[en] Vegetable Fiber Reinforced Cement Composite Materials (VFRCC) have emerged as a potential construction material, providing adequate load-bearing capacity and ductility for non-structural applications. VFRCC have good mechanical properties (strength and ductility) which make them potentially suitable for non-structural construction applications. The improved capacity of this material is due to the fact that, unlike ordinary mortar, a reinforcement is introduced that is distributed throughout the section of the piece, allowing the fibers to work throughout the entire tensile block. Commonly publications analyze the mechanical behavior of these materials in bending mode, their durability properties, chemical compositions and the micro-structure of matrix. The objective of this doctoral thesis is to evaluate the mechanical behavior of VFRCC as a non-structural construction material. In this context, a cement-based matrix will be used which will be optimized by incorporating two different additives, a pozzolanic addition and two types of vegetable fibers (VF) as reinforcing elements, that will be introduced into the matrix in different proportions. The mechanical behavior will be carried out by means of three-point bending tests and four mechanical parameters will be analyzed, depending on the level of applied load: Limit of proportionality (LOP), maximum resistance to bending (MOR), Modulus of elasticity (MOE ) and specific energy. The durability of the material will also be studied through an accelerated aging treatment consisting of 10 dry-wet cycles. The chemical composition of the matrix will also be analyzed by X-Ray diffractometry (XRD) and the micro-structure by scanning electron microscopy (SEM) and backscattered electron microscopy (BSEM) and atomic composition by energy dispersive X-Ray spectroscopy (EDX). In terms of mechanical performance, it was found that the composites containing 10% cotton linter fiber with the polycarboxylate additive incorporated, exhibited higher flexural strength compared to the flax fiber composites, with good and sufficient deformability and ductility. At the same time, the influence of CAC on VFRCC demonstrated that this cement matrix could be a viable alternative to an OPC matrix in terms of VF durability for this type of material, compared to those conventional PV-OPC.

[es] Los materiales Compuestos de Cemento Reforzado con Fibras Vegetales (CCRFV) han surgido como un potencial material de construcción, proporcionando una capacidad de carga y ductilidad adecuadas para aplicaciones no estructurales. Los CCRFV poseen unas buenas propiedades mecánicas (resistencia y ductilidad) que los hacen potencialmente adecuados para aplicaciones constructivas no estructurales. La capacidad mejorada de este material se debe al hecho de que, a diferencia del mortero ordinario, se introduce un refuerzo que se distribuye en toda la sección de la pieza, permitiendo que las fibras funcionen en todo el bloque de tracción completo. Comúnmente, las publicaciones analizan el comportamiento mecánico de estos materiales a flexión, sus propiedades de durabilidad, composiciones químicas y microestructura de la matriz. El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar el comportamiento mecánico de los CCRVF como un material de construcción no estructural. En este contexto, se utilizará una matriz a base de cemento que se optimizará incorporando dos aditivos distintos, una adición puzolánica y dos tipos de fibras vegetales (FV) como elementos de refuerzo, que se introducirán en la matriz en diferentes proporciones. El comportamiento mecánico se llevará a cabo mediante ensayos de flexión de tres puntos y se analizarán, en función del nivel de carga aplicada, cuatro parámetros mecánicos: Límite de proporcionalidad (LOP), resistencia máxima a flexión (MOR), Módulo de elasticidad (MOE) y Energia específica. También se estudiará la durabilidad del material mediante un tratamiento de envejecimiento acelerado compuesto por 10 ciclos seco-húmedo. También se analizarán la composición química de la matriz mediante difractometria de rayos x (DRX) y la microestructura mediante microscopía electrónica de barrido (SEM) y microscopía de electrones retrodispersados (BSEM) y composición atómica mediante espectroscòpia de rayos X con dispersión de energia (EDX). En términos de rendimiento mecánico, se encontró que los compuestos que contenían 10% de algodón con el aditivo de policarboxilato incorporado, exhibieron mayor resistencia a la flexión en comparación con los compuestos de fibra de lino, con una buena y suficiente capacidad de deformación y ductilidad. Al mismo tiempo, la influencia del CAC en los CCRFV demostró que esta matriz de cemento podría ser una alternativa viable a una matriz de OPC en términos de durabilidad de las FV para este tipo de material, en comparación con los FV-OPC convencionales. También se observó que los ciclos de envejecimiento acelerado tenían un efecto mayor en la propia matriz de CAC que en las FV, lo que indica que esta matriz podría ser una alternativa viable para producir CCRFV durable. En términos de adición puzolánica en matriz CAC, los resultados de los análisis BSEM/SEM y XRD revelaron que, con concentraciones más altas de puzolana, el humo de sílice no reacciona por completo con el CAC, por lo que aparecía un excedente de partículas de SF en la microestructura de la matriz. Según los resultados de XRD, las nuevas fases de la strätlingita (C2ASH8) estaban presentes en mezclas con bajo contenido de SF. Simultáneamente, la incorporación de humo de sílice en CCRFV pareció minimizar aún más la degradación de la fibra. Esta tesis doctoral proporciona conocimientos y datos que pueden ayudar a futuras investigaciones y contribuir al desarrollo futuro de estrategias de diseño de CCRFV.