Desempenho físico-mecânico e acústico de painéis compósitos de lã de madeira e cimento
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Data
Autores
Orientador
Campos, Cristiane Inácio 
Coorientador
Souza, Alexandre Jorge Duarte
Pós-graduação
Engenharia - FEG
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso restrito
Resumo
Resumo (português)
A madeira é um material renovável e sustentável com ótimas propriedades termoacústicas, sendo uma alternativa a produtos não renováveis, como as espumas sintéticas. Nesse cenário, a pesquisa sobre painéis Wood Wool Cement Board (WWCB) tem crescido no Brasil, aproveitando a expertise nacional em painéis de cimento e madeira para desenvolver um produto inovador para o mercado. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de painéis WWCB, fabricados com tiras/lã de Pinus sp., investigando a influência de quatro etapas distintas do processo produtivo em suas propriedades físico-mecânicas e acústicas. Cada etapa consistiu em escolher o melhor processo de prensagem, a espessura das lãs de madeira, o traço e a adição de camada externa cimentícia. Os traços diferenciaram-se na quantidade de água utilizada, adição de cloreto de cálcio (CaCl2), cimento e madeira. A caracterização físico-mecânica e acústica incluiu a análise da densidade (ASTM D 2395-2022), resistência mecânica à flexão estática (ASTM D1037-2020), resistência ao arrancamento de parafuso (ABNT NBR 14810-2:2013), desempenho acústico (adaptado de ABNT NBR 10152-2017) e análise da microestrutura com o auxílio do microscópio eletrônico de varredura (MEV). O melhor processo de prensagem foi realizado na prensa hidráulica automatizada, a espessura da lã de 0,2 mm resultou em painéis de melhor desemprenho físico e acústico do que os painéis de lãs de 0,4 mm, o melhor traço foi o que possuiu em sua composição uma maior proporção de madeira para quantidade de cimento, a adição de uma camada externa cimentícia foi positiva para as caracterizações realizadas. Os dados obtidos revelaram que a densidade dos painéis produzidos variou de 137 kg/m³ a 371 kg/m³ sem camada externa e de 346 kg/m³ a 734 kg/m³ com. A análise microscópica indicou diferença na interação cimento-madeira entre as amostras de cada processo, a presença de vazios e a não homogeneidade na distribuição do cimento nas lãs. No teste de isolamento acústico os painéis reduziram até 20% de ruído, até 19,9 dB. O teste de flexão estática revelou um módulo de resistência a ruptura (MOR) de 1,72 MPa para o painel de 20 mm, com maior densidade e maior proporção madeira-cimento, o que está dentro do esperado para painéis WWCB, ao comparar com painéis comerciais. O teste de arrancamento de parafuso demonstrou que os painéis produzidos suportam em média 17 kg de fixação. Os painéis de maior densidade, maior quantidade de madeira em sua composição e com camada externa cimentícia indicaram melhor desempenho acústico e resistência mecânica, onde a melhor amostra foi obtida a partir do Traço I, com camada externa cimentícia. Foi possível observar como os diferentes processos de fabricação influenciaram as propriedades físicas e mecânicas do painel produzido, e como isso pode ser manipulado a fim de otimizar suas características para aplicações em diversos segmentos e aplicações.
Resumo (inglês)
Wood, a renewable and sustainable material with excellent thermo-acoustic properties, offers a viable alternative to non-renewable products like synthetic foams. Given Brazil's strong expertise in cement-wood panels, there is a growing interest in researching Wood Wool Cement Board (WWCB) as an innovative product for the national market. This study aimed to evaluate the performance of WWCB panels made from Pinus sp. wool, investigating how four distinct stages of the production process influence their physical, mechanical, and acoustic properties. The evaluated stages included the pressing method, wood wool thickness, mix design, and the addition of an external cementitious layer. The mix designs varied in the proportions of water, calcium chloride (CaCl2), cement, and wood. The physical, mechanical, and acoustic characterization included density analysis (adapted from ASTM D 2395-2022), static bending strength (adapted from ASTM D1037-2020), screw withdrawal resistance (adapted from ABNT NBR 14810-2:2013), acoustic performance (adapted from ABNT NBR 10152-2017), and microstructural analysis using a scanning electron microscope (SEM). The automated hydraulic press yielded the best pressing results. Panels made with 0.2 mm wood wool demonstrated superior physical and acoustic performance compared to those with 0.4 mm wool. The optimal mix design was found to have a higher wood-to-cement ratio, and the addition of an external cementitious layer positively impacted all characterizations. Density varied from 137 kg/m³ to 371 kg/m³ for panels without the external layer and from 346 kg/m³ to 734 kg/m³ with it. Microscopic analysis revealed inconsistencies in the cement-wood interface, presence of voids, and non-uniform cement distribution. Acoustic isolation tests showed a noise reduction of up to 20% (19.9 dB). The static bending strength test yielded a Modulus of Rupture (MOR) of 1.72 MPa for the 20 mm panel with the highest density and wood-to-cement ratio, which is consistent with commercial WWCB panels. Screw withdrawal tests showed that the panels could support an average of 17 kg of load. Panels with higher density, a greater proportion of wood, and an external cementitious layer exhibited improved acoustic performance and mechanical resistance. The best overall sample was obtained from Mix Design I with the external cementitious layer. These findings demonstrate how different manufacturing processes influence the panels' properties, providing a basis for optimizing their characteristics for various applications.
Descrição
Palavras-chave
painel cimento-madeira, WWCB, lã de madeira, isolamento acústico, caracterização físico-mecânica., Painéis de madeira, Madeira engenheirada, Isolamento acústico, Construção civil
Idioma
Português
Citação
LOPES, Nathaly Proença. Desempenho físico-mecânico de paineis compósitos de lã de madeira e cimento. 2025. 119f. Orientadores: Cristiane Inácio de Campos; Alexandre Jorge Duarte de Souza. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Faculdade de Engenharia e Ciências, Universidade Estadual Paulista, Guaratinguetá, 2025.
