Efecto de la interacción fibra-matriz y de la longitud de incrustación en el comportamiento de desprendimiento de las fibras de paja de arroz incrustadas en una matriz de arcilla

Abstract

La tierra, como material de construcción, se considera una alternativa ecológica para su implementación en la construcción moderna. La mejora de las mezclas con matriz arcillosa presenta avances en su resistencia mecánica mediante la adición de fibras vegetales como refuerzo. Algunas investigaciones concluyen sus resultados basándose en ensayos destructivos sin un análisis exhaustivo de la interacción fibra-matriz. En el presente estudio, se analizaron los fenómenos de interacción fibra-matriz mediante el ensayo de extracción de fibra individual. El ensayo se realizó con fibras de paja de arroz mercerizadas en soluciones de NaOH al 1 %, 2 % y 3 %, embebidas a 5 mm, 10 mm y 15 mm en una matriz arcillosa estabilizada con carboximetilcelulosa y almidón de yuca. Se demostró la importancia del tratamiento con NaOH para mejorar la rugosidad superficial de las fibras. La modificación superficial favoreció la adhesión de la matriz a la fibra, lo que provocó resistencia al desprendimiento. Las irregularidades geométricas de algunas fibras causaron fenómenos de fricción que requirieron fuerzas mayores que las ejercidas en el desprendimiento inicial. Las fibras tratadas en solución de NaOH al 1 % con un tiempo de exposición de 1 hora e incrustadas a 10 mm mostraron una mayor fuerza de desprendimiento inicial y resistencia al desplazamiento debido a fenómenos de fricción. La rigidez de la paja tratada con solución de NaOH al 2 % durante 2 h impidió su confinamiento por contracción debido al secado de la matriz, un fenómeno que facilitó su extracción debido a la mínima resistencia a la fricción. La baja tensión de unión de las fibras vegetales con la matriz de arcilla favorece el comportamiento semidúctil del compuesto verde. El ensayo de extracción de fibra individual en fibras vegetales incrustadas en matrices de arcilla permite identificar la interacción fibra-matriz y la longitud de trabajo óptima.