S 1 SISTEMAS GEOTECNIA Y RIESGOS GEOAMBIENTALES INGENIERÍA DEL AGUA Y DEL AMBIENTE PLANEACIÓN E INFRAESTRUCTURA DEL TRANSPORTE CONSTRUCCIÓN

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1 PLANEACIÓN E INFRAESTRUCTURA DEL TRANSPORTE INGENIERÍA DEL AGUA Y DEL AMBIENTE GEOTECNIA Y RIESGOS GEOAMBIENTALES SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN

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Comportamiento mecánico de un

material con matriz de poliéster

reforzado con fibras de bambú

Guadua angustifolia

Desarrollada por:

Ing. MSc. Patricia Luna Tamayo Director:

Ing. PhD. Juan Manuel Lizarazo Marriaga Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola

Codirector:

Fis. PhD. Alvaro Mariño Camargo Departamento de Física

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PLANTEAMIENTO DEL

PROBLEMA

El uso de fibras naturales para el refuerzo de matrices,

disminuye los costos de producción, convirtiéndolos

en una alternativa

económicamente viable para su uso en diversas

aplicaciones ingenieriles Las fibras comúnmente

usadas para la producción de materiales compuestos son vidrio, carbono o nylon, que

junto con los sofisticados procesos de producción que

se necesitan usar

industrialmente, los tornan más costosos frente a

materiales tradicionales como concreto, acero o aluminio

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PLANTEAMIENTO DEL

PROBLEMA

Propiedades

mecánicas de

materiales

compuestos

• Propiedades constituyentes

• Propiedades de la región

interfacial

Consecuencia las interacciones fisicoquímicas entre

los constituyentes y son las responsables del

proceso de transferencia de esfuerzos desde la

matriz hacia la fibra

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PLANTEAMIENTO DEL

PROBLEMA

Fibras naturales como refuerzo de matrices poliméricas Baja compatibilidad química entre fibra y matriz debido al

carácter hidrofílico que presentan las primeras, que

conduce a fallas por delaminación del material compuesto.

• Modificación de las propiedades físicoquímicas de la matriz (extrusión reactiva o tratamiento plasma).

• Modificación de las propiedades físicoquímicas de la fibra (agentes de acoplamiento, copolimerización con monómero compatible con matriz o tratamiento

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PLANTEAMIENTO DEL

PROBLEMA

Esta investigación estudia la influencia que tiene la

modificación de algunas propiedades físico químicas de la fibra de bambú Guadua angustifolia con un agente de

acoplamiento común como el Hidróxido de Sodio (NaOH) y con plasma de Argón, en algunas propiedades físicas,

mecánicas y químicas de la fibra y del compuesto fibra/poliéster.

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TRATAMIENTO CON AGENTES

DE ACOPLAMIENTO

Esquema de la orientación de los constituyentes de las fibras naturales que puede absorber agua del ambiente (Kabir et al., 2013)

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TRATAMIENTO CON PLASMA

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PRUEBAS INICIALES

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PRUEBAS INICIALES

Sin tratamiento

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PRUEBAS INICIALES

Fibra sin tratamiento Fibra tratada con plasma de argón

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PRUEBAS INICIALES

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PRUEBAS INICIALES

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PRUEBAS INICIALES

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PRUEBAS INICIALES

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PRUEBAS INICIALES

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OBJETIVO GENERAL

Establecer el comportamiento mecánico

del material compuesto P/BG, conformado

por fibras de bambú

Guadua angustifolia

,

embebidas en una matriz de poliéster.

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Desarrollar un método de extracción de macrofibras de bambú Guadua angustifolia y caracterizar algunas de sus propiedades físicas, mecánicas y químicas.

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METODOLOGÍA

Objetivo específico 1:

Proceso de obtención de tiras de bambú Guadua angustifolia

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METODOLOGÍA

Marmita usada para el “ablandamiento” de tiras de bambú Guadua angustifolia

Inmersión de las tiras en soluciones de NaOH con diferentes concentraciones y tiempos, en condiciones de temperatura y presión

controladas.

Construida por el Profesor Luis Eduardo Garzón, Facultad de Artes, Universidad Nacional, dentro de sus investigaciones con fibras naturales. Actualmente localizada en el laboratorio de estructuras y disponible para la investigación.

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METODOLOGÍA

Prototipo de máquina para extracción de fibra de bambú Guadua angustifolia.

Colaboración Maquilab S.A

Dimensiones en cm

Financiamiento: Universidad Nacional de Colombia. Convocatoria interna para el fortalecimiento de la investigación, creación e innovación en posgrados 2013-2015, modalidad 2 ($15’000.000)

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2. Evaluar el efecto de los tratamientos con un agente de acoplamiento y plasma de Argón sobre algunas de las propiedades físicas, mecánicas y químicas de fibras de bambú Guadua angustifolia y algunas propiedades físicas y mecánicas del compuesto P/BG.

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METODOLOGÍA

Convocatoria Colciencias 715 – Jóvenes Investigadores: Metodología para la fabricación del material compuesto

Parte I: Tratamiento a fibras de bambú Guadua angustifolia Parte II: Fabricación material compuesto P/BG

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2. Evaluar el efecto de los tratamientos con un agente de acoplamiento y plasma de Argón sobre algunas de las propiedades físicas, mecánicas y químicas de fibras de bambú Guadua angustifolia y algunas propiedades físicas y mecánicas del compuesto P/BG.

3. Establecer un modelo analítico de reforzamiento que describa el comportamiento macromecánico ante

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METODOLOGÍA

J. Summerscales, A. Virk, and W. Hall, “A review of bast fibres and their composites: Part 3 -Modelling,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 44, no. 1, pp. 132–139, 2013.

Enfoque estadístico Distribución de Weilbull

Teorías de reforzamiento Estructura del material (fibra y matriz) No presenta ningún modelo propuesto para compuestos reforzados con

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