Degradación de la fibra de sisal mediante diferentes métodos para materiales compuestos de cemento

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los Materiales
• Ingeniería Civil
• Compuestos de Fibra Natural

Sus antecedentes:

• La fibra de sisal, derivada de Agave sisalana, ofrece beneficios en el concreto pero se degrada debido a los materiales cementiciosos y la humedad.
• Los tratamientos superficiales existentes para la fibra de sisal tienen limitaciones y sus efectos combinados no se comprenden bien.
• La durabilidad de las fibras naturales en compuestos de cemento es crucial para la construcción sostenible.

Objetivo del estudio:

• Evaluar sistemáticamente la eficacia de la bentonita calcinada, las soluciones alcalinas (5 % y 10 % de NaOH) y los tratamientos térmicos (150 °C y 200 °C) en la degradación de la fibra de sisal.
• Determinar el impacto de estos tratamientos en las propiedades físicas y mecánicas de las fibras de sisal.
• Evaluar el rendimiento de las fibras de sisal tratadas cuando se incorporan en materiales a base de cemento.

Principales métodos:

• Las fibras de sisal se trataron con bentonita calcinada, diferentes concentraciones de hidróxido de sodio (NaOH) y tratamientos térmicos a 150 °C y 200 °C.
• Las fibras tratadas y sin tratar se sometieron a 10 ciclos de humectación y secado para evaluar la durabilidad.
• Se midieron la absorción de agua, la pérdida de masa a temperaturas elevadas y las propiedades mecánicas (carga de rotura) de las fibras.
• Se incorporaron fibras de sisal tratadas en mezclas de mortero para evaluar la densidad fresca, la resistencia a la compresión y la resistencia a la flexión.

Principales resultados:

• Todos los tratamientos eliminaron eficazmente la lignina y las impurezas superficiales, mejorando la durabilidad de la fibra.
• Las fibras tratadas con 5% de NaOH, calor a 150 °C o bentonita calcinada mostraron mejoras significativas en la resistencia a la carga de rotura (28,95 %–33,37 %) y una reducción de la absorción de agua (29,27 %–60,95 %) después de 10 ciclos.
• El tratamiento con bentonita calcinada redujo la pérdida de masa de la fibra a 367 °C y 600 °C en aproximadamente un 28-29 %.
• El mortero que incorpora fibras de sisal tratadas a 150 °C o con bentonita calcinada exhibió una mejora en la resistencia a la compresión a los 28 días (23,31 %–23,44 %) en comparación con el mortero de fibra sin tratar.

Conclusiones:

• Los tratamientos térmicos, alcalinos y de bentonita calcinada son eficaces para mitigar la degradación de la fibra de sisal en entornos cementiciosos.
• Estos tratamientos mejoran la durabilidad de la fibra de sisal, reducen la absorción de agua y mejoran la estabilidad térmica.
• La incorporación de fibras de sisal tratadas en mortero mejora significativamente el rendimiento mecánico, posicionándolas como un refuerzo sostenible prometedor.