ensaios de absorção e também a captura de imagens das argamassas por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). De acordo com os resultados dos ensaios, constatou-se que, entre as dosagens de MCC analisadas, as argamassas com adição de 0,2% de MCC, em relação à massa de cimento, apresentaram os melhores desempenhos mecânicos, quando comparados ao desempenho das argamassas de referência. Os incrementos de resistência à compressão alcançados foram de: 4% aos 3 dias de idade, 9% aos 7 dias e 2% aos 28 e 56 dias. Houve um acréscimo de 6% na resistência à tração na flexão das argamassas aos 28 dias de idade. Já os resultados dos ensaios de absorção, demonstraram que as argamassas com adição de 0,2% de MCC, em relação à massa de cimento, foram as que apresentaram um menor índice de absorção de água e menor índice de vazios. Por meio do MEV pôde-se identificar a MCC no interior da matriz cimentícia e verificar a maneira como a mesma se encontra disposta no interior do material.

ABSTRACT The addition of microparticles in cementitious materials is a method that has been investigated in recent decades, presenting the possibility of improving the mechanical performance of these materials. The goal of this study is to evaluate the influence of the addition of a microparticle, microcrystalline cellulose (MCC), on the mechanical properties of cementitious mortars. This evaluation was carried out using different dosages of MCC in relation to the cement mass, and a point to be considered is the search for the maintenance of the workability of the cement mortar, through the adjustment of its water/cement ratio (w/c). Tests were performed to determine consistency index, compressive strength, flexural tensile strength, absorption tests and the image capture of the mortars by Scanning Electron Microscopy (SEM). According to the results of the tests, it was found that, among the analyzed MCC dosages, mortar with 0,2% of MCC, in relation to the cement mass, presented the best mechanical performance, when compared to performance reference mortars. The increments of compressive strength reached were: 4% at 3 days of age, 9% at 7 days and 2% at 28 and 56 days. There was a 6% increase in the flexural tensile strength of the mortars at 28 days of age. The results of the absorption tests showed that mortars with 0,2% of MCC in relation to the cement mass were those with a lower water absorption index and lower voids index. Through SEM, it was possible to identify the MCC within the cementitious material and to verify the way it is disposed inside the material.