REDEMAT
REDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
UFOP - CETEC - UEMG
Tese de Doutorado
"Utilização de resíduos da exploração do itabirito em
pavimentos intertravados”
Autor: Carolina Braccini Freire
Orientador: Prof. Fernando Soares Lameiras
Julho de 2012
REDEMAT
REDE TEMÁTICA EM E NGENHARIA DE M ATERIAIS
UFOP – CETEC – UEMG
UFOP - CETEC - UEMG
Carolina Braccini Freire
“Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos
intertravados”
Tese de Doutorado apresentada ao Programa de PósGraduação
em
Engenharia
de
Materiais
da
REDEMAT, como parte integrante dos requisitos
para a obtenção do título de Doutor em Engenharia
de Materiais.
Área de concentração: Processos de Fabricação
Orientador: Prof. Fernando Soares Lameiras
Ouro Preto, julho de 2012.
F866u
Freire, Carolina Braccini.
Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos
intertravados [manuscrito] / Carolina Braccini Freire – 2012.
xxiii, 189 f.: il. color.; grafs.; tabs.; mapas.
Orientador: Prof. Dr. Fernando Soares Lameiras.
Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola
de Minas. Rede Temática em Engenharia de Materiais.
Área de concentração: Processos de Fabricação.
1. Itabirito - Exploração - Teses. 2. Minas e mineração - Resíduos Teses. 3. Cimentação - Teses.
4. Blocos intertravados - Teses.
5. Pavimentação - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título.
CDU: 693.7:622.7
Catalogação: [email protected]
OFEREÇO
À minha mãe Dora.
“Eu sei que vou te amar. Por toda minha vida, eu vou te amar (...)
Desesperadamente, eu sei que vou te amar”. (Vinícius de Moraes)
Aos meus irmãos, Waguinho e Felipe, amigos de verdade, sempre presentes.
Ao meu amor Vinícius, por fazer os dias ficarem mais leves, pela companhia divina, por me
ensinar tanto...
Hoje eu sou muito melhor, graças a você!!!
Dedico esse trabalho e toda minha realização profissional ao meu pai querido
Wagner Freire.
Amor eterno e incondicional.
i
AGRADECIMENTOS
Ao orientador Prof. Dr. Fernando Lameiras, pela confiança depositada para realização deste
valioso presente, pelo apoio e pela disponibilidade constante. Registro aqui os meus mais
sinceros agradecimentos.
À Dra. Clédola Cássia, pela coorientação, amizade e incentivo sempre demonstrados.
Aos colegas de trabalho e amigos Paulo Henrique, Shubert e Valéria, por todo o apoio
prestado durante o desenvolvimento desse trabalho, pela amizade e dedicação.
Ao pessoal do LABCIM (Laboratório de Cimentação) do CDTN, Adair, Donizete, Judite,
Juscelino e Sandro, pela disponibilidade na realização dos ensaios de cimentação, pela força
(em todos os sentidos) e pelo carinho.
Aos alunos da iniciação científica do SEGRE/CDTN, Marina Duarte, Marina Lucas e
Glaucimar, pelo auxílio na realização de ensaios.
Ao José Aury de Aquino, José Donato de Souza, Waldeir Estevão de Paula Jr do CDTN, pelo
apoio na preparação e caracterização do resíduo.
Ao Luis Carlos da Silva do CDTN, pelas análises de Absorção Atômica e Fluorescência de
Raios X.
Aos técnicos do Laboratório de Microscopia Eletrônica e Microanálises (Consórcio FísicaQuimica-Geologia/UFMG - CDTN/CNEN) pela realização de ensaios.
À Maria Ângela de Menezes do Serviço de Química e Radioquímica, SERTA/CDTN, pelas
análises por Ativação Neutrônica.
Aos técnicos do Laboratório do Núcleo de Combustível NUCCOM/CDTN, pelas análises de
Infravermelho.
Ao Dr. Jarbas Magalhães Resende do Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear de Alta
Resolução LAREMAR/UFMG, pelas análises de Ressonância Magnética Nuclear.
Ao Prof. Marcus Valadares, por se dispor nas correções do abstract.
À coordenação e aos professores do Programa de Pós Graduação da REDEMAT, pela
disponibilidade e oportunidade oferecida.
Aos amigos e companheiros da pós-graduação da REDEMAT.
ii
Ao CDTN pela disponibilização de toda sua infraestrutura.
À Capes, pela bolsa e financiamentos concedidos.
À FUNDEP e à FAPEMIG pelo apoio financeiro ao projeto.
À SAMARCO pela disponibilização de amostras e informações.
A todos os pesquisadores e funcionários do CDTN, que direta ou indiretamente contribuíram
para realização deste trabalho.
A todo pessoal do SEGRE/CDTN, por serem minha segunda família e por todos os momentos
de descontração e alegria que passamos juntos.
Enfim, agradeço a Deus, pela saúde, pela superação, pela família que tenho, pela paciência e
pela força adquiridas, durante todo o percurso desta jornada.
iii
SUMÁRIO
ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................... viii
ÍNDICE DE TABELAS .......................................................................................................xv
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ..........................................................................xix
RESUMO ............................................................................................................................xxi
ABSTRACT ..................................................................................................................... xxiii
1
2
3
INTRODUÇÃO ..............................................................................................................1
1.1
Problema da Pesquisa ...............................................................................................1
1.2
Relevância do Trabalho ............................................................................................2
OBJETIVOS...................................................................................................................3
2.1
Objetivo Geral ..........................................................................................................3
2.2
Objetivos Específicos ...............................................................................................3
REFERENCIAL TEÓRICO ...........................................................................................4
3.1
Economia Mineral Brasileira ....................................................................................4
3.2
Minério de Itabirito ..................................................................................................5
3.2.1
Processo de exploração do Itabirito ...................................................................6
3.2.2
Geração de resíduo arenoso ...............................................................................9
3.3
Extração de areia ....................................................................................................10
3.3.1
Extração da areia de rio para construção civil - Impactos .................................10
3.3.2
A extração da areia de rio em Belo Horizonte ..................................................12
3.4
Resíduo: De problema a oportunidade ....................................................................14
3.5
Argamassa..............................................................................................................15
3.6
Composição da Argamassa .....................................................................................16
3.6.1
Agregado ........................................................................................................16
3.6.2
Matriz (Pasta de Cimento) ...............................................................................17
3.7
Aditivos Superplastificantes ...................................................................................22
3.8
Pavimento intertravado ...........................................................................................24
3.9
Planejamento Fatorial de Experimentos ..................................................................27
3.9.1
Planejamento dos Experimentos ......................................................................28
3.9.2
Cálculo e Análise dos Efeitos ..........................................................................28
3.9.3
ANOVA (Analysis of Variance) ......................................................................29
3.9.4
Teste t de Student ............................................................................................31
3.9.5
Testes não paramétricos ..................................................................................34
iv
4
MATERIAIS E MÉTODOS .........................................................................................38
4.1
Estrutura Metodológica ..........................................................................................38
4.2
Materiais ................................................................................................................40
4.3
Equipamentos/Instrumentos....................................................................................41
4.4
Métodos - Referencial Teórico ...............................................................................42
4.4.1
Classificação de Resíduos ...............................................................................42
4.4.2
Análise Granulométrica ...................................................................................44
4.4.3
Determinação da Absorção de Água ................................................................45
4.4.4
Determinação da Massa específica ..................................................................47
4.4.5
Determinação da Massa Unitária .....................................................................48
4.4.6
Determinação do Coeficiente de Inchamento ...................................................49
4.4.7
Difração de raios X .........................................................................................51
4.4.8
Análise por Ativação Neutrônica .....................................................................52
4.4.9
Microscopia Eletrônica de Varredura e Microsonda EDS ................................53
4.5
4.5.1
Viscosidade da argamassa fresca .....................................................................54
4.5.2
Tempo de pega da argamassa fresca ................................................................55
4.5.3
Índice de vazios da argamassa endurecida .......................................................55
4.5.4
Ensaio de Resistência à Compressão ...............................................................56
4.6
5
Cimentação ............................................................................................................53
Caracterização dos Superplastificantes - SP ............................................................57
4.6.1
Caracterização físico-química dos aditivos ......................................................57
4.6.2
Composição química .......................................................................................58
4.6.3
Caracterização estrutural .................................................................................58
PARTE EXPERIMENTAL ..........................................................................................60
5.1
Extrato Lixiviados ..................................................................................................61
5.2
Solubilização do resíduo.........................................................................................61
5.3
Granulometria ........................................................................................................62
5.4
Absorção de Água ..................................................................................................62
5.5
Massa específica.....................................................................................................62
5.6
Massa unitária ........................................................................................................62
5.7
Coeficiente de Inchamento .....................................................................................63
5.8
Difração de Raios X ...............................................................................................63
5.9
Análise por Ativação Neutrônica ............................................................................63
v
5.10
Microscopia de Varredura Eletrônica e Microsonda EDS ....................................64
5.11
Cimentação .........................................................................................................65
5.11.1 Planejamento dos Experimentos ......................................................................65
5.11.2 Preparação das argamassas e dos corpos de prova ...........................................68
5.11.3 Ensaios nas argamassas frescas e endurecidas .................................................70
5.12
Caracterização dos Superplastificantes - SP ........................................................74
5.12.1 Caracterização físico-química ..........................................................................74
5.12.2 Composição química .......................................................................................75
5.12.3 Caracterização estrutural .................................................................................75
6
RESULTADOS E DISCUSSÃO ..................................................................................76
6.1
RESÍDUO ARENOSO – Classificação...................................................................76
6.2
RESÍDUO ARENOSO – Caracterização ................................................................78
6.2.1
Granulometria .................................................................................................78
6.2.2
Absorção de água ............................................................................................81
6.2.3
Massa Específica .............................................................................................81
6.2.4
Massa Unitária ................................................................................................81
6.2.5
Coeficiente de Inchamento ..............................................................................82
6.2.6
Difração de raios X .........................................................................................83
6.2.7
Análise por Ativação Neutrônica .....................................................................85
6.2.8
MEV e EDS ....................................................................................................87
6.3
Cimentação ............................................................................................................88
6.3.1
Argamassas frescas .........................................................................................88
6.3.2
Argamassas Endurecidas .................................................................................97
6.4
Testes de Reprodutibilidade.................................................................................. 128
6.5
Caracterização dos Superplastificantes - SP .......................................................... 133
6.5.1
Caracterização físico-química ........................................................................ 133
6.5.2
Composição Química .................................................................................... 134
6.5.3
Caracterização Estrutural ............................................................................... 135
7
CONCLUSÕES .......................................................................................................... 140
8
PROPOSTAS FUTURAS ........................................................................................... 145
9
PUBLICAÇÕES TÉCNICAS E CIENTÍFICAS ......................................................... 146
10
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 148
11
ANEXO A .................................................................................................................. 165
vi
12
ANEXO B .................................................................................................................. 166
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 3-1 - Foto de uma amostra de rocha itabirito. ...............................................................6
Figura 3-2 – Processo de flotação em um tanque. ...................................................................8
Figura 3-3 - Barragem de deposição de resíduos da mineração: (a) barragem e (b) mina. ......10
Figura 3-4 - Foto satélite mostrando o local e o impacto ambiental onde se extrai areia ao
longo do Rio Macacos, no município de Fortuna de Minas. ..................................................13
Figura 3-5 - Comparação das distâncias entre Belo Horizonte, as áreas extratoras de areia de
rio (retângulos) e a barragem da Samarco (círculo). ..............................................................14
Figura 3-6 - Produtos de hidratação do cimento: a) cristais de etringita; b) cristais de
monossulfato de cálcio. ........................................................................................................17
Figura 3-7 - Variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento dos blocos
intertravados. ........................................................................................................................25
Figura 3-8 - Movimentos de deslocamento individual dos blocos, mostrando como o
intertravamento funciona. .....................................................................................................26
Figura 4-1 - Estrutura metodológica dos ensaios e análises de caracterização do resíduo, bem
como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas. ...................................38
Figura 4-2 - Estrutura metodológica das análises de caracterização dos superplastificantes,
bem como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas com SP................39
Figura 4-3 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial dos ensaios realizados nas
argamassas confeccionadas com pigmento............................................................................39
Figura 4-4 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial para o ensaio de
reprodutibilidade laboratório x planta piloto. ........................................................................40
Figura 4-5 - Gráfico coeficiente de inchamento versus umidade, em que ponto A é o
coeficiente máximo, o ponto B é o coeficiente para a umidade crítica e o ponto C é a umidade
crítica (ABNT, 2009)............................................................................................................50
Figura 4-6 – Interferência entre raios X em nível planar. ......................................................52
Figura 5-1 - Aspectos da homogeneização da amostra de resíduo. ........................................60
Figura 5-2 - Aspectos da preparação e moldagem dos corpos de prova. ................................68
Figura 5-3 - Aspectos da preparação da argamassa e confecção dos blocos intertravados em
escala piloto. ........................................................................................................................69
Figura 5-4 - Água de lavagem da betoneira sendo armazenada. ............................................70
Figura 5-5 - Viscosímetro digital marca Brookfield, modelo RVT, utilizado no ensaio de
viscosidade. ..........................................................................................................................71
viii
Figura 5-6 - Aparelho de tempo de pega utilizado no ensaio. ................................................72
Figura 5-7 - Ensaio de resistência à compressão. ..................................................................73
Figura 5-8 - Corpos de prova. ...............................................................................................73
Figura 5-9 - Blocos intertravados e ensaio de resistência à compressão nos blocos. ..............74
Figura 6-1 - Porcentagem da massa retida do resíduo em cada peneira. .................................79
Figura 6-2 - Porcentagem da massa retida do resíduo e da areia natural em cada peneira. .....80
Figura 6-3 - Curva de Inchamento do resíduo de exploração do itabirito. ..............................82
Figura 6-4 - Difratograma dos resíduos na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de hematita e quartzo para comparação. ....................................................................83
Figura 6-5 - Difratograma das frações do resíduo que ficaram retidas nas peneiras com
abertura igual maior que 0,149mm (100#) na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de quartzo para comparação. .....................................................................................84
Figura 6-6 - Difratograma das frações que ficaram retidas nas peneiras com abertura igual
menor que 0,105mm (150#) na parte superior; na parte inferior difratograma padrão de
hematita para comparação. ...................................................................................................84
Figura 6-7 - Difratograma da areia comum na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de quartzo e caulinita para comparação. ....................................................................85
Figura 6-8 - Micrografia do resíduo arenoso com aumento de (a) 35 vezes e (b) 140 vezes. ..87
Figura 6-9 - EDS dos grãos do resíduo arenoso.....................................................................87
Figura 6-10 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade da pasta”. ..............................................................................................89
Figura 6-11 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c
para a resposta “densidade da pasta”. ....................................................................................90
Figura 6-12 - Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação
da ANOVA. .........................................................................................................................91
Figura 6-13 – Gráfico de Intervalos e Curva Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta
“viscosidade”. ......................................................................................................................92
Figura 6-14 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “viscosidade”. ...............................................................................................93
Figura 6-15 - Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da
ANOVA. ..............................................................................................................................94
Figura 6-16 - Gráfico em cubo para a resposta “tempo de pega”. ..........................................95
Figura 6-17 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”. .....................96
ix
Figura 6-18 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “índice de vazios”. ..................................................................................................99
Figura 6-19 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “índice de vazios”. ........................................................................................99
Figura 6-20 - Gráficos dos Efeitos Principais para a resposta “índice de vazios”. ..................99
Figura 6-21 - Gráficos de Resíduos dos dados do índice de vazios para análise e validação da
ANOVA. ............................................................................................................................ 100
Figura 6-22 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 28 dias”. ...................................................................... 103
Figura 6-23 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto aos 28
dias”. .................................................................................................................................. 103
Figura 6-24 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”. ........................................................... 104
Figura 6-25 - Gráficos de resíduos dos dados da densidade do produto aos 28 dias para análise
e validação da ANOVA. ..................................................................................................... 104
Figura 6-26 - Densidades do produto, em diferentes idades, para os oito experimentos. ...... 106
Figura 6-27 - Gráfico de Intervalo e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta
“Resistência à Compressão aos 7 dias”. .............................................................................. 107
Figura 6-28 - Gráficos de resíduos dos dados da resistência à compressão aos 7 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 107
Figura 6-29 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “resistência à compressão aos 7 dias”. ........................................................ 108
Figura 6-30 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. ................................................................. 109
Figura 6-31 - Gráfico de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”........................................................ 111
Figura 6-32 - Gráficos de resíduos dos dados da resistência à compressão aos 28 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 111
Figura 6-33 - Resistência à compressão dos corpos de prova, em diferentes idades, para os
oito experimentos. .............................................................................................................. 112
Figura 6-34 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “viscosidade”. ....................................................................... 116
x
Figura 6-35 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.............................................................. 117
Figura 6-36 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “tempo de paga”. ................................................................... 117
Figura 6-37 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “densidade do produto”. ........................................................ 118
Figura 6-38 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “resistência à compressão, aos 28 dias”. ................................ 119
Figura 6-39 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “viscosidade”. ....................................................................... 121
Figura 6-40 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.............................................................. 122
Figura 6-41 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”. ................... 122
Figura 6-42 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “tempo de pega”. ................................................................... 123
Figura 6-43 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto”. ........ 124
Figura 6-44 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade do produto”. ........................................................ 124
Figura 6-45 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “resistência à compressão”. ................................................... 125
Figura 6-46 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “índice de vazios”.................................................................. 127
Figura 6-47 – Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “viscosidade”. ....................................................................... 129
Figura 6-48 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.............................................................. 130
Figura 6-49 – Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade do produto”. ........................................................ 131
Figura 6-50 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “resistência à compressão aos 28
dias”. .................................................................................................................................. 132
Figura 6-51 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. ................................. 132
Figura 6-52 – Estrutura química de um superplastificante de policarboxilato. ..................... 134
xi
Figura 6-53 – Espectros de Infravermelho sobrepostos referentes aos aditivos SP 5700, em
preto, e SP 20HE, em vermelho. ......................................................................................... 136
Figura 6-54 - Espectro de 13C para o superplastificante 20HE. ............................................ 137
Figura 6-55 - Espectro de 13C para o superplastificante 5700. ............................................. 137
Figura 6-56 - Espectro de 1H para o superplastificante 20HE. ............................................. 138
Figura 6-57 - Espectro de 1H para o superplastificante 5700 ............................................... 138
Figura 12-1 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 90 dias”. ...................................................................... 166
Figura 12-2 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 90 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 166
Figura 12-3 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 150 dias”. .................................................................... 167
Figura 12-4 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 150 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 167
Figura 12-5 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 300 dias”. .................................................................... 168
Figura 12-6 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 300 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 168
Figura 12-7 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “resistência à compressão aos 90 dias”. ................................................................. 169
Figura 12-8 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 90 dias para
análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 169
Figura 12-9 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 150 dias”. .................................................................... 170
Figura 12-10 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 150 dias para
análise e validação da ANOVA .......................................................................................... 170
Figura 12-11 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 300 dias”. .................................................................... 171
Figura 12-12 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 300 dias para
análise e validação da ANOVA .......................................................................................... 171
Figura 12-13 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “viscosidade”
para análise e validação da ANOVA. .................................................................................. 173
xii
Figura 12-14 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade da
pasta” para análise e validação da ANOVA. ....................................................................... 174
Figura 12-15 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA. ................................................................... 175
Figura 12-16 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “RC aos 28 dias”
para análise e validação da ANOVA. .................................................................................. 177
Figura 12-17 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA. ................................................................... 178
Figura 12-18 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade da
pasta” para análise e validação da ANOVA. ....................................................................... 179
Figura 12-19 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA. ................................................................... 180
Figura 12-20 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “RC aos 28 dias”
para análise e validação da ANOVA. .................................................................................. 181
Figura 12-21 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “índice de vazios”
para análise e validação da ANOVA. .................................................................................. 182
Figura 12-22 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “viscosidade”. ....................................................................................................... 184
Figura 12-23 – Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da
ANOVA. ............................................................................................................................ 184
Figura 12-24 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade da pasta”. ............................................................................................ 185
Figura 12-25 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação
da ANOVA. ....................................................................................................................... 185
Figura 12-26 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto”. ........................................................................................ 186
Figura 12-27 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto para análise e
validação da ANOVA. ........................................................................................................ 186
Figura 12-28 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC dos cp aos 28 dias”. ....................................................................................... 187
Figura 12-29 – Gráficos de Resíduos dos dados da RC dos cp aos 28 dias para análise e
validação da ANOVA. ........................................................................................................ 187
xiii
Figura 12-30 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC de blocos aos 28 dias”. .................................................................................. 188
Figura 12-31 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC dos blocos aos 28 dias”. ................................................................................ 189
xiv
ÍNDICE DE TABELAS
Tabela 4-1 - Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo (ABNT, 2003). ......45
Tabela 4-2 - Dimensões do recipiente paralelepípedico (ABNT, 2006). ................................48
Tabela 5-1 - Formulações das argamassas com resíduo seguindo planejamento fatorial 23. ...66
Tabela 5-2 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com superplastificante, em que a
concentração é com base na massa de cimento......................................................................66
Tabela 5-3 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com pigmento, em que a concentração é
com base na massa de cimento..............................................................................................67
Tabela 5-4 - Planejamento fatorial 22 para o ensaio de reprodutibilidade laboratório x planta
piloto ....................................................................................................................................67
Tabela 6-1 - Resultado do ensaio de lixiviação do resíduo segundo a norma ABNT NBR
10005 ...................................................................................................................................76
Tabela 6-2 - Resultado do ensaio de solubilização segundo a norma ABNT NBR 10006. .....77
Tabela 6-3 - Composição granulométrica do resíduo. ...........................................................78
Tabela 6-4 - Composição granulométrica da areia natural. ....................................................80
Tabela 6-5 - Resultados da Análise por Ativação Neutrônica do resíduo arenoso e da areia
comum, em mg.kg-1. .............................................................................................................86
Tabela 6-6 - Porcentagem em massa dos elementos analisados (%m/m) por EDS no resíduo
arenoso. ................................................................................................................................88
Tabela 6-7 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos da densidade, viscosidade e tempo de
pega para as argamassas frescas. ...........................................................................................89
Tabela 6-8 - Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ...............................91
Tabela 6-9 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “cimento” para a resposta “viscosidade”. .......94
Tabela 6-10 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “traço” para a resposta “viscosidade”...........94
Tabela 6-11 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “a/c” para a resposta “viscosidade”. .............95
Tabela 6-12 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – cimento CP V e CP II – para a
resposta “tempo de pega”. ....................................................................................................96
Tabela 6-13 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – traço 1:2 e 1:2,5 – para a
resposta “tempo de pega”. ....................................................................................................97
Tabela 6-14 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos para o índice de vazios das
argamassas endurecidas. .......................................................................................................98
Tabela 6-15 - Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”. ............................... 100
xv
Tabela 6-16 - Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de
Tukey. ................................................................................................................................ 102
Tabela 6-17 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a densidade do produto. ......... 102
Tabela 6-18 - Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”...... 105
Tabela 6-19 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a resistência à compressão das
argamassas endurecidas. ..................................................................................................... 106
Tabela 6-20 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 7 dias”. .................................. 108
Tabela 6-21 - Análise da Variância para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. 110
Tabela 6-22 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP II –
para a resposta “resistência à compressão”.......................................................................... 113
Tabela 6-23 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP V –
para a resposta “resistência à compressão”.......................................................................... 114
Tabela 6-24 - Teste t na comparação de dois grupos independentes – CP II e CP V – para a
resposta “resistência à compressão aos 7 dias”. ................................................................... 114
Tabela 6-25 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios com superplastificantes. ................................................................ 115
Tabela 6-26 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios com pigmento. .............................................................................. 120
Tabela 6-27 - Aspectos e especificações da forma de polipropileno e do produto obtido. .... 128
Tabela 6-28 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios de reprodutibilidade. ..................................................................... 129
Tabela 6-29 – Caracterização físico-química dos SP ........................................................... 133
Tabela 6-30 – Composição química quantitativa e qualitativa dos SP. ................................ 135
Tabela 12-1 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 90 dias”. .... 167
Tabela 12-2 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 150 dias”. .. 168
Tabela 12-3 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 300 dias”. .. 169
Tabela 12-4 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 90 dias”. ................................ 170
Tabela 12-5 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 150 dias”. .............................. 171
Tabela 12-6 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 300 dias”. .............................. 172
Tabela 12-7 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de
Tukey (∆ = 7,45). ............................................................................................................... 172
Tabela 12-8 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de
Tukey (∆ = 8,80). ............................................................................................................... 172
xvi
Tabela 12-9 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de SP” para a resposta “viscosidade”.
........................................................................................................................................... 173
Tabela 12-10 – Teste de Krukal –Wallis do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”. .................................................................................................................... 173
Tabela 12-11 – Teste de Mann-Whiteny do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”. .................................................................................................................... 174
Tabela 12-12 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ........................ 174
Tabela 12-13 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– para a
resposta “tempo de pega”. .................................................................................................. 175
Tabela 12-14 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”. .................... 175
Tabela 12-15 - Teste t na comparação de dois grupos pareados –concentração de 0,3% e 0,9%
dos SP, para a resposta “densidade do produto”. ................................................................. 176
Tabela 12-16 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– na
concentração de 0,9%, para a resposta “densidade do produto”. .......................................... 176
Tabela 12-17 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– na
concentração de 0,3%, para a resposta “densidade do produto”. .......................................... 176
Tabela 12-18 - Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”................................ 177
Tabela 12-19 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE (0,9%) e SP 5700
(0,3%) – para a resposta “RC aos 28 dias”. ......................................................................... 177
Tabela 12-20 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de pigmento” para a resposta
“viscosidade”. .................................................................................................................... 178
Tabela 12-21 – Teste de Krukal –Wallis do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”. .................................................................................................................... 178
Tabela 12-22 – Teste de Mann-Whiteny do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”. .................................................................................................................... 179
Tabela 12-23 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ........................ 179
Tabela 12-24 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – pigmento natural e vermelho
– para a resposta “tempo de pega”. ..................................................................................... 180
Tabela 12-25 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”. .................... 180
Tabela 12-26 – Diferenças das médias, duas a duas, da densidade do produto para análise do
Teste de Tukey (∆ = 0,04). ................................................................................................. 181
Tabela 12-27 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”. .............................. 181
xvii
Tabela 12-28 – Diferenças das médias, duas a duas, da RC aos 28 dias para a análise do Teste
de Tukey (∆ = 2,19)............................................................................................................ 182
Tabela 12-29 – Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”. ............................ 182
Tabela 12-30 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazios (∆=2,21). ............. 183
Tabela 12-31 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “viscosidade”........ 184
Tabela 12-32 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “viscosidade”. ... 185
Tabela 12-33 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ........................ 186
Tabela 12-34 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”. .................... 187
Tabela 12-35 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de cp aos 28
dias”. .................................................................................................................................. 188
Tabela 12-36 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de cp aos 28
dias”. .................................................................................................................................. 188
Tabela 12-37 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de blocos aos 28
dias” ................................................................................................................................... 189
Tabela 12-38 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de blocos aos
28 dias”. ............................................................................................................................. 189
xviii
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
A
AA
ASTM
a/c
AAN
ABNT
ANOVA
CDTN
C
C3 A
C4AF
CFEM
C3 S
C2 S
C-S-H
CšH2
cp
CP
DNPM
DL
DRX
EDS
F
FIEMG
FTIR
H
IBRAM
IC
ICP
MEV
MF
m
NBR
nm
NUCTEC
Pa.s
PORMIM
rpm
Óxidos de alumínio
Absorção Atômica
American Society for Testing and Materials
Razão água-cimento
Análise por Ativação Neutrônica
Associação Brasileira de Normas Técnicas
Analysis of Variance
Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear
Óxido de cálcio
Aluminato de cálcio
Ferroaluminato de cálcio
Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais
Silicato tricálcico
Silicato dicálcico
Silicato hidratado de cálcio
Gipsita
Corpo de prova
Cimento Portland
Departamento Nacional de Produção Mineral
Dose letal
Difração de raios X
Energy dispersive spectrometry
Óxidos de ferro
Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais
Fourier Transformed Infrared
Hidrogênio
Instituto Brasileiro de Mineração
Intervalo de Confiança
Inductively Cupled Plasma
Microscopia Eletrônica de Varredura
Módulo de Finura
Massa
Norma brasileira
Nanômetro
Núcleo de Tecnologia do Combustível
Pascal vezes segundo
Portal de Apoio do Pequeno Produtor Mineral
Rotações por minuto
xix
RC
RMN
RT
S
SI
V
#
θ
λ
µm
ρa
Resistência à Compressão
Ressonância Magnética Nuclear
Rotina técnica
Silicatos
Sistema Internacional
Volume
Mesh, referente à abertura de peneiras
Ângulo de difração
Comprimento de onda
Micrômetro
Massa específica da água
xx
RESUMO
A exploração da areia de rio no estado de Minas Gerais como agregado na indústria da
construção civil vem crescendo gradativamente. Por ser uma atividade predatória e informal,
a busca por novas alternativas de materiais como agregado se torna cada vez mais evidente.
Em contrapartida, o beneficiamento do itabirito como minério de ferro gera enormes
quantidades de resíduo, que se encontra estocado em barragens/pilhas. Por estar muito
disponível, foi proposto investigar sua utilização como agregado em blocos de pavimentação,
visando ao seu aproveitamento e substituição de agregados naturais. Desta forma, o resíduo
foi classificado segundo normas ambientais e caracterizado quanto às suas propriedades
granulométricas, físicas, elementares, mineralógicas e morfológicas. A técnica de
cimentação, já bem compreendida na etapa de condicionamento/imobilização da Gerência de
Rejeitos Radioativos, foi utilizada para auxiliar na confecção de diferentes formulações de
argamassas, por meio do planejamento fatorial, variando-se o traço, a relação água/cimento
e o tipo de cimento utilizado. As respostas verificadas nas argamassas frescas foram
viscosidade, densidade e tempo de pega e nos produtos solidificados, a densidade, o índice de
vazios e a resistência à compressão em diferentes idades (7, 28, 90, 150 e 300 dias). Os
resultados indicaram que dos 90 aos 300 dias apenas o traço é significativo para a
resistência à compressão, sendo maiores para as argamassas com o traço 1:2 e que, após
esse tempo, todos os resultados não são mais diferentes entre si, com 10% de significância.
Foram testados também dois superplastificantes e dois pigmentos, na formulação escolhida
que apresentou melhor custo benefício (cimento CPV, traço 1:2,5 e relação água/cimento
igual a 0,80). Por apresentarem resultados distintos, principalmente com relação à
resistência à compressão (o superplastificante Viscocrete 20HE apresentou maior valor a
0,9% em massa de cimento e o Viscocrete 5700, a 0,3%), os superplastificantes foram
caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, composição química e
característica estrutural e os resultados de porcentagem de enxofre e de presença de grupos
aromáticos na estrutura do 5700 justificaram essas diferenças. O uso de pigmentos aumentou
a resistência dos corpos de prova e foi mais efetivo para o pigmento vermelho aos 16% (de
13,13 para 18,09MPa) e aos 8% de pigmento natural (de 13,13 para 16,16MPa), sendo que
esses resultados não foram diferentes entre si. Uma instalação piloto também foi projetada
para averiguar a reprodução dos resultados obtidos em laboratório. Os resultados indicaram
que ocorreu repetitividade, mas não reprodutibilidade e uma possível justificativa para isso
xxi
foi o fato de que os resíduos utilizados em cada situação apresentavam teores de umidade
diferentes. O resíduo utilizado em escala piloto estava com teor de umidade acima da
umidade crítica e, por isso, o coeficiente de inchamento médio, CIM, deveria ter sido
utilizado no cálculo do volume de agregado úmido. Foi possível, portanto, produzir blocos de
pavimentação utilizando o resíduo como agregado em escala piloto e eles podem ser
utilizados em calçadas e estacionamentos.
xxii
ABSTRACT
The exploitation of river sand in Minas Gerais as aggregate in the construction industry has
been gradually growing. Because it is an informal and predatory activity, the demand for new
alternative materials such as aggregate becomes even more evident. In contrast, the
processing of itabirite as iron ore generates huge amounts of waste that are stored in dams.
Because it is available, it was proposed to investigate its use as aggregate in block paving in
replacement the natural aggregates. Thus, the waste was classified according to
environmental standards and characterized as its particle size distribution, physical,
elemental, mineralogical and morphological characteristics. Cementation process, as well
understood in the immobilization of Radioactive Waste Management, was used to prepared
mortars of different formulations, varying the cement, the cement to aggregate proportion and
the water/cement ratio in accord to a factorial design. The responses evaluated were
viscosity, density, setting time, void ratio and compressive strength at different ages (7, 28,
90, 150 and 300 days). The results indicated that from 90 to 300 days only the cement to
aggregate proportion was significant to the compressive strength, being greater for the
mortar to proportion 1:2 and, after this time, all results for this response are not more
different, with 10% significance level. Two different types of additives and pigments were also
evaluated in the best mortar formulation (CPV cement, cement to aggregate proportion 1:2.5
and water/cement ratio 0.80). Because there were different results, especially related to the
compressive strength (the superplasticizer Viscocrete 20HE showed higher values with 0.9%
cement mass concentration than Viscocrete 5700, with 0.3%), the superplasticizers were
characterized by their physicochemical properties, chemical composition and structural
characteristics. The results of % sulfur and the presence of aromatic groups in the structure
of the 5700 explained these differences. The use of pigments increased the strength of the
products and was more effective for the red pigment with 16% (13.13-18.09MPa) and 8% for
the natural pigment (13.13-16.16MPa), and these results were not different. A pilot plant was
also designed to evaluate reproducibility of the results obtained in the laboratory. The results
indicated that there was repetition, but not reproducibility because the waste used in each
case had different moisture contents. The plant pilot waste had moisture content above the
critical moisture and, therefore, the swelling coefficient should have been used in the
calculation of the volume of aggregate wet. Therefore, the pilot-scale production was possible
and the blocks can be used on sidewalk and parking.
xxiii
1
INTRODUÇÃO
O itabirito é uma rocha constituída de camadas com predominância de sílica (quartzo)
e óxido de ferro que se alternam com espessuras da ordem de milímetros a alguns
centímetros, em que este último é principalmente a hematita. As reservas de itabirito na região
do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais são significativas. Sua exploração como minério de
ferro demanda a separação da sílica por processos físico-químicos, o que requer a moagem da
rocha até finas granulometrias, a flotação da sílica em meio aquoso e a aglomeração da
hematita em forma de pelotas. O resíduo desse processo é constituído de sílica (quartzo) e
hematita que não pôde ser extraída. Eles são produzidos em duas formas: uma delas tem
granulometria arenosa, constituída de partículas de sílica (correspondente a mais de 80% em
peso) e de hematita; a outra apresenta tamanho fino de grão, constituído de óxido de ferro
hidratado (goethita) e sílica, com granulometria de argila, que forma uma lama quando é
misturada com a água. Estudos anteriores realizados pelo Grupo de Pesquisa do CDTN
(LAMEIRAS, 2008) indicaram a possibilidade técnica da utilização do resíduo arenoso para
obtenção de produtos cimentícios em substituição à areia de rio, cuja extração causa muitos
impactos ambientais e econômicos negativos. Entretanto, a fina granulometria do resíduo e o
seu teor de hematita requerem alterações do procedimento usual da formulação e confecção
da argamassa. Além disso, o papel dos aditivos superplastificantes, necessários nessa
formulação, bem como suas composições e estruturas, devem ser mais bem compreendidos.
1.1 Problema da Pesquisa
O problema da pesquisa é verificar se é possível confeccionar blocos para
pavimentação utilizando o resíduo arenoso gerado da exploração do itabirito, modificando os
padrões usuais de produção, e utilizando superplastificantes comerciais, com o objetivo de
melhorar a dispersão do cimento entre os grãos do resíduo arenoso e a fase aquosa, a
trabalhabilidade da argamassa e reduzir o teor de água na pasta, mantendo a qualidade do
produto final.
1
1.2 Relevância do Trabalho
A geração dos resíduos da exploração do itabirito é muito grande. Somente a Samarco
Mineração S.A. produz cerca de 40 mil toneladas por dia (SAMARCO, 2008). Eles são
estocados em barragens/pilhas ou utilizados para preenchimento de cavas de mineração. As
barragens demandam permanente monitoramento a alto custo, além de já estarem perto do
limite de suas capacidades. A grande disponibilidade dos resíduos torna-os matérias-primas
importantes e estratégicas para vários segmentos industriais. Um deles é a fabricação de
produtos cimentícios. Há dois benefícios ambientais com essa possibilidade: utilização dos
resíduos da extração do itabirito em grande quantidade, o que atenua o problema da
estocagem em barragens/pilhas, e a substituição da areia de rio, cuja extração causa vários
impactos ambientais. Estima-se que o consumo de areia natural em Belo Horizonte seja da
ordem de 10 mil toneladas por dia, com base no consumo de cimento. Por outro lado, a
utilização de blocos para pavimentação do tipo intertravado é um conceito moderno de
pavimentação, com menor impacto ambiental. Os estudos realizados em projetos anteriores
indicam que o custo da colocação (transporte para utilização) dos resíduos na região
metropolitana de Belo Horizonte é significativamente menor do que aquele da areia de rio
(LAMEIRAS, 2008).
2
2
OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral
Estudar e avaliar as propriedades das argamassas confeccionadas com o resíduo da
exploração do itabirito fornecido pela Samarco Mineração e, a partir dos resultados, testar e
realizar ensaios de reprodutibilidade em planta piloto para o controle de qualidade da
produção de blocos intertravados, utilizando as melhores formulações testadas em laboratório.
2.2 Objetivos Específicos
1. Caracterizar o resíduo arenoso fornecido pela Samarco Mineração em relação à
composição, à morfologia e à granulometria;
2. Comparar a composição, a morfologia e a granulometria do resíduo arenoso com as da
areia de rio;
3. Classificar o resíduo arenoso segundo a norma técnica ABNT NBR 10004 - Resíduos
Sólidos – Classificação;
4. Selecionar os fatores e seus níveis para realização do planejamento fatorial dos
experimentos e confecção de diferentes argamassas;
5. Analisar as propriedades das argamassas confeccionadas com resíduo arenoso;
6. Investigar a influência de plastificantes e pigmentos sobre as propriedades reológicas,
de cura e mecânicas dos produtos cimentícios obtidos com o resíduo arenoso;
7. Caracterizar os superplastificantes utilizados por meio de análises físico-químicas,
elementares e estruturais;
8. Definir as formulações e as condições a serem testadas em escala piloto; e
9. Verificar a reprodutibilidade da produção de blocos para pavimentação na planta
piloto.
3
3
REFERENCIAL TEÓRICO
3.1 Economia Mineral Brasileira
O Brasil possui 11,3% das reservas mundiais de minério de ferro que totalizam cerca
de 180 bilhões de toneladas. As reservas brasileiras, com um teor médio de 56,1% de ferro,
estão localizadas nos estados de Minas Gerais (63,1%), Pará (18%) e Mato Grosso do Sul
(17,2%). A produção mundial de minério de ferro em 2010 foi de cerca de 2,4 bilhão de
toneladas. A produção brasileira representou 15,5% da produção mundial e Minas Gerais é o
estado que mais produz, com 69,9% da produção, seguido pelo estado do Pará, com 27,7%,
sendo que neste o ferro é extraído principalmente da hematita (cerca de 60% de ferro) e em
Minas predominantemente do itabirito (cerca de 50% de ferro) (JESUS, 2011). No Brasil, as
maiores empresas produtoras do minério são a VALE com participação da Minerações
Brasileiras Reunidas S/A-MBR e da Samarco Mineração S/A, ambas em Minas Gerais, que
foram responsáveis por 83,4% da produção. Destacaram-se também as empresas: Companhia
Siderúrgica Nacional-CSN, USIMINAS, Nacional de Minérios S/A-NAMISA, Companhia de
Mineração Serra da Farofa e V & M do Brasil no estado de Minas Gerais e Anglo Ferrous
Amapá (JESUS, 2011; IBRAM, 2010).
Os recursos econômicos de ferro aumentaram mundialmente, especialmente no pósguerra, seja impulsionado por pesquisas geológicas, seja por medidas que alteraram o perfil
de aproveitamento dos minérios finos que, por aglomeração, passaram para a categoria de
econômicos. A partir de então e até os anos oitenta, a incorporação dos itabiritos às reservas
no Estado de Minas Gerais e a descoberta da província mineral de Carajás no Pará permitiram
um crescimento substancial na evolução dos recursos econômicos de ferro no Brasil. A
distribuição desses recursos está localizada especialmente em três estados da federação:
Minas Gerais com 68%, Pará com 29% e Mato Grosso do Sul com 2%. Assim, o Brasil pode
ser considerado, em termos mundiais, como um dos maiores possuidores de recursos
identificados dessa matéria-prima, sendo o quinto colocado entre os países detentores de
maiores quantidades deste minério, com quase 11% das reservas mundiais de ferro (JESUS,
2011).
Fator importante na determinação das reservas é a sua porção economicamente
lavrável, em que se leva em conta a dimensão econômica, considerando os efeitos dos preços,
4
custos, tecnologia, fatores ambientais e sociais. Esta porção pode ser classificada como
reserva provada e quantificada como a reserva medida (aquela atualmente em processo de
extração). O perfil destas reservas mostra Minas Gerais com 81%, Pará com 12% e Mato
Grosso do Sul com 6%. No “Quadrilátero Ferrífero”, em Minas Gerais, o teor médio do ferro
é 43,6%, no Pará, predominam as hematitas com teores médios de 67,6% de Fe contido e no
Mato Grosso do Sul o teor médio representa 55,6% de Fe (JESUS, 2011).
O minério bruto (hematita com teor médio de 60% de Fe e itabirito com teor médio de
50% de Fe) gera, após beneficiamento nas usinas, produtos classificados como granulados e
finos que são destinados ao mercado interno e à exportação. No aproveitamento comercial,
em geral, o granulado é de utilização direta nos fornos de redução (gusa) e os minérios finos
são utilizados nos processos de aglomeração em sinterização e pelotização, para produção do
sínter (usinas siderúrgicas integradas) e pelotas (usinas de pelotização) para posterior adição
nos fornos de redução (QUARESMA, 2001).
A produção mundial de minério de ferro dobrou em alguns anos, passando de 1.160
milhões de toneladas, em 2003, para 2.400 milhões de toneladas, em 2010. A Austrália é a
maior produtora com 394 milhões de toneladas e o Brasil o segundo com 370 milhões de
toneladas em 2010 (IBRAM, 2010).
3.2 Minério de Itabirito
O Quadrilátero ferrífero compreende uma área de aproximadamente 7.000km2, na
porção central do Estado de Minas Gerais, e constitui uma das áreas clássicas da geologia précambriana do mundo (MAPA, 2006). Segundo DORR (2006), o Quadrilátero Ferrífero de
Minas Gerais foi assim denominado devido aos vastos depósitos de formações ferríferas, que
ocorrem de forma grosseiramente quadrangular (ROSIÈRE e CHEMALE, 2000), numa área
limitada pelas linhas que ligam Itabira, Rio Piracicaba, Mariana, Congonhas do Campo, Casa
Branca e Itaúna.
O grupo Itabira, situado na região do Quadrilátero Ferrífero, uma das principais
regiões produtoras de minério de ferro do mundo, é constituído por um conjunto de formações
ferríferas metamórficas dentre as quais podemos citar os itabiritos, os dolomitos ferruginosos
e os filitos hematíticos (ROSIÈRE e CHEMALE, 2000). Ele faz parte de um dos quatro
grupos que compõe o Supergrupo Minas e apresenta a sequência mais espessa de formações
5
ferríticas bandadas com corpos de minério de alto teor economicamente exploráveis
(ESCHWEG apud ROSIÈRE, et al., 2008).
O termo itabirito era desconhecido na Europa e foi citado pela primeira vez no
“Quadro Geognóstico do Brasil”, em 1822, pelo geólogo alemão Wilhelm Ludwig Von
Eschwege, também Barão de Eschwege (1777 - 1855). Neste trabalho, há a descrição
macroscópica e os principais tipos de rocha encontrados no Brasil, bem como a definição de
alguns novos termos que são utilizados até os dias atuais na nomenclatura geológica
internacional (RENGER, 2005). O nome “itabirito” foi adotado pelo antigo arraial de Itabira
do Campo, situado ao pé do Pico de Itabirito, em 1923, quando se emancipou de Ouro Preto
(RENGER, 2005).
Itabiritos são formações ferríferas metamórficas e fortemente oxidadas apresentando
descontinuamente corpos de minério de alto teor (>64% Fe), de morfologia mais ou menos
lenticular e dimensões variáveis desde alguns decímetros até centenas de metros (ROSIÈRE e
CHEMALE, 2000). Este tipo de formação é conhecido como formação ferrífera bandada
metamorfisada (BIF – Banded Iron Formation) e recebe o nome de “itabirito” apenas no
Brasil. O itabirito é caracterizado pela alternância de camadas de espessura centimétrica ou
milimétrica constituídas por quartzo (bandas claras) e óxidos de ferro (bandas escuras), de
acordo com a fotografia apresentada na Figura 3-1.
FONTE: http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/itabirito.html
Figura 3-1 - Foto de uma amostra de rocha itabirito.
3.2.1 Processo de exploração do Itabirito
Como apresentado anteriormente, o ferro explorado em Minas Gerais provém
principalmente do itabirito, que é uma rocha resultante de ação metamórfica sobre depósitos
6
marinhos ricos em ferro e sílica. Faz parte de um tipo de formação ferrífera que tem
ocorrência em diferentes bacias proteozóicas em diversos continentes.
Pelo fato de apresentar o minério de ferro combinado com o quartzo, o itabirito requer
exploração em várias etapas, visando à concentração do mineral de interesse. Após a lavra,
inicia-se o processo de beneficiamento do minério, que consiste nas seguintes etapas
(PORMIN, 2008a; DUTRA, 2008):
•
Fragmentação – Processo que visa a diminuir o tamanho do minério, dividida
basicamente em duas etapas: britagem e moagem;
•
Deslamagem – Nessa etapa são retiradas as partículas finas e ultrafinas.
•
Classificação – Processo de separação de partículas com base em suas
características físicas, como tamanho e densidade. Este processo é usualmente
dividido em peneiramento, ciclonagem e classificação;
•
Concentração – Processo que tem por objetivo recuperar os minerais contidos no
minério na forma mais concentrada possível. Pode ser feita por separação
manual, separação gravimétrica, separação por meio denso, separação
magnética, separação eletrostática e flotação. A flotação é de grande interesse,
uma vez que nela é gerado o resíduo arenoso em estudo;
•
Desaguamento – Conjunto de práticas adotadas para se obter o produto com
baixa umidade por meio da prensagem do produto, que pode ser feita em prensas
tubulares;
O resíduo arenoso, objeto desse estudo, é gerado no processo de flotação – um dos
exemplos da etapa de concentração do minério. Este processo consiste na introdução de
bolhas de ar em uma suspensão de partículas contendo um coletor catiônico (eteraminas ou
eterdiaminas) e um depressor (o amido). Tanto o depressor como o coletor são compostos
orgânicos que possuem uma cadeia polar ou hidrofílica, apresentando afinidade com a água, e
outra que não tem nenhuma afinidade com este solvente. A eteramina comumente usada como
coletor adsorve na superfície das partículas do quartzo, tornando-o hidrofóbico e promovendo
a sua flotação. Este mineral é considerado a parte não aproveitada do minério tratado, sendo
coletado por meio de bolhas de ar e armazenado em barragens de resíduo. A flotação é
chamada de reversa porque nesse processo, ao usar um coletor, retira-se do produto final o
constituinte de menor interesse do processo produtivo. O processo de depressão ocorre de
modo a promover no minério a decantação do mineral de interesse, a hematita. Antes de fazer
7
a depressão do minério, o depressor passa por um processo chamado de gelatinização, que
consiste em adicionar uma solução de hidróxido de sódio até a solução atingir pH = 10,5, o
que é feito para
ra quebrar as ligações entre carbono e oxigênio presentes na amilopectina, que é
um açúcar presente no amido, constituído de moléculas de glicose. Com esta quebra
quebra, expõemse o oxigênio deste açúcar, promovendo a adsorção da goethita em suas paredes superficiais
(PIRES et al., 2003).
O importante no processo de flotação
f
é que ele representa exatamente o inverso daquele
que deveria ocorrer espontaneamente, ou seja, a sedimentação das partículas (MASSI et al.,
2008). Na Figura 3-2 tem-se uma foto ddaa vista da parte superior de um tanque de fflotação.
FONTE: http://mine-net.blogspot.com/2010/02/fases-da-industria
industria-mineral-4.html
Figura 3-22 – Processo de flotação em um tanque.
Anualmente, são lavradas cerca de 27 milhões de toneladas de minério itabirítico,
proveniente das minas de Alegria
Alegria, situadaa na cidade de Mariana e operada pela unidade
industrial Germano que pertence a Samarco Mineração. Nesta são feitas as operações de
extração do minério, beneficiamento e o início do transporte do concentrado
rado de minério de
ferro. O transporte é feito através de um mineroduto de 398km que liga essa unidade a outra
chamada Ponta Ubú, situada no município de Anchieta, Espírito Santo,
Santo que possui operações
de preparação da polpa, pelotização, estocagem e embarque
embarque de pelotas de minério de ferro e
pellet feed.. O embarque é efetuado em porto próprio, sendo a produção exportada para
Europa, Ásia, África, Oriente Médio e Américas (TOLENTINO, 2010).
8
3.2.2 Geração de resíduo arenoso
A exploração do itabirito como minério de ferro para a indústria siderúrgica gera, entre
outros, uma quantidade de resíduo arenoso da ordem de milhares de toneladas diárias
(MONTE, 2002).
O processo da exploração do minério de ferro contido no itabirito gera, durante a etapa
de flotação, grande quantidade de resíduo. Este resíduo apresenta característica arenosa, baixa
granulometria e, como ponto chave e ponto de partida para esse trabalho, grande
disponibilidade.
Nas atividades de mineração, duas das principais fontes de degradação ambiental são a
deposição do resíduo proveniente do processo de beneficiamento e a do estéril gerado na lavra
(IBRAM, 1987).
De acordo com a terminologia da área mineral, “estéril” é qualquer material não
aproveitável como minério e descartado durante a lavra e “resíduo” é o material descartado
proveniente das plantas de beneficiamento do minério. Uma planta de exploração de minério
gera resíduos de várias formas físicas, como lamas, lodos, líquidos e sólidos. Os resíduos na
forma sólida são geralmente armazenados em pilhas e, em alguns casos, são utilizados no
preenchimento de cavas da mineração. Esses resíduos são em geral minérios pobres, rochas,
resíduos finos e ultrafinos gerados no beneficiamento, dentre outros (PORMIN, 2008b).
A deposição inadequada dos resíduos pode causar vários impactos ambientais e
paisagísticos. Além disso, situações de risco, como o rompimento da barragem de efluentes
ou instabilidade geotécnica, podem ocorrer. Portanto, o desenvolvimento de uma estratégia de
gestão de resíduos é de extrema importância, sendo um processo complexo, pois visa a
conseguir um balanço razoável entre dois objetivos conflitantes: a maximização da redução
do risco de contaminação/poluição e a minimização de custos financeiros (PORMIN, 2008b).
A mineradora Samarco superou os 4,5 milhões de toneladas de resíduos gerados por
ano, segundo Monte et al. (2002). Somente em 2007, a mineradora gerou aproximadamente
9,6 milhões de toneladas e devido ao aumento de produção e elevação do preço do minério no
ano de 2008, a quantidade de resíduos gerados aumentou em sua barragens (VIEIRA, 2008).
Tudo isso requer armazenamento que demanda alto custo, uso do espaço de forma não nobre
e poluição visual e atmosférica provocada, principalmente, por particulados provindas dos
resíduos finos e ultrafinos (RIBEIRO e MORELLI, 2009). Na Figura 3-3 é apresentada uma
foto aérea em que é possível visualizar as dimensões ocupadas tanto pelas barragens de
9
resíduos, quanto pela área explorada por essa mineradora. Observa-se
se que essas áreas são
semelhantes em tamanho, o que aumenta ainda mais a necessidade de utilizar esse
esses resíduos
como matéria-prima
prima para novos produtos.
(b)
(a)
Figura 3-3 - Barragem de deposição de resíduos da mineração:
mineração: (a) barragem e (b) mina
mina.
3.3 Extração de areia
3.3.1 Extração da areia de rio para construção civil - Impactos
Os agregados minerais – basicamente areia e pedra britada – são as substâncias
minerais mais consumidas no mundo. Para se ter uma ideia da magnitude deste processo
extrativo, cita-se como exemplo
mplo o consumo necessário para construir cada km de estrada
pavimentada, ou seja, cerca de 9.800 toneladas de agregado (IBRAM, 2010).
A construção civil consome anualmente milhões de toneladas de agregados (areia e
brita) no Brasil. Em 2010 a produção de agregado no Brasil foi de 451 milhões de toneladas,
sendo que a de areia foi de 267 milhões de toneladas e há previsão que ela praticamente dobre
em 2022 (IBRAM, 2010). Além do mais, extração da areia de rio provoca muitos impactos
ambientais e apresenta problemas relacionados com a informalidade.
10
Conforme Leles et al. (2005) , a extração da areia de rio causa impactos positivos e
negativos, sendo que esses últimos são praticamente quatro vezes maiores. Como impactos
positivos citam-se: criação de emprego, contribuição para o desenvolvimento regional,
diminuição do assoreamento dos cursos d’água e da proliferação de vetores de doenças, já que
a vazão dos rios aumenta, e a crescente oferta de areia e da receita dos governos estaduais e
municipais em virtude da Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais
(CFEM).
Os impactos negativos causados no solo, na fauna, na água e no ar são inúmeros
(LELES et al., 2005). Com relação ao solo e a fauna, citam-se:
•
diminuição da infiltração de água devido à compactação ocasionada pelo uso de
máquinas pesadas;
•
depreciação de sua qualidade decorrente da diminuição da fertilidade;
•
diminuição da plasticidade e aeração também promovida pela sua compactação;
•
incidência de processos erosivos,
•
danos à microbiota do solo em virtude da maior exposição deste às intempéries
decorrentes da retirada da vegetação;
•
estresse da fauna silvestre e aquática provocado pelo ruído;
•
aumento da possibilidade de ocorrer acidentes nos ambientes onde houve instabilidade
do solo, ocasionadas pela concentração de operações para extração de areia, além do
risco de acidentes para os banhistas, devido à formação de “panelões” pela ação das
dragas
Alguns impactos causados na água e no ar são:
•
problemas relacionados à contaminação provenientes de maquinarias utilizadas nas
operações;
•
aumento da concentração de partículas em suspensão na água (turbidez);
•
depreciação da qualidade do ar;
•
interferência na velocidade e direção do curso d’água, e
•
diminuição da possibilidade de usos múltiplos da água, tendo em vista o aumento da
sua turbidez e a possibilidade da sua contaminação.
Podem-se citar, ainda, outros pontos negativos como os impactos visuais, associados
às instalações das estruturas, ao processo de retirada da vegetação, à estocagem da areia e à
11
descaracterização da paisagem natural; a probabilidade de ocorrência de acidentes
automobilísticos causados pela queda de areia nas estradas durante seu transporte e a
depreciação do patrimônio público, em virtude das trepidações ocorridas com o uso de
máquinas pesadas, podendo provocar avarias em pontes, estradas e construções próximas ao
local.
Portanto, a substituição da areia de rio pela areia resultante da exploração do itabirito
também é interessante para atenuar todos os impactos negativos citados e, ainda, os outros
decorrentes dos armazenamentos abusivos das barragens de resíduo resultantes da mineração.
A reutilização e a reciclagem dos resíduos podem ajudar a diminuir parte deste problema.
Portanto, esta substituição é algo que pode interessar tanto às mineradoras quanto aos
órgãos ambientais e ao governo.
3.3.2 A extração da areia de rio em Belo Horizonte
Estima-se que o consumo de areia de rio na Região Metropolitana de Belo Horizonte é
da ordem de 7 a 10 mil toneladas por dia. Essa estimativa é feita com base no consumo de
cimento na cidade (LAMEIRAS, 2008). Desta forma, esse grande consumo é algo que pode
interessar às mineradoras, pois atenuará o problema da estocagem do resíduo em barragens.
A extração de areia para suprir a Região Metropolitana de Belo Horizonte é feita
principalmente nos municípios de Fortuna de Minas, Cachoeira da Prata e Esmeraldas. As
fotos de satélite mostram os locais dessas atividades. Pode-se ver o tamanho do impacto
ambiental. O fluxo do Rio Macacos (Fortuna de Minas, Figura 3-4) está bastante prejudicado.
As áreas brancas nas suas margens são causadas pela extração de areia. Vê-se que já foram
formadas represas ao longo do seu percurso. Deve-se também levar em conta que esse terreno
é cárstico1 , onde a gestão dos recursos hídricos deve ser ainda mais cuidadosa.
1
Cárstico: região que se caracteriza pela dissolução química (corrosão) das rochas, que leva ao aparecimento de
uma série de características físicas, tais como cavernas, dolinas, vales secos, rios subterrâneos e paredões
rochosos expostos. O relevo cárstico ocorre predominantemente em terrenos constituídos de rocha calcária, mas
também pode ocorrer em outros tipos de rochas carbonáticas, como o mármore e rochas dolomíticas (IGUAL,
2009).
12
Rio Macacos
Cachoeira
da Prata
Fortuna
de Minas
FONTE: http://maps.google.com.br/maps
Figura 3-4 - Foto satélite mostrando o local e o impacto ambiental onde se extrai areia ao
longo do Rio Macacos, no município de Fortuna de Minas.
A pista direita da BR-040 no sentido Sete Lagoas – Belo Horizonte encontra-se
danificada com muitas ondulações provocadas pelo excesso de peso dos caminhões de areia
que circulam em horários quando não há fiscalização (LAMEIRAS, 2008).
A Figura 3-5 mostra que as áreas onde se encontram as extrações de areia (quadrados
em vermelho) estão a uma distância pouco menor da Região Metropolitana de Belo Horizonte
do que a distância da barragem da Samarco (círculo amarelo). Como até 2/3 do preço da areia
de rio é devido ao transporte (LELES, SILVA, et al., 2005), espera-se que o transporte do
resíduo até a Região Metropolitana de Belo Horizonte não seja um impedimento para o seu
emprego em substituição à areia de rio. Deve-se considerar também que há ligação ferroviária
entre a barragem e Belo Horizonte. Além disso, como a Samarco domina tecnologia de
transporte por mineroduto, a construção de um duto para transportar a areia até Belo
Horizonte seria algo a se considerar (LAMEIRAS, 2008).
13
FONTE: www.aondefica.com.br
Figura 3-5 - Comparação das distâncias entre Belo Horizonte, as áreas extratoras de areia de
rio (retângulos) e a barragem da Samarco (círculo).
3.4 Resíduo: De problema a oportunidade
Quando se pensa em problemas ambientais decorrentes de processo industriais é
comum pensar apenas em acidentes. No entanto, o processo desenfreado de extração de
matérias-primas e a deposição inadequada de resíduos também são responsáveis por impactos
fortíssimos ao meio ambiente (RIBEIRO e MORELLI, 2009).
Como já dito anteriormente, os resíduos gerados pela exploração do itabirito na Mina
Germano, da Sarmarco Mineração, apresenta característica arenosa e é gerado em grande
quantidade, o que os torna potenciais matérias-primas estratégicas para vários setores
industriais. Ao invés de serem considerados “resíduos” com altos custos para a sua gerência
na bacia de resíduos da Mina do Germano, eles podem ser vistos como um estoque valioso
para a geração de renda, produtos e empregos.
14
3.5 Argamassa
De acordo com Mehta e Monteiro (1994), a argamassa é constituída de cimento, água
e agregado miúdo (areia), sendo em sua essência um concreto sem agregado graúdo. O
cimento, que é um material finamente pulverizado, sozinho não é aglomerante, mas ao
ocorrerem reações químicas entre os minerais nele presentes e a água há a formação de
compostos com propriedades ligantes. Os silicatos de cálcio formados são os principais
compostos responsáveis pela característica do aglomerante.
A água utilizada para confeccionar a argamassa, chamada de água de amassamento,
deve ser isenta de ácidos, álcalis e óleos. A qualidade da água tem efeito direto nas
propriedades da argamassa.
As propriedades da argamassa dependem de diversos fatores. A resistência mecânica,
por exemplo, que é uma das principais, varia principalmente com (MEHTA e MONTEIRO,
1994):
•
Traço, que é a proporção entre aglomerante (cimento) e aglomerado (areia),
normalmente varia entre 1:1 e 1:5, em volume;
•
Granulometria, que é a medida do tamanho das partículas;
•
Fator ou relação água/cimento (a/c), em massa, que representa a quantidade em massa
de água em relação à de cimento e
•
Compactação da massa.
Para melhorar as características das argamassas e seus produtos são utilizados
usualmente aditivos. No entanto, eles não participam das formulações padrões dos produtos
cimentícios. Existem aditivos com diferentes ações, os quais, quando aplicados corretamente,
trazem vários benefícios. Por exemplo, eles podem modificar as características de pega e de
endurecimento, aumentar a plasticidade de massas frescas, aumentar a durabilidade em
condições de frio, entre outras.
A argamassa é um material bastante versátil, com a qual é possível construir diversos
tipos de artefatos, com diferentes propriedades, cores e formas para diferentes aplicações. O
grande diferencial deste material é a possibilidade de sua confecção em locais próximos ou no
próprio local de sua utilização. Esta característica pode proporcionar principalmente menor
custo de logística em comparação a outros materiais, que necessitam de locais específicos
para serem fabricados. Existem também as vantagens em produzir esses artefatos fora do
15
canteiro de obra, reduzindo a ocupação de espaço, material estocado e mão de obra ociosa
(PEREIRA, 2011).
Segundo a ABCP (2002), as principais aplicações da argamassa estão na construção
civil, na confecção de tubos, lajes, mourões, pisos, telhas, blocos, pavimentos intertravados e
diversos pré-moldados.
3.6 Composição da Argamassa
3.6.1 Agregado
Os agregados podem ser classificados segundo sua origem, dimensão e massa
específica.
Quanto à origem, eles podem ser naturais, artificiais, ou seja, originados do britamento
de rocha tais como pedrisco, pedra britada, etc, ou obtidos por processo industriais (FELTEN,
2009). Existe o conceito de agregados obtidos do reaproveitamento de resíduos urbanos ou
industriais, como escória de alto forno, concreto reciclado, PET etc. (KAEFER, 2000).
Quanto às dimensões de suas partículas, a ABNT (2005) definiu-os como miúdos,
cujos grãos passam pela peneira 4,8mm e ficam retidos na peneira de 0,15mm, e graúdos,
aqueles que passam pela peneira de 152mm e ficam retidos na peneira 4,8mm.
Quanto à massa específica (m.e.), os agregados podem ser classificados como leves,
médios e pesados, segundo os limites abaixo (FELTEN, 2009):
Leves: m.e. < 2.000kg.m-3
Médios: 2.000kg.m-3 ≤ m.e. ≤ 3.000kg.m-3
Pesados: m.e. > 3.000kg.m-3
Os agregados são os materiais granulares utilizados com o meio cimentante para
formar um concreto ou uma argamassa. Pela própria definição, eles devem ser inertes, ou seja,
não devem conter constituintes que reajam com o cimento, fresco ou endurecido, não devem
sofrer variações de volume com a umidade e não deve haver incompatibilidade térmica entre
seus grãos e a pasta endurecida (KAEFER, 2000).
O agregado miúdo deve ser bem granulado, com grânulos arredondados e resistentes.
Não deverá conter argila ou impurezas orgânicas com os limites superiores aos especificados
16
em normas (ABNT, 2001; ABNT, 1987). A composição química da rocha matriz, quando não
há substâncias reativas com o cimento ou meio ambiente, é menos importante que suas
características físicas (KAEFER, 2000).
Normalmente utiliza-se a areia natural como agregado miúdo, extraída principalmente
dos leitos dos rios e das praias. É uma matéria prima de baixo valor econômico, sendo até 2/3
do seu preço devido ao transporte da origem ao consumidor, o que torna esta atividade
predatória, pois não há preocupação quanto aos aspectos humanos e ambientais. Resumindo, a
baixa relação preço/volume da areia pode fazer com que as mineradoras procurem áreas o
mais próximo possível dos centros de consumo, potencializando situações de conflito entre a
mineração e o uso urbano do espaço.
3.6.2 Matriz (Pasta de Cimento)
A pasta de cimento (mistura de água e cimento) é chamada de matriz por ser contínua
e envolver as partículas de agregado miúdo na argamassa. Ela é constituída por diferentes
tipos de compostos hidratados de cimento, sendo os mais importantes os silicatos hidratados
de cálcio C-S-H, que podem aparecer como estrutura fibrosa, o hidróxido de cálcio Ca(OH)2,
que cristaliza em grande placas hexagonais superpostas, e a etringita, que cristaliza no início
da pega em forma de agulhas (Figura 3-6) (KAEFER, 2000).
FONTE: (OLIVEIRA, 2007)
(a)
(b)
Figura 3-6 - Produtos de hidratação do cimento: a) cristais de etringita; b) cristais de
monossulfato de cálcio.
Para compreender a matriz de uma argamassa, é importante primeiramente conhecer
sobre seu principal constituinte, ou seja, o cimento Portland. Por isso, uma breve explicação
17
sobre a composição química, os diferentes tipos de cimento, as reações de hidratação e sobre
as características dos compostos gerados, bem como suas influências sobre as propriedades
das argamassas, será primeiramente feita.
Cimento Portland
O cimento Portland foi criado por um construtor inglês, Joseph Aspdin, que o
patenteou em 1824. Nessa época, era comum na Inglaterra construir com pedra de Portland,
uma ilha situada no sul desse país. Como o resultado da invenção de Aspdin assemelhou-se
em cor e dureza das pedras de Portland, ele registrou esse nome em sua patente. É por isso
que todo o tipo de cimento é chamado cimento Portland (ABCP, 2002).
O cimento Portland é o aglomerante hidráulico mais utilizado na produção de concreto
e argamassa. É um pó constituído de partículas de tamanho entre 1 e 50µm, obtido pela
moagem do clínquer e adição de sulfato de cálcio, na forma de gipsita (CaSO4.2H2O). O
clínquer é formado pelo aquecimento de uma mistura de calcário e argila, em forno giratório
que pode alcançar temperatura interna de até 1450ºC.
•
Composição Química
Os principais constituintes do cimento Portland são os silicatos de cálcio: C3S (silicato
tricálcico – 3CaO . SiO2) e o C2S (silicato dicálcico - 2CaO . SiO2); o aluminato de cálcio:
C3A (aluminato tricálcico – 3CaO . Al2O3) e o C4AF (ferroaluminato de cálcio - 4CaO . Al2O3
. Fe2O3) e a gipsita adicionada para inibir a tendência à pega instantânea ocasionada pela
grande reatividade do C3A. As fórmulas genéricas dos constituintes do cimento são formadas
pelas letras C, S, A e F que representam, respectivamente, óxidos de cálcio, silicatos, óxidos
de alumínio e óxidos de ferro (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
•
Tipos de Cimento Portland
O clínquer é o principal componente do cimento e ele está presente em todos os tipos
de cimento Portland. O que define esses tipos é: a moagem, as diferentes adições, ou seja, as
outras matérias-primas que são misturadas ao clínquer durante a moagem, tais como o gesso,
as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos, além do tempo
de moagem do clínquer. Segundo a ABCP, o mercado brasileiro dispõe de diferentes tipos
básicos de cimento, que atendem a diversos tipos de aplicações. São eles (ABCP, 2002):
18
CP I e CP I S - Cimento Portland Comum e Cimento Portland Comum com Adição,
respectivamente.
CP II E, CP II Z, CP II F - Cimento Portland Composto com Escória, Cimento Portland
Composto com Pozolana e Cimento Portland Composto com Fíler Calcário,
respectivamente.
CP III - Cimento Portland de Alto-forno.
CP IV - Cimento Portland Pozolânico.
CP V ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial.
CPRS - Cimento Portland Resistente a Sulfatos.
CPBC - Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação.
CPB - Cimento Portland Branco estrutural e não estrutural.
CPP - Cimento para Poços Petrolíferos.
O tipo de cimento mais empregado pode variar em cada região, pois depende da
matéria-prima local. Portanto, nas cidades mineiras, o mais utilizado é o CP II E, formado
pela adição de escória de alto-forno, considerando a grande disponibilidade dessa matériaprima em regiões produtoras de minério de ferro. Esse tipo de cimento combina bons
resultados de baixo calor de hidratação com o aumento de resistência do Cimento Portland
Comum e é recomendado para estruturas que exijam desprendimento de calor moderadamente
lento.
Na indústria de elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados, como fábricas
de blocos para alvenaria, blocos para pavimentação, tubos, lajes, meio fio, mourões e postes, é
necessário que o produto tenha alta resistência inicial e rápido desmolde, visto que a produção
e saída desses elementos devem ser consideravelmente rápidas. Sendo assim, o CP V ARI é o
mais recomendado, por proporcionar essas características ao concreto e argamassas
confeccionados com ele. O desenvolvimento dessa propriedade é conseguido pela utilização
de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer e pela moagem mais
fina do cimento. Assim, ao reagir com a água, o CP V adquire elevadas resistências e
endurecimento com maior velocidade (ABCP, 2002).
•
Reações de hidratação
O mecanismo de hidratação do cimento é constituído por um processo de dissoluçãoprecipitação nas primeiras fases seguido de um processo topoquímico (MEHTA e
19
MONTEIRO, 1994). O enrijecimento da pasta é caracterizado pela hidratação dos aluminatos
e a evolução da resistência (endurecimento) é realizada pelos silicatos.
A reação do C3A com a água é imediata. Por isso há a necessidade da adição de sulfato
de cálcio na forma de gipsita (geralmente representada por CšH2) para retardar a reação. Os
cimentos tipo ARI são obtidos utilizando-se dosagem diferenciada de calcário e argila na
produção de clínquer e, além disso, o tempo de moagem do clínquer é maior. Como produto
dessa reação tem-se a formação de cristais aciculares de trissulfato aluminato de cálcio
hidratado, chamada de etringita, que é responsável pelo fenômeno da pega. Com a evolução
do tempo e dependendo da proporção sulfato/aluminato no cimento, a etringita pode se
decompor em monossulfoaluminato de cálcio hidratado, que é uma configuração mais estável
e apresenta formato de placas hexagonais. As reações que representam essas transformações
estão demonstradas nas Equação 3-1 e Equação 3-2:
3š 26 š etringita - 3CaO . Al2O3 . 3CaSO4 . 32H2O)
Equação 3-1
š 2 4 š (monossulfoaluminato de cálcio (3(3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O))
Equação 3-2
O processo de hidratação do C4AF, pelo fato de gerar uma série de compostos, é de
difícil caracterização e tem pouca influência na pasta endurecida. Segundo Mehta e Monteiro
(1994), seus compostos resultantes são estruturalmente similares aos formados a partir do
C3A.
Embora os íons sulfato atuem como retardadores de hidratação dos aluminatos, os
mesmos exercem um efeito contrário sobre os silicatos, acelerando as suas reações de
hidratação (SILVA, 2005) .
A hidratação dos silicatos C3S e C2S ocorre algumas horas após o início de hidratação
do cimento e origina silicatos de cálcio hidratados que possuem composição química muito
variada sendo, por isso, representados genericamente por C-S-H e hidróxido de cálcio
Ca(OH)2. Com o decorrer da hidratação, começam a aparecer cristais prismáticos grandes de
Ca(OH)2 e, na sequência, cristais pequenos e fibrilares de silicatos hidratados de cálcio. Esses
compostos são responsáveis por preencher os espaços ocupados pela água e pelas partículas
de cimento em dissolução (MEHTA e MONTEIRO, 1994). As reações de hidratação dos
silicatos estão representadas pelas Equação 3-3 e Equação 3-4:
20
2 6 3
Equação 3-3
2 4 Equação 3-4
O C3S é responsável pela resistência inicial (primeiros dias ou semanas) e o C2S pelo
desenvolvimento contínuo da resistência que se estende por meses ou anos, devido a uma
hidratação mais lenta.
O C-S-H não tem composição nem estrutura definidas (forma amorfa) e é o principal
responsável pela resistência da pasta endurecida. Quanto maior a quantidade de Ca(OH)2 na
pasta, menor é a resistência da pasta contra ataques de ácidos e de sulfatos. Verifica-se
também que um cimento com maior teor de C3S resulta em um concreto mais susceptível ao
ataque químico e com menor resistência mecânica (KAEFER, 2000).
Na pasta hidratada, o C-S-H constitui cerca de 50 a 60% em volume, sendo a fase mais
importante para as propriedades da pasta. O Ca(OH)2, conhecido como Portlandita, por ser o
primeiro composto formado durante a hidratação, é o principal responsável pela resistência
inicial e constitui entre 20 e 25% do volume da pasta. Os sulfoaluminatos constituem entre 15
e 20% do volume da pasta e exercem menor influência nas propriedades da pasta, exceto em
condições nas quais possam ocorrer ataques por sulfato, em que o monossulfato hidratado
deixa a pasta vulnerável (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
A microestrutura de uma pasta de cimento é um termo referente à estrutura básica após
a hidratação do cimento junto com os agregados. Para compreensão, mecanismos de
deterioração e até mesmo melhorar algumas propriedades da pasta endurecida, é necessário
conhecer bem a sua microestrutura, que pode ser bem explorada pela alta resolução
proporcionada pelo MEV e pelas técnicas de análise instantâneas a ele acopladas
(RAMACHANDRAN e BEAUDOIN, 2001).
21
Vazios
A resistência da pasta é fortemente relacionada com sua porosidade, uma vez que
somente os elementos sólidos resistem aos esforços. A porosidade da pasta de cimento
hidratada se distribui da seguinte forma (MEHTA e MONTEIRO, 1994):
•
Poros de gel ou entre camadas de C-S-H: vazios muito pequenos (entre 5 e
25Ǻ), que não influenciam na resistência da pasta.
•
Vazios capilares: representam o espaço não preenchido pelos componentes
sólidos da hidratação do cimento. O volume total e, principalmente, a
distribuição do tamanho dos poros afetam a resistência da pasta. Poros de
pequenos diâmetro (< 50nm) são descritos como pouco prejudiciais ao
comportamento mecânico.
•
Poros de ar incorporado: possuem formato esférico e dimensões superiores aos
vazios capilares. Podem ocorrer devido a pouca vibração da argamassa ou
terem sido intensionalmente incorporados. Devido à grande dimensão,
reduzem bastante a resistência do material e aumentam a permeabilidade.
3.7 Aditivos Superplastificantes
Aditivo é um produto que é adicionado em pequena quantidade ao concreto ou à
argamassa, antes ou após a mistura, no sentido de melhor adequar o material a determinadas
condições, tais como acelerar ou diminuir o tempo de pega, melhorar a trabalhabilidade,
reduzindo a quantidade de água, aumentar a resistência quanto a variações térmicas, entre
outras (ABNT, 1992).
Segundo a norma “Aditivos para concreto de cimento Portland” (ABNT, 1992),
existem 9 (nove) tipos diferentes de aditivos. Dentre eles, destacam-se os superplastificantes,
que possuem como principal propriedade reduzir a quantidade de água na produção da
argamassa.
Os aditivos superplastificantes são polímeros orgânicos hidrossolúveis - com
moléculas longas e de massa molecular elevada - obtidos sinteticamente por meio de um
22
processo de polimerização complexo. A primeira geração de superplastificantes foi baseada
em condensados sulfonados de naftaleno-formaldeído e/ou condensados sulfonados de
melanina-formaldeído, dispersantes poliméricos baseados em uma única unidade repetitiva,
não permitindo grandes variações de sua estrutura molecular. Mais recentemente, uma nova
geração de aditivos superplastificantes – à base de policarboxilatos com moléculas de
poliéteres pendentes - tem se tornado mais comum. Esses aditivos são baseados em duas ou
mais unidades estruturais, que proporcionam maior diversidade das possíveis estruturas
moleculares. Como exemplo, a quantidade relativa de unidades aniônicas por unidades de
poliéteres pode ser variada, o peso molecular da molécula de poliéter pode ser variado e o
peso molecular da cadeia principal de policarboxilato também pode ser ajustado para a
criação de polímeros com diferentes características de desempenho (YAMADA et al., 2000;
VICKERS et al., 2005).
Muitos aditivos superplastificantes foram desenvolvidos nas últimas décadas. Segundo
Zingg et al. (2008) eles melhoram a trabalhabilidade de argamassas e concretos para a
demanda de aplicações industriais. A adição de superplastificantes visa dois objetivos: eles
são capazes de controlar as propriedades fluidas e permitem a redução da razão água/cimento
sem perder a trabalhabilidade e durabilidade (ZINGG et al., 2008).
O tipo de plastificante e o método de mistura variam a fluidez da pasta (YOSHIOKA
et al., 2002). Como já citado anteriormente, o cimento Portland é formado por quatro tipos de
minerais e a adsorção do superplastificante em cada um deles não é uniforme. Alguns
componentes minerais podem adsorver muito mais ao superplastificante do que os outros.
Yoshioka e outros (2002) testaram quatro tipos diferentes de superplastificantes e concluíram
que todos eles foram mais adsorvidos nos aluminatos do que nos silicatos.
Nos últimos anos, o uso e o desenvolvimento dos superplastificantes a base de
policarboxilatos vêm aumentando cada vez mais e tornando-se os mais populares (ALONSO
et al., 2007; HANEHARA et al., 1999; YAMADA et al., 2000). Estes aditivos a base de
policarboxilatos, também conhecidos como aditivos redutores de água, caracterizam-se por
apresentar estrutura na forma de “pente”, com uma cadeia linear principal de hidrocarbonetos
e cadeias laterais constituídas por grupos carboxilatos e éteres. Por meio dos grupos
carboxilatos, as cadeias dos superplastificantes são adsorvidas sobre as partículas de cimento
dispersando-as, não só devido à repulsão eletrostática, como também devido ao impedimento
estérico causado pelas largas cadeias dos grupos éteres (ALONSO et al., 2007).
23
Outra característica dos superplastificantes é o potencial que suas estruturas químicas
apresentam para ser modificadas, pois são compostas por diferentes moléculas e é um
polímero (YAMADA et al., 2000). Recentemente, muitos aditivos a base de carboxilatos
contendo cadeias principais mais curtas e cadeias laterais de poliésteres mais longas estão
sendo desenvolvidos. Na opinião de alguns autores (SUGIYAMA et al., 2003; MAEDER et
al., 2004 apud ALONSO et al., 2007) quanto mais curta for a cadeia principal e mais longa e
mais numerosa são as cadeias laterais dos éteres, maior e mais duradoura será a fluidez
induzida pelo aditivo. Outros pesquisadores também concluíram que as diferentes estruturas,
suas massas moleculares, assim como a distribuição dessas massas moleculares afetam
diretamente na fluidez da pasta (FERRARI et al., 2000; MAGAROTTO et al., 2003;
BJORNSTROM et al., 2003 apud ALONSO et al., 2007). Quanto maior for a massa
molecular dos polímeros, maior é a adsorção e mais efetiva é a fluidez, mas quanto maior for
a sua distribuição, menor será a eficácia dos aditivos.
Alguns trabalhos estão desenvolvendo ou utilizando materiais alternativos como
superplastificantes. Saasen et al. (1991) utilizaram glicerina para investigar o comportamento
reológico e o tempo de pega de pastas de cimento e verificaram que a glicerina acelera o
processo de hidratação e aumenta a viscosidade das pastas. Outros pesquisadores sintetizaram
o sulfonato de amido e estudaram o efeito da fluidez em pastas de cimento. Concluíram que,
como agente redutor de água, o sulfonato de amido é mais efetivo do que um aditivo
comercial a base de naftaleno (ZHANG et al., 2007). Ainda, outro trabalho na área de
plastificantes alternativos foi realizado, obtendo-se um aditivo redutor de água a base de
copos de poliestireno descartáveis usados (ASSUNÇÃO et al., 2005; CARROL et al., 1966).
3.8 Pavimento intertravado
O pavimento intertravado é composto por peças de concreto, assentadas sobre camada
de areia e travadas entre si por contenção lateral (ABCP, 2010). Podem apresentar uma
variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento, permitindo explorar
harmonicamente essas características do ponto de vista arquitetônico e paisagístico (Figura
3-7) (BLOCOBRASIL, 2004; ABCP, 2010).
24
FONTE (ABCP, 2010; BLOCOBRASIL, 2004)
Figura 3-7 - Variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento dos blocos
intertravados.
O uso da pavimentação intertravada no Mundo vem aumentando significativamente
nos últimos anos. São utilizados em uma variedade de aplicações comerciais, municipais e
industriais. As principais razões para escolha desse tipo de pavimento são: pouca manutenção,
facilidade de colocação e remoção, boa aparência estética, disponibilidade imediata, além de
se apresentarem em várias formas e cores (LEE et al., 2003). Além disso, os pavimentos
intertravados de concreto refletem melhor a luz, comparados a outros tipos de superfície,
proporcionando melhor conforto térmico devido à rápida dispersão no ar do calor produzido
pela incidência dos raios solares, ao contrário de pisos mais escuros, que acumulam calor e o
liberam lentamente. A diferença de temperatura entre ambos pode chegar a 30% quando
submetidos à mesma insolação (BLOCOBRASIL, 2004; ABCP, 2010).
Sob chuva, os pavimentos intertravados de concreto não são escorregadios e possuem
excelente permeabilidade (ABCP, 2010), sendo uma das melhores opções para minimizar a
impermeabilização das cidades, por suas características de permitir a infiltração da água para
o solo. Por sua versatilidade de uso, podem ser utilizados em calçadas, parques, praças,
quadras poliesportivas, estacionamentos e ruas de tráfego leve, conferindo grande
durabilidade devido à elevada resistência do concreto (HALLACK, 2011; ABCP, 2010).
O intertravamento é a capacidade que os blocos adquirem de resistir a movimentos de
deslocamento individual, seja ele vertical, horizontal ou de rotação em relação a seus
vizinhos. O intertravamento é fundamental para o desempenho e a durabilidade do pavimento.
Para que se consiga o intertravamento duas condições são necessárias e indispensáveis:
contenção lateral e junta preenchida com areia (ABCP, 2010).
25
• Contenção lateral: Impede o deslocamento lateral dos blocos da camada de
rolamento, promovendo o intertravamento.
• Areia de selagem: Proporciona a transferência de esforços entre os blocos de
concreto, permitindo que eles trabalhem juntos, uns com os outros, e suportem as cargas
solicitantes.
A construção com pavimentos intertravados é simples: basta assentar os blocos sobre
uma camada de areia grossa (recomenda-se que a camada de areia tenha de 3cm a 4cm de
espessura após a compactação das peças), compactar a superfície e, em seguida, espalhar areia
fina para o preenchimento das juntas. Depois, devem-se compactar as peças novamente até
que as juntas estejam totalmente preenchidas com areia. Um tipo de contenção lateral,
comumente para meios-fios, é sempre requerida (HALLACK, 2011).
No pavimento, as peças pré-moldadas de concreto comportam-se como uma camada
flexível e única devido à propriedade de intertravamento. É o intertravamento que
proporciona resistência a estes pavimentos e os diferem dos demais. Depois de intertravadas,
as peças de um pavimento adquirem a capacidade de resistir a movimentos de deslocamento
individual, seja ele vertical, horizontal ou de rotação em relação a suas vizinhas (Figura 3-8).
(HALLACK, 2011; ABCP, 2010).
Giro
FONTE: (ABCP, 2010)
Figura 3-8 - Movimentos de deslocamento individual dos blocos, mostrando como o
intertravamento funciona.
A propriedade de distribuição de esforços das peças intertravadas depende
essencialmente de seu formato, arranjo e espessura. A resistência à compressão das peças tem,
neste aspecto, pouca influência. Não há um consenso entre os pesquisadores quanto à
influência do formato das peças. No entanto, há concordância quanto ao comportamento do
pavimento em função da espessura e do arranjo de assentamento das peças. Recomenda-se
que as peças devam ter espessuras mínimas de 6cm, para pavimentos com tráfego leve, 8 cm
para aqueles submetidos ao tráfego de veículos comerciais e 10cm para casos especiais
(ABNT, 1987a).
26
No Brasil, a norma NBR 9781 “Peças de Concreto para Pavimentação –
Especificação” (ABNT, 1987b) estipula que a resistência à compressão das peças, calculada
de acordo com a norma NBR 9780 “Peças de Concreto para Pavimentação – Determinação da
Resistência à Compressão – Método de ensaio” (ABNT, 1987a), deve ser 35MPa para as
solicitações de veículos comerciais de linha ou 50MPa quando houver tráfego de veículos
especiais ou solicitações capazes de produzir acentuados efeitos de abrasão.
3.9 Planejamento Fatorial de Experimentos
No planejamento de qualquer experimento, o primeiro que se deve fazer é decidir
quais são os fatores e as respostas de interesse que se quer analisar e chegar a alguma
conclusão, pois um experimento não planejado pode trazer resultados inúteis, por não
apresentarem uma forma razoável de serem interpretados.
Em planejamento fatorial usam-se os termos fatores, níveis e respostas. Os fatores são
as variáveis controláveis que, a princípio, influenciariam um determinado processo. Eles
podem ser qualitativos ou quantitativos. Os níveis são os valores ou as classes (caso o fator
seja qualitativo) em que cada fator deve ser estudado no experimento. Já as respostas são as
variáveis de saída do sistema que serão ou não afetadas por modificações provocadas nos
fatores, ou seja, são as propriedades de interesse deste processo (SOARES NETO et al.,
2010).
Encontram-se pesquisas que são realizadas fixando-se um dos fatores num certo nível
e variando-se o outro até descobrir qual o nível que produz a melhor resposta. Depois,
mantém-se este fator no nível ótimo encontrado, variando-se o nível de outro fator até
descobrir a melhor resposta. E assim sucessivamente.
Embora este modo de experimentar possa ser do senso comum, ele não é a maneira
mais correta, uma vez que a melhor resposta só é encontrada em circunstâncias muito
especiais. O melhor a se fazer é variar todos os fatores ao mesmo tempo, já que as variáveis
podem ter influências mútuas e o valor ideal para uma delas pode depender do valor da outra.
Esse comportamento é chamado de interação entre os fatores.
Para variar tudo ao mesmo tempo, dentro de uma lógica, são aplicados planejamentos
experimentais fundamentados em princípios estatísticos, dos quais se podem tirar o máximo
27
de informação, fazendo o menor número de experimentos. As vantagens desse tipo de
planejamento são, principalmente, a redução de custos e de tempo, obtendo-se respostas
confiáveis.
O planejamento fatorial a dois níveis é muito útil em investigações preliminares, uma
vez que se quer saber se determinados fatores têm ou não influência sobre a resposta. São
planejamentos muito simples de se executar, pois todos os fatores são estudados em apenas
dois níveis. Costuma-se identificar os níveis superior e inferior com os sinais (+) e (-),
respectivamente (SOARES NETO et al., 2010).
3.9.1 Planejamento dos Experimentos
Um dos planejamentos fatoriais mais comuns é o 2k, no qual a base 2 significa o
número de níveis estudados em cada fator e o expoente k significa o número de fatores. Ao
executar um planejamento fatorial especificam-se, primeiramente, os níveis de cada fator
estudado. Em seguida, organizam-se as informações para que se tenham todas as combinações
possíveis, de modo que um planejamento 23, por exemplo, se reflete em pelo menos 8 (oito)
experimentos.
3.9.2 Cálculo e Análise dos Efeitos
Para mensurar o efeito principal de um determinado fator, calcula-se a diferença entre
a resposta média no nível superior e a resposta média no nível inferior desse fator. Já o efeito
de interação de segunda ordem é calculado como a metade da diferença entre as respostas
médias dos dois fatores (SOARES NETO et al., 2010).
A análise dos efeitos pode ser realizada por meio de gráficos normais. Para traçar estes
gráficos, plotam-se os valores dos efeitos no eixo das abscissas e no eixo das ordenadas os
valores correspondentes à distribuição normal padronizada (valores de z, variável aleatória
com distribuição N (0,1), média zero e variância um, encontrados em tabelas de livros de
estatísticas). Os pontos que vierem de uma população normal de média igual a zero se
ajustarão à reta central de probabilidade acumulada igual a 50% (z = 0) e sobre o ponto zero
do eixo dos efeitos, ou seja, eles representam “efeitos” sem nenhum significado físico.
28
O mesmo não se pode dizer dos pontos que estiverem afastados da reta. Estes,
dificilmente, pertencem à mesma população que produziu os pontos centrais. Portanto, devem
ser interpretados como efeitos realmente significativos e tanto mais significativos quanto mais
afastados estiverem da região central, para direita ou para a esquerda (SOARES NETO et al.,
2010).
3.9.3 ANOVA (Analysis of Variance)
A análise da variância (ANOVA – AN de ANalysis, O de Of e VA de VAriance),
assim como o estudo dos efeitos, é realizada por meio de uma distribuição normal estudada
por Fisher, mais conhecida como distribuição F, e é também utilizada para verificar quais
efeitos são significativos. É uma extensão do teste t de Student que permite não só a
comparação de duas, mas de qualquer número de médias (VIEIRA, 2006).
A técnica consiste em estudar a variabilidade possivelmente ocasionada pelo fator em
estudo, concluindo-se se ela é apenas aleatória (o fator não influi) ou significativa (o fator
influi) (PINTO e VICTOR, 2009). Resumindo, o objetivo da análise da variância é usar dados
para testar as seguintes hipóteses:
H0: O fator não influi nos resultados.
H1: O fator influi nos resultados.
Para isso é necessário escolher um determinado intervalo de confiança e levar em
consideração os graus de liberdade do experimento, de modo que o F obtido por cálculos é
comparado com um F tabelado. Se o F calculado for menor que o tabelado, aceita-se a
hipótese da nulidade (H0). Caso contrário, a hipótese da nulidade deve ser rejeitada.
A ANOVA de um experimento inteiramente ao acaso exige que sejam feitas algumas
suposições sobre os erros, sem as quais os resultados da análise não podem ser válidos. Para
isso, as seguintes pressuposições devem ser atendidas (VIEIRA, 2006):
1. os erros devem ser variáveis aleatórias independentes;
2. as variâncias devem ser iguais;
3. a distribuição dos erros deve ser normal ou aproximadamente normal.
29
Um experimento inteiramente ao acaso pode ser escrito na forma do seguinte modelo
(Equação 3-5):
Yij = µ i + εij
Equação 3-5
O modelo indica que a resposta Yij ao modelo de uma unidade experimental é dada
pela média verdadeira de todas as respostas possíveis (µ i) acrescida de uma quantidade (εij),
que é chamada de erro (error).
Como os erros são definidos em função das médias verdadeiras, não é possível
conhecê-lo, mas sim estimá-lo fazendo a diferença entre cada dado e a média a que ele
pertence:
εij = Yij - µ i
Equação 3-6
As estimativas dos erros recebem o nome de resíduos e é a análise desses resíduos que
ajuda a verificar se a ANOVA é aceitável ou não. Para fazer uma análise de variâncias, é
preciso pressupor que os erros são variáveis aleatórias independentes, ou seja, os dados
experimentais obtidos pertencem a unidades sem correlação ou não agrupadas. A não
dependência pode ser verificada por meio do desenho de um gráfico dos resíduos
padronizados versus a ordem em que as observações foram coletadas. A independência é
satisfeita quando os resíduos ficam dispersos em torno de zero, sem um padrão definido. É
uma análise extremamente útil, porém é gráfica. Portanto, uma conclusão mais razoável pode
ser feita ao verificando quando as variâncias são constantes ou iguais.
Para testar a igualdade das variâncias são propostos diversos testes, sendo o Teste de
Levene bastante utilizado e simples, além de dar resultados muito precisos. Primeiro, é
preciso calcular os resíduos da ANOVA. Depois é preciso fazer uma ANOVA (inteiramente
ao acaso) dos valores absolutos desses resíduos. Os tratamentos são os mesmos da análise de
dados.
A lógica do Teste de Levene é simples: quantos maiores são as variâncias, maiores
serão os resíduos (VIEIRA, 2006). Então, se as variâncias são homogêneas, o resultado do
30
teste F para comparação de médias dos valores absolutos dos resíduos será não significativo,
comprovando que estas são de uma mesma população.
Os resíduos também devem apresentar distribuição normal. Para verificar este
pressuposto, um gráfico de probabilidade normal deve ser feito. Os resíduos padronizados são
colocados nas abscissas e os valores esperados da distribuição normal, na ordenada. Os
pontos deverão ficar em torno da reta. Portanto, é importante fazer a análise dos resíduos, pois
ela ajuda a dizer se as pressuposições feitas são razoáveis.
3.9.4 Teste t de Student
Os testes estatísticos testam hipóteses a respeito de uma população. Podem ser feitas
duas hipóteses. Na primeira supõe-se que as médias de dois grupos, independentes ou não,
são iguais - hipótese esta denominada “hipótese da nulidade” e é representada por H0. A
segunda hipótese é aquela que supõe que as médias são diferentes, denominada hipótese
alternativa, e representada por H1. Ambas, portanto, são escritas da seguinte forma (PINTO e
VICTOR, 2009; VIEIRA, 2006):
H0: As médias são iguais.
H1: As médias são diferentes.
Um teste estatístico proposto no início do século passado para comparação de duas
médias, chamado teste t de Student, é muito conhecido e é usado até hoje em todas as ciências
experimentais, podendo ser realizado em duas condições (VIEIRA, 2006):
1. Quando os grupos são independentes – experimento inteiramente ao acaso; e
2. Quando os dados são pareados – experimento em blocos, em que cada unidade é tomada
como um bloco.
31
Teste t na comparação de dois grupos independentes
São ensaios nos quais se comparam dois grupos independentes, ou seja, os dados são
obtidos de populações diferentes. Portanto, o teste t pode ser indicado para tratar a igualdade
de duas médias de grupos independentes. Para fazer o teste, os seguintes passos devem ser
seguidos (VIEIRA, 2006):
(a) calcula-se a média de cada grupo;
(b) calcula-se a variância de cada grupo;
(c) calcula-se a variância ponderada, dada pela fórmula apresentada na Equação 3-7:
1 1
2
Equação 3-7
(d) calcula-se o valor t, que está associado a n1 + n2 – 2 graus de liberdade, pela
fórmula apresentada na Equação 3-8:
"
#$ #$
1
1
%& ' Equação 3-8
(e) compara-se o valor calculado de t (em valor absoluto) com o valor crítico de t, no
nível estabelecido de significância e com os mesmos graus de liberdade. Se o valor
de t for igual ou maior do que o da tabela de valores t (encontrada em livros de
estatística), rejeita-se a hipótese de nulidade, ou seja, aquela em que as médias em
comparação são iguais.
Teste t na comparação de dois grupos pareados
Trata-se de uma comparação de dois grupos dependentes, ou seja, de dois grupos de
dados (antes e depois) dependentes ou pareados, pois cada par de dados é tomado de uma
mesma população. Tipo de ensaios como estes também são conhecidos como experimentos
em blocos (VIEIRA, 2006).
Portanto, para se fazer um estudo de dados pareados, os seguintes passos devem ser
seguidos:
(a) calculam-se as diferenças entre todos os pares de dados pareados (Equação 3-9):
32
( # #
Equação 3-9
(b) calcula-se a média dessas diferenças (Equação 3-10):
() ∑(
Equação 3-10
(c) calcula-se a variância dessas diferenças (Equação 3-11):
∑ (
1
∑ ( Equação 3-11
(d) calcula-se o valor de t, que está associado a n – 1 graus de liberdade, pela fórmula
apresentada na Equação 3-12:
"
(+
%
Equação 3-12
(e) idem ao passo (e) descrito no item anterior.
Teste de Tukey
É provavelmente um dos testes mais conhecidos para comparação de médias duas a
duas. Para realizar este teste, costuma-se calcular primeiro a diferença mínima que deve haver
entre duas médias para que elas possam ser consideradas diferentes em um determinado nível
de significância. O autor do teste chamou este valor de “diferença honestamente significante”
e a indicou por HSD (do inglês “honestly significant difference”), que pode ser calculado de
acordo com a Equação 3-13 (VIEIRA, 2006).
, - .
/01
2
Equação 3-13
33
Em que o valor q é encontrado na Tabela q no nível estabelecido de significância,
QMR é o quadrado médio do resíduo da análise de variância e r é o número de repetição de
cada um dos tratamentos.
De acordo com o teste, duas médias são estatisticamente iguais toda vez que o valor
absoluto da diferença entre elas for igual ou menor do que HSD.
3.9.5 Testes não paramétricos
Os testes citados anteriormente - ANOVA, t-Student e Tukey - partem do pressuposto
que as variáveis fazem parte de uma mesma população e que, portanto, os seus valores devem
apresentar uma distribuição normal ou aproximadamente normal. Quando isto não ocorre, os
dados não podem ser tratados com testes dessa natureza e sim por aqueles conhecidos como
testes de distribuição livre ou testes não paramétricos, pois estes não apresentam nenhuma
exigência quanto ao conhecimento da distribuição da variável na população e seus parâmetros
(CALLEGARI-JACQUES, 2003).
Conforme Callegari-Jacques (2003), nos testes paramétricos os valores da variável
estudada devem ter distribuição normal ou aproximação normal. Já os testes não
paramétricos, também chamados por testes de distribuição livre, não têm exigências quanto ao
conhecimento da distribuição da variável na população. Alguns testes desta natureza e muito
utilizados são: Teste de Kruskal-Wallis e Teste de Mann-Whitney.
Teste de Kruskal-Wallis
O teste de Kruskal-Wallis ou análise da variância pelo número de ordens (ranks) pode
ser utilizado em casos em que os pressupostos da ANOVA paramétrica não foram totalmente
atingidos, ou seja, quando as k amostras não pertencem a uma população normal ou quando as
variâncias são heterogêneas.
Quando k = 2, o teste de Kruskal-Wallis é idêntico ao teste de Mann-Whitney,
explicado no próximo item.
34
Sejam k as amostras em análise, cada uma com Ni repetições, e 3 ∑456 3 o número
total de observações. Pretende-se verificar se as k amostras (ou tratamentos, como são
designados) têm distribuições idênticas (FERREIRA, 2012).
O teste de hipóteses é:
H0: As distribuições das k amostras são iguais.
H1: As distribuições das k amostras diferem na localização.
A estatística do teste é (Equação 3-14):
4
15
12
8
3. 3 1
35
3. 3 1
56
Equação 3-14
Em que Ri é a soma dos números de ordem das Ni observações do grupo ou tratamento
i (nota-se que a soma de todos os números de ordem de todos os tratamentos deve ser igual a
N.(N+1)/2) (FERREIRA, 2012).
Se existem números de ordem empatados, a estatística deve ser corrigida para esta
situação. Para tal calcula-se o fator de correção:
1
∑:
56 95 9
3 3
Equação 3-15
E a estatística do teste corrigida é:
; Equação 3-16
Em que ui é o número de empates em cada grupo e m é o número de grupos de
números de ordem empatados.
Para atribuir o número de ordem às observações, juntam-se as observações de todos os
tratamentos, ordenando-as em seguida. Quando existir observações iguais (empates ou “ties"),
35
o número de ordem de cada observação empatada equivale ao valor médio deste número de
ordem (FERREIRA, 2012).
A estatística H avalia em que medida as k amostras ou tratamentos diferem
relativamente aos respectivos números de ordem. O teste de hipóteses pode ser avaliado por
meio da comparação entre o valor H com o valor teórico de Qui tabelado (χ2). Se H calculado
for menor que χ2, não se pode rejeitar a hipótese nula. Para testes não paramétricos o nível de
confiança não pode ser menor que 95%.
Teste de Mann-Whitney
O teste de Mann-Whitney é um teste não paramétrico alternativo ao teste t-Student
para comparar a média de duas amostras independentes. O único pressuposto para este teste é
que as duas amostras sejam independentes e aleatórias e que as variáveis em análise sejam
numéricas ou ordinais (FERREIRA, 2012).
Sejam N1 e N2 os tamanhos de duas amostras, o teste de hipótese subjacente é:
H0: As duas amostras têm distribuições idênticas.
H1: As duas amostras têm distribuições diferentes.
O teste de hipóteses também pode ser expresso por meio da comparação entre
medianas.
A estatística do teste (teste U) é calculada como se segue (FERREIRA, 2012):
(a) As observações das duas amostras são combinadas numa única variável de
tamanho N1 + N2 .
(b) O conjunto de observações assim constituído é ordenado por ordem crescente,
atribuindo o número de ordem 1 à observação menor e N1 + N2 a observação
maior. Caso haja empates, a cada uma das observações empatadas é atribuída o
número de ordem médio.
(c) Por fim, calculam-se as somas dos números de ordem das observações de cada
amostra.
W1 = soma dos números de ordem das observações da amostra 1;
W2 = soma dos números de ordem das observações da amostra 2;
(d) Calculam-se as quantidades:
36
< = . = ? 3 . 3 = = >
3 3 1
@
2
Equação 3-17
Equação 3-18
A estatística do teste é:
U = min (U1, U2 )
Equação 3-19
A hipótese nula estabelece que as duas amostras tenham a mesma distribuição e, se tal
acontecer, as medianas (e também as médias) das duas amostras serão iguais (FERREIRA,
2012).
37
4
MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 Estrutura Metodológica
Os ensaios e as análises do resíduo, dos superplastificantes e dos pigmentos foram
realizados segundo as estruturas metodológicas apresentadas nas Figura 4-1, Figura 4-2 e
Figura 4-3.
RESÍDUO
CLASSIFICAÇÃO
(ABNT, 2004a)
PLANEJAMENTO
FATORIAL - 2 3
Ensaios:
- Lixiviação (ABNT,2004b)
- Solubilização (ABNT,2004c)
CARACTERIZAÇÃO
Análise:
- Granulometria (ABNT, 2005)
- Absorção de Água (ABNT, 2001)
- Massa Específica (ABNT, 2002)
- Massa Unitária (ABNT, 2006)
- Coeficiente de Inchamento (ABNT, 2009)
- Difração de Raios X
- Ativação Neutrônica
- MEV e EDS
RESPOSTAS
FATORES E NÍVEIS
- Traço 1:2 e 1:2,5
- a/c
0,75 e 0,80
- Tipo de cimento CPII
e CPV
- Preparação
das
argamassa
- Moldagem
dos
corpos-de-prova
- Tempo de cura
Ensaios
- Densidade
- Viscosidade (Tello, 1996)
- Tempo de pega
- Índice de vazios (ABNT,
2005)
- Resistência à compressão
(ABNT, 1991)
Seleção das
Ferramentas de Análise
Figura 4-1 - Estrutura metodológica dos ensaios e análises de caracterização do resíduo, bem
como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas.
38
SUPERPLASTIFICANTES - SP
PLANEJAMENTO
FATORIAL 2x4
CARACTERIZAÇÃO
Análises:
- Caracterização físico química
(cor, %sólidos, pH, massa
específica e viscosidade)
- Composição Química elementar
(Espectroscopia
de
AA e
Fluorescência de Raios X)
- Caracterização
estrutural
(Espectroscopia FTIR e RMN )
RESPOSTAS
FATORES E NÍVEIS
- Tipo SP 5700 e 20HE
- Conc.
0% , 0,3%, 0,6% e
0,9%
Ensaios
- Densidade
- Viscosidade
- Tempo de pega
- Resistência à
compressão
- Preparação das argamassa
– EXP. 08
- Moldagem dos corpos-deprova
- Cura
Seleção das
Ferramentas de Análise
Figura 4-2 - Estrutura metodológica das análises de caracterização dos superplastificantes,
bem como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas com SP.
PIGMENTOS
CARACTERIZAÇÃO
PLANEJAMENTO
FATORIAL 2 x 4
Análise:
- Absorção de Água (ABNT,
2001)
RESPOSTAS
FATORES E NÍVEIS
- Tipo: resíduo natural e vermelho
- Conc.
4%, 8%, 12% e 16%
- Preparação das argamassa
– EXP. 08
- Moldagem dos corpos-deprova
- Cura
Ensaios
- Densidade
- Viscosidade
- Tempo de pega
-Resistência à
compressão
- Índice de vazios
Seleção das
Ferramentas de Análise
Figura 4-3 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial dos ensaios realizados nas
argamassas confeccionadas com pigmento.
Após finalização dos ensaios citados nas três estruturas metodológicas (Figura 4-1,
Figura 4-2 e Figura 4-3), foi realizado um ensaio de reprodutibilidade da planta piloto de
39
blocos intertravados confeccionados em laboratório, de acordo com a estrutura metodológica
apresentada na Figura 4-4.
REPRODUTIBILIDADE
BLOCOS INTERTRAVADOS
LABORATÓRIO
ESCALA PILOTO
PLANEJAMENTO
FATORIAL 2 2
FATORES E NÍVEIS
- Tipo
Lab e PP
- Ordem 7 e 8
- Preparação das argamassa –
EXP. 08
- Moldagem dos
BLOCOS
INTERTRAVADOS
- Tempo de Cura
RESPOSTAS
Ensaios
- Densidade
- Viscosidade
- Resistência à compressão
Seleção das
Ferramentas de Análise
Figura 4-4 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial para o ensaio de
reprodutibilidade laboratório x planta piloto.
4.2 Materiais
Os principais materiais utilizados nesta pesquisa foram:
a. Cimento Portland CP II-E 32, marca Holcim com área superficial = 4043m2/kg
(FRANÇA, 2010a) e massa unitária = 1,027g/cm3 (MERCOSUL, 2002).
b. Cimento Portland CP V ARI, marca Holcim com área superficial = 4552m2/kg
(FRANÇA, 2010b) e massa unitária = 0,963g/cm3 (MERCOSUL, 2002).
c. Resíduo arenoso fornecido pela Samarco Mineração, massa unitária = 1,56g/cm3.
d. Pigmento natural (resíduo lama obtido na etapa de deslamagem fornecido pela
Samarco Mineração).
e. Pigmento vermelho (obtido do tratamento térmico do resíduo natural).
f. Superplastificante Sika ViscoCrete® 20HE.
g. Superplastificante Sika ViscoCrete® 5700.
40
h. Óleo hidráulico
i. Vaselina
4.3
Equipamentos/Instrumentos
Na preparação das argamassas, dos corpos de prova e dos ensaios foram utilizados os
seguintes equipamentos e instrumentos:
a. Paquímetro, modelo Universal, marca Mitutoyo.
b. Medidor de tempo de pega automático, marca Resistence Machine Unificate, modelo
M-23 com agulha de Vicat.
c. Viscosímetro analógico, marca Bookfield, modelo RVT e conjunto de rotores tipo
“T”.
d. Balança digital, marca Gehaka, modelo BG 8000.
e. Balança digital, marca Marte, modelo AS5500.
f. Balança digital, marca Marte, modelo AC10K.
g. Phmetro digital, marca Micronal, modelo B 374.
h. Cronômetro digital, marca Technos, modelo 219.
i. Batedeira, marca G.Paniz, modelo BP20C.
j. Moldes de aço padronizados com 5cm de diâmetro por 10cm de altura.
k. Moldes de PVC de volume e massa conhecidos, confeccionados no Laboratório de
Cimentação do CDTN - LABCIM.
l. Moldes de polipropileno formato intertravado da PEC MAQ PEC FORMAS®.
m. Termohigrômetro digital, marca Microzelle, modelo MN2400.
n. Prensa EMIC, modelo PCI 150/200, série 31.
o. Prensa EMIC, modelo PCM 100/20, série 1591.
p. Betoneira Menegotti, modelo PREMIUM, capacidade de tambor de 150L.
q. Mesa Vibratória marca CSM, com capacidade de carga de 500kg e rotação do eixo
vibrador de 5400rpm.
r. Tambor de 200L
s. Materiais e vidraria de laboratório (béqueres, provetas, pipetas, bastão de vidro,
espátulas, leiteiras, pincel, etc.).
41
4.4 Métodos - Referencial Teórico
RESÍDUO ARENOSO – Classificação
4.4.1 Classificação de Resíduos
Segundo a norma ABNT NBR 10004, resíduos podem ser classificados como
perigosos (classe I) ou não perigosos (classe II). Um resíduo perigoso é aquele que, em
função de suas características físicas, químicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar risco à
saúde pública e ao meio ambiente. Dentre estas, a norma ABNT (2004a) cita:
Inflamabilidade: é característica de resíduos líquidos com ponto de fulgor inferior a 60ºC; não
líquido que, sob condições de temperatura e pressão de 25°C e 0,1MPa, produzem fogo por
fricção; oxidantes, ou seja, que podem liberar oxigênio, estimulando a combustão; resíduos
gasosos inflamáveis.
Corrosividade: é característica de resíduos que, sendo aquoso, apresentar pH menor ou igual a
2, ou maior ou igual a 12,5 ou sua mistura com água, na proporção de 1:1 em peso, produzir
uma solução com as mesmas condições estabelecidas acima. E ainda, se o resíduo aquoso ou
o seu líquido produzido for capaz de corroer o aço (COPANT 1020) a uma razão maior que
6,35mm ao ano, à temperatura de 55°C.
Reatividade: é característica de resíduos instáveis que reagem violentamente com a água ou
que formam misturas potencialmente explosivas com ela; geram vapores tóxicos; possuam
íons CN- ou S2- em concentrações superiores ao limite de 250mg de HCN liberável ou 500mg
de H2S liberável por quilograma de resíduo; produzam reação ou decomposição explosiva a
25ºC e 0,1MPa; ou sejam explosivos.
Toxicidade: é característica de resíduos que apresentam uma das seguintes propriedades:
a) o extrato obtido desta amostra, segundo a ABNT NBR 10005 (ABNT, 2004b),
contiver qualquer um dos contaminantes em concentrações superiores aos valores
constantes no anexo F da norma (ABNT, 2004a). Neste caso, o resíduo deve ser
caracterizado como tóxico com base no ensaio de lixiviação;
b) possuir uma ou mais substâncias constantes no anexo C desta norma e apresentar
toxicidade;
42
c) ser constituído por restos de embalagens contaminadas com substâncias constantes nos
anexos D ou E da norma NBR 10004;
d) resultar de derramamentos ou de produtos fora de especificação ou do prazo de
validade que contenham quaisquer substâncias constantes nos anexos D ou E NBR
10004;
e) ser comprovadamente letal ao homem;
f) possuir substância em concentração comprovadamente letal ao homem ou estudos do
resíduo que demonstrem um DL50 (dose letal para 50% da população), quando
administrada por via oral em ratos menor que 50mg.kg-1 ou CL50 (concentração letal
para 50% da população) administrada por via respiratória em ratos menor que 2mg.L-1
ou uma DL50 quando administrada em contato com a pele para coelhos menor que
200mg.kg-1.
Patogenicidade: é característica de resíduos que contenham ou haja suspeita de conter
microorganismos patogênicos, proteínas virais, ácido desoxiribonucléico (DNA) ou ácido
ribonucléico (RNA) recombinantes, organismos geneticamente modificados, plasmídios,
cloropastos, mitocôndrias ou toxinas capazes de produzir doenças em homens, animais ou
vegetais. Os resíduos de saúde deverão ser classificados como apresentado na ABNT NBR
12808.
Os resíduos que não se enquadram como perigosos são classificados como classe II –
não perigosos. Os códigos para alguns resíduos desta classe encontram-se no anexo H da
ABNT NBR 10004 (ABNT, 2004a). Os resíduos classe II podem ser considerados como não
inertes ou inertes em que, segundo a norma NBR 10004, são denominados classe II A - não
inertes ou classe II B – inertes. Quaisquer resíduos que, quando amostrados segundo a NBR
10007 (ABNT, 2004d) e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou
deionizada, à temperatura ambiente, conforme a ABNT NBR 10006 (ABNT, 2004c), não
tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de
potabilidade de água, excetuando-se aspectos como, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme
anexo G da norma ABNT 10004, serão classificados como inertes.
43
RESÍDUO ARENOSO – Caracterização
4.4.2 Análise Granulométrica
A determinação da composição granulométrica é de fundamental importância para
definir as características do agregado. Segundo a norma da ABNT Agregados para concreto Especificações (ABNT, 2009), um agregado pode ser definido como graúdo ou miúdo, em
concordância com a distribuição granulométrica determinada de acordo com a norma
Agregados – Determinação da composição granulométrica (ABNT, 2003). A princípio, devese estabelecer a dimensão máxima característica do material, que é uma grandeza associada à
distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em milímetros,
da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o agregado apresenta uma
porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Depois de
estabelecida a dimensão máxima característica, a massa mínima por amostra de ensaio pode
ser então definida.
Segundo a NBR 7211 (ABNT, 2009), agregado miúdo é definido como aqueles grãos
que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75mm e ficam retidos na peneira com
abertura de malha de 150µm, em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248.
Além do mais, a distribuição granulométrica, determinada segundo esta mesma norma, deve
atender aos limites estabelecidos na Tabela 4-1 (ABNT, 2003).
Podem ser utilizados como agregado miúdo para concreto, materiais com distribuição
granulométrica diferentes das zonas estabelecidas na Tabela 4-1, desde que estudos prévios de
dosagem comprovem sua aplicabilidade.
Como resultados devem ser apresentados, portanto, as porcentagens médias retidas em
cada peneira, com aproximação de 1%, a dimensão máxima característica e o módulo de
finura, que consiste na soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de agregado, nas
peneiras de série normal, dividida por 100.
44
Tabela 4-1 - Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo (ABNT, 2003).
Peneira com
abertura de
malha / mm
9,50
6,30
4,75
2,36
1,18
0,600
0,300
0,150
Porcentagem, em massa, retida acumulada
Limites Inferiores
Limites Superiores
Zona utilizável
Zona ótima
Zona ótima
Zona utilizável
0
0
0
0
0
0
0
7
0
0
5
10
0
10
20
25
5
20
30
50
15
35
55
70
50
65
85
95
85
90
95
100
Notas:
1. O módulo de finura da zona ótima varia de 2,20 a 2,90.
2. O módulo de finura da zona utilizável inferior varia de 1,55 a 2,20.
3. O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 2,90 a 3,50.
Quanto ao módulo de finura, os agregados miúdos podem ser classificados como
areias grossas, médias ou finas. Portanto, são classificados como areia grossa aquelas que
possuem módulo de finura (MF) maior do que 3,3, areia média aquelas que possuírem MF
entre 2,4 e 3,3 e quando o MF é menor do que 2,4, a areia é classificada como fina (RIBEIRO
et al., 2002).
4.4.3 Determinação da Absorção de Água
A norma ABNT NBR NM 30 (ABNT, 2001) estabelece o método de determinação da
absorção de água dos agregados miúdos destinados ao uso em concretos.
Absorção é o processo pelo qual um líquido é conduzido e tende a ocupar os poros
permeáveis de um corpo sólido poroso. Para os efeitos da norma, é também o incremento de
massa de um corpo sólido poroso devido à penetração de um líquido (água) em seus poros
permeáveis, em relação a sua massa em estado seco. Agregados definidos como “saturados
superfície seca” são aqueles cujas partículas absorveram o máximo de água, mas apresentam a
superfície seca.
A amostra do agregado para ensaio deve ter aproximadamente 1kg, tendo sido obtida
por quarteamento prévio. Normalmente o ensaio é realizado em replicata.
Primeiramente a amostra é colocada em um recipiente (uma bandeja metálica) e
secada a uma temperatura de (105 ± 5)°C, até que a diferença massa (m) seja menor do que
45
0,1g, em duas determinações consecutivas. A etapa de secagem é dispensável quando a
dosagem do concreto for realizada com base em agregados no estado úmido. A amostra é
então coberta com água e fica assim por 24h.
Após o período determinado, o excesso de água é retirado e a amostra é espalhada de
modo que fique com uma superfície plana. Ela é então submetida à ação de uma suave
corrente de ar quente, revolvendo a amostra com frequência para assegurar uma secagem
uniforme. A secagem é feita até que os grãos de agregado miúdo não fiquem aderidos entre si
de forma marcante.
O agregado miúdo é então colocado em um molde tronco-cônico, sem ser
comprimido, e em sua superfície são aplicados 25 golpes com a haste de compactação. O
molde deve ser levantado verticalmente e, se houver umidade superficial, o agregado se
conservará com a forma do molde. A situação intermediária entre o desmoronamento e a
manutenção intacta da forma deve ser anotada.
Continuar a secagem, revolvendo a amostra constantemente e realizar ensaios a
intervalos frequentes, até que o cone de agregado miúdo desmorone ao ser retirado o molde.
Neste momento o agregado terá chegado à condição de saturado superfície seca. A massa
“ms”é determinada com aproximação de 0,1g.
Se o cone desmoronar na primeira tentativa, é porque a secagem foi efetuada além do
ponto de “saturado superfície seca” do agregado. Nesse caso, é necessário adicionar alguns
mililitros de água à amostra, que deve ser intimamente misturada e permanecer em repouso
durante 30 minutos, em recipiente tampado, após o que deve ser reiniciado o processo de
secagem e ensaio.
A absorção de água é calculada mediante a fórmula apresentada na Equação 4-1:
AB A
. 100
A
Equação 4-1
Em que:
A é a absorção de água, em porcentagem;
ms é a massa ao ar da amostra na condição saturado e de superfície seca, em gramas e
m é a massa da amostra seca em estufa, em gramas.
46
4.4.4 Determinação da Massa específica
Massa específica é definida como a relação entre a massa do agregado seco em estufa
(100 – 110°C) e o volume dos grãos, incluindo os poros impermeáveis. O procedimento para
determinação da massa específica é apresentada na norma MERCOSUL NM 52:2002
“Agregado fino – Determinação de massa específica e massa específica aparente”
(MERCOSUL, 2002) e está descrito neste item.
Antes de executar o procedimento, a amostra deve ser preparada. Este método de
preparação segue o mesmo procedimento descrito na norma NBR NM 30 para determinação
da absorção de água pelo agregado miúdo (ABNT, 2001), descrito no item 4.4.3.
Após preparação da amostra, medir (500 ± 0,1)g de amostra (ms), colocar em um
frasco com capacidade de 500cm3 e com erro inferior a 0,15cm3 a 20°C e registrar a massa do
conjunto (m1). Em seguida, encher o frasco com água até próxima da marca de 500cm3 e
depois movê-lo de forma a eliminar todas as bolhas de ar. Colocar o frasco em um banho
mantido a temperatura constante de (21 ± 2)°C.
Após 1 hora, aproximadamente, completar com água até a marca de 500cm3 e
determinar a massa total com precisão de 0,1g (m2). Retirar o agregado miúdo do frasco e
secá-lo a (105 ± 5)°C até massa constante. Esfriar à temperatura ambiente em dessecador e
pesar com precisão de 0,1g (m).
A massa específica é então calculada de acordo com a fórmula descrita na Equação
4-2:
( A
D DE AB A
FE
Equação 4-2
Em que:
d3 é a massa específica do agregado, em gramas por centímetros cúbicos;
m é a massa da amostra seca em estufa, em gramas;
V é o volume do frasco, em centímetros cúbicos;
Va é o volume de água adicionado ao frasco, determinado segundo Equação 4-3, em
centímetros cúbicos;
47
DE A A
FE
Equação 4-3
ms, é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas e
ρa, é a massa específica da água, em gramas por centímetro cúbico.
4.4.5 Determinação da Massa Unitária
A massa unitária em estado solto é definida como a relação entre a massa do agregado
seco contida em um determinado recipiente e o seu volume. As dimensões do recipiente
variam em função da dimensão máxima característica do agregado, de acordo com a Tabela
4-2 abaixo:
Tabela 4-2 - Dimensões do recipiente paralelepípedico (ABNT, 2006).
Dimensão máxima
Dimensões mínimas
característica do
(mm)
Volume (dm3)
agregado (mm)
Base
Altura
≤ 4,75
316 x 316
150
15
> 4,75 e ≤50
316 x 316
200
20
>50
447 X 447
300
60
A norma NBR NM 45:2006 Agregado em estado solto - Determinação da massa
unitária, estabelece os requisitos e a descrição do ensaio. A amostra disponível deve ocupar o
dobro do volume do recipiente determinado e deve estar totalmente seca, pois a massa
unitária varia com o teor de umidade.
O ensaio consiste em encher o recipiente, determinado segundo a Tabela 4-2 e de
massa previamente medida, lançando o agregado de uma altura de 10 a 12cm do topo. Para
agregados miúdos, a superfície ao final deve ser alisada com régua. Enfim, mede-se a massa
do recipiente cheio com agregado.
48
A massa unitária, então, é calculada dividindo a massa do agregado pelo volume do
recipiente. Devem ser realizadas três determinações e os resultados individuais devem
apresentar desvios menores ou iguais a 1% em relação à média. O resultado é então expresso
com aproximação de 0,01kg.dm-3.
A determinação da massa unitária é de grande importância, pois é a partir dela que se
faz a transformação do traço, em volume, para a massa.
4.4.6 Determinação do Coeficiente de Inchamento
O inchamento é um fenômeno de variação do volume aparente provocado pela
adsorção de água livre pelos poros do agregado miúdo e este fenômeno interfere na massa
unitária do agregado. Este é avaliado pelo coeficiente de inchamento que é determinado pelo
quociente entre os volumes úmido e seco de uma mesma massa de agregados.
Portanto é importante determinar o coeficiente de inchamento médio ou a média entre
o coeficiente de inchamento máximo e aquele correspondente à umidade crítica, para
encontrar o volume de agregado miúdo úmido a ser medido quando a sua umidade estiver
acima da umidade crítica - teor de umidade acima do qual o coeficiente de inchamento pode
ser considerado constante e igual ao coeficiente de inchamento médio.
Este ensaio é realizado segundo a norma da ABNT “Agregado - Determinação do
inchamento do agregado miúdo” (ABNT, 2009) e necessita que a amostra seja seca em estufa
até constância da massa, que sua massa unitária seja determinada e que sua quantidade seja o
dobro do volume do recipiente segundo a Tabela 4-2. A amostra deve ser resfriada e
homogeneizada e, então, colocada dentro de uma forma grande e é adicionada água
sucessivamente para os seguintes teores de umidade: 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 7%, 9% e
12%. Para cada adição de água, é necessário homogeneizar a amostra, determinar sua “massa
unitária úmida” e determinar seu teor de umidade.
Para os diversos teores de umidade (10 teores), os respectivos coeficientes de
inchamento (CI) devem ser calculados utilizando a fórmula apresentada na Equação 4-4:
G DH JK 100 .
DI JH
100
Equação 4-4
49
Em que:
Vh é o volume do agregado úmido;
V0 é o volume do agregado no estado seco;
γs é a massa unitária do agregado seco;
γh é a massa unitária do agregado úmido, e
H é o teor de umidade do agregado, em %.
A partir dos dados calculados, o gráfico teor de umidade versus coeficiente de
inchamento pode ser elaborado. A curva de inchamento é então traçada e ela fornece uma
representação aproximada do fenômeno. A umidade crítica, o coeficiente de inchamento
máximo e o coeficiente para a umidade crítica é determinada de acordo com as seguintes
instruções para a construção do gráfico, que está apresentado na Figura 4-5 (ABNT, 2009):
•
Traçar a reta tangente à curva paralela ao eixo das umidades;
•
Traçar a corda que une a origem de coordenadas ao ponto de tangência da reta
traçada;
•
Traçar outra tangente à curva, paralela a esta corda;
•
A abscissa correspondente ao ponto de interseção das duas tangentes á a
umidade crítica.
Figura 4-5 - Gráfico coeficiente de inchamento versus umidade, em que ponto A é o
coeficiente máximo, o ponto B é o coeficiente para a umidade crítica e o ponto C é a umidade
crítica (ABNT, 2009).
50
O coeficiente de inchamento é determinado pela média aritmética entre os coeficientes
de inchamento máximo (ponto A, Figura 4-5) e aquele correspondente a umidade crítica
(ponto B, Figura 4-5), conforme (Equação 4-5):
G0 L
2
Equação 4-5
4.4.7 Difração de raios X
Um feixe de raios X em um cristal interage com os átomos presentes originando o
fenômeno de espalhamento e consequente difração desses raios X. Por meio da difração é
possível originar ondas espalhadas de direção definida, mesma fase e mesma energia da onda
incidente, denominada colisão elástica, ou ondas de direção não definida que não mantêm a
mesma fase nem a mesma energia da onda incidente ou colisão inelástica, também conhecida
como efeito Compton. Para que haja uma interferência construtiva das ondas espalhadas ou
colisão elástica é necessário que seja obedecida à condição mostrada na Equação 4-6 que
estabelece a relação entre o comprimento de onda dos raios X (λ), o ângulo de difração (θ) e a
distância (d) entre os planos que a originaram (característicos para cada fase cristalina). Esta
equação é conhecida como a Lei de Bragg (BLEICHER e SASAKI, 2000):
M 2( N O
Equação 4-6
Os feixes de raios X incididos na amostra com certa distribuição de pequenos
cristalitos (amostra na forma de pó) em ângulos variáveis formarão picos de intensidade
devido aos planos cristalográficos referentes a cada ângulo de incidência. A Figura 4-6 ilustra
este fenômeno. As linhas horizontais representam os planos cristalinos e as setas representam
os raios X incidentes no cristal. Quando a condição da Equação 4-6 é obedecida, há um pico
de intensidade. Ao colocarmos a intensidade em função do ângulo de espalhamento 2θ
(ângulo formado entre a onda incidente e a onda espalhada) é possível obter um gráfico
chamado difratograma. Desta forma é possível determinar a composição do material através
da difração de raios X (BLEICHER e SASAKI, 2000).
51
FONTE: (BLEICHER e SASAKI, 2000)
Figura 4-6 – Interferência entre raios X em nível planar.
A técnica de difração de raios X possui inúmeras vantagens na caracterização de
materiais, como a simplicidade e a rapidez. Além disso, os resultados são muito confiáveis,
pois o perfil de difração obtido é característico de cada fase cristalina do mineral e ainda há
possibilidade de analisar materiais compostos por uma mistura de fase e quantificar estas
fases.
4.4.8 Análise por Ativação Neutrônica
A análise por ativação neutrônica (AAN) da composição química dos elementos em
uma amostra ocorre por meio da indução de radioatividade dos elementos nela presentes,
mediante irradiação com nêutrons e posterior medida das radiações emitidas pelos
radionuclídeos formados. A quantificação dos elementos pode ser feita com base em amostras
padrões dos elementos.
O procedimento usual para a irradiação constitui, inicialmente, em acondicionar as
amostras nos seus respectivos tubos de polietileno com capacidade para 0,5mL ou
aproximadamente 0,3g de amostra. Estes tubos, por sua vez, são acondicionados em tubos
maiores de polietileno e, então, inseridos em outros denominados “coelhos”, tubos adequados
para a irradiação no reator.
52
4.4.9 Microscopia Eletrônica de Varredura e Microsonda EDS
Com imagens geradas pela microscopia eletrônica de varredura (MEV), pode-se
realizar a análise morfológica de um material. Essa investigação é importante para assegurar
que as associações entre a estrutura e as propriedades do material estejam suficientemente
compreendidas e, a partir deste conhecimento, prever e avaliar seu comportamento macro
estrutural (PEREIRA, 2011).
O processo de preparação da amostra é importante para a otimização da análise. Para
isso é necessário o recobrimento da superfície da amostra por uma película, metálica ou de
carbono, os quais são bons condutores de elétrons.
O uso da microscopia eletrônica de varredura (MEV) é de grande importância por
fornecer informações detalhadas, com aumentos de até 300.000 vezes. A imagem eletrônica
de varredura é formada pela incidência de um feixe de elétrons no material, sob condições de
vácuo. A incidência do feixe de elétrons promove a emissão de elétrons secundários,
retroespalhados, auger e absorvidos, assim como de raios X característicos e de
catodoluminescência. A imagem eletrônica de varredura representa em tons de cinza o
mapeamento e a contagem de elétrons secundários (SE – secondary electrons) e
retroespalhados (BSE – backscattered electrons) emitidos pelo material analisado.
A resolução obtida em imagens de SE corresponde ao diâmetro do feixe de elétrons
incidente e pode variar de acordo com as especificações do equipamento utilizado na análise.
Outro condicionante de resolução para a imagem de SE são as condições de calibração do
aparelho, tal como a intensidade da corrente e condições de vácuo.
Ao MEV pode ser acoplado o sistema de EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), o
qual possibilita a determinação da composição qualitativa e semiquantitativa das amostras, a
partir da emissão de raios X característicos. O limite de detecção é da ordem de 1%, mas pode
variar de acordo com as especificações utilizadas durante a análise, como o tempo de
contagem, por exemplo. (DUARTE et al., 2003).
4.5 Cimentação
A imobilização de rejeitos radioativospor meio da cimentação é uma técnica
largamente utilizada na área nuclear, que tem como objetivo acondicionar e solidificar os
53
rejeitos radioativos gerados em diversas atividades nessa área. Tal método consiste na mistura
do rejeito com o cimento e esta técnica também apresenta eficiência para resíduos que
contêm, principalmente, metais pesados. Ao misturarem-se com cimento, diversos cátions são
convertidos em carbonatos e hidróxidos insolúveis. Além disso, eles ficam retidos na estrutura
cristalina da pasta de cimento, diminuindo assim o risco de serem liberados para o meio.
O cimento é um material bastante utilizado devido à grande experiência em operações
de engenharia civil, por ser facilmente acessível, de baixo custo, além da simplicidade quanto
à operação. No caso de rejeitos radioativos, tem ainda a função de blindagem contra a
radiação. Além disso, os produtos de rejeito cimentado costumam apresentar boas
propriedades mecânicas (SILVA, 1997).
De acordo com Tello (2005) apud Pereira Júnior (2011) a grande evolução para o uso
da cimentação, no intuito de imobilizar resíduos, é a utilização do produto solidificado
originado, desde que se prove que a retenção dos contaminantes é máxima e que não há
liberação acima dos limites permitidos.
4.5.1 Viscosidade da argamassa fresca
A viscosidade da argamassa fresca representa seu grau de trabalhabilidade. Cada tipo de
equipamento de mistura exige uma faixa de trabalhabilidade para que a argamassa atinja a
homogeneidade desejada e assim possam ser obtidos produtos de boa qualidade (PEREIRA,
2011).
A trabalhabilidade pode ser definida como sendo o conjunto de propriedades que
envolvem a facilidade de assentamento e a resistência à segregação de argamassa e concreto
frescos (PETRUCCI et al., 1968).
A faixa de trabalhabilidade de um sistema depende da forma de adição dos materiais, da
ausência ou presença de pás de misturas e de sua forma etc.
A medida de viscosidade para pastas de cimento é bastante complexa, porque assim que
ocorre a adição de água ao cimento são iniciadas as reações de hidratação. Segundo Haucz et
al (2008), o ensaio deve ser realizado após o tempo de estabilização de 3 minutos, contados a
partir do final da preparação da pasta, e as leituras devem ser realizadas durante o período de
4 minutos, devendo ser finalizadas no máximo em 15 minutos, contados a partir do início da
preparação da pasta.
54
4.5.2 Tempo de pega da argamassa fresca
De acordo com Mehta e Monteiro (1994) a pega envolve a evolução das propriedades
mecânicas da pasta fresca de cimento no início do processo de endurecimento. Este fenômeno
é a manifestação física das reações químicas entre o cimento e a água. Um método usual para
determinação do início e do fim da pega é o de resistência à penetração, no qual os pontos de
início e de fim pega definem, respectivamente, o limite do manuseio da massa e o início do
desenvolvimento da resistência mecânica (PEREIRA, 2011).
Segundo Siqueira (2008), no processo de hidratação, os grãos de cimento que
inicialmente encontram-se em suspensão, vão se aglutinando paulatinamente uns aos outros,
por efeito de floculação, conduzindo finalmente à construção de um esqueleto sólido,
responsável pela estabilidade da estrutura geral. O prosseguimento da hidratação em
subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de
qualidades mecânicas, características do produto acabado (SIQUEIRA, 2008).
O tempo de pega pode variar com a composição da pasta, sendo assim os tempos de
pega da argamassa ou do concreto, usualmente, não coincidem com o tempo de pega do
cimento com o qual são feitos (MEHTA e MONTEIRO, 1994).
4.5.3 Índice de vazios da argamassa endurecida
O conhecimento da porosidade é de grande interesse em diversos materiais e em
argamassas de cimento não seria diferente. Nestas, a porcentagem de vazios implica em
características importantes para a durabilidade e desempenho da pasta, tais como a
permeabilidade e a resistência às ações mecânicas.
Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência à compressão diminui com o aumento
da porosidade e é influenciada principalmente por poros grandes. Poros com diâmetro menor
do que 10nm não têm influência representativa na resistência da pasta. Isso explica o aumento
da resistência com a evolução da cura, uma vez que, à medida que ocorre a hidratação, os
espaços vazios vão dando lugar às fases naturais da pasta, sendo uma delas composta pelo
silicato de cálcio hidratado, que possui espaços interlamelares menores que 25Å. Assim a
distribuição do tamanho dos poros tende a passar de poros grandes para pequenos (TAYLOR,
1990).
55
A avaliação da porosidade pode ser realizada de acordo com a norma NBR 9778
“Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e
massa específica” (ABNT, 2005), que apresenta o ensaio para medida de absorção de água e
índice de vazios, do qual são extraídas as informações da porcentagem total de poros grandes
e pequenos da pasta.
Um método para a medida do índice de vazios proporcionados pelos poros maiores da
pasta é a picnometria, tendo o hélio ou o metanol como fluido. No ensaio de absorção de
água, ela é absorvida por todos os vazios da pasta. No caso do metanol, ele não consegue
entrar nos espaços interlamelares presentes no silicato de cálcio hidratado, enquanto o hélio
apresenta dificuldades de penetração (TAYLOR, 1990). Sendo assim, os ensaios com estes
dois últimos fluidos apresentam informações basicamente sobre os poros maiores
O melhor conhecimento da distribuição do tamanho de poros pode ser obtido via
adsorção de nitrogênio, que também fornece informações sobre a área superficial do material,
porém é necessário que ele possua área superficial elevada.
4.5.4 Ensaio de Resistência à Compressão
Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência de um material é definida como a sua
capacidade de resistir à tensão sem ruptura e costuma ser identificada com o aparecimento de
fissuras. No entanto, pastas endurecidas de cimento contêm microfissuras antes mesmo de
serem submetidas às tensões externas. Assim, a resistência nestes materiais está associada à
tensão máxima necessária para causar a fratura, condição esta chamada de grau de ruptura
(PEREIRA, 2011).
No ensaio de resistência à compressão (RC) de corpos cimentícios, nem sempre se
observa a fratura externa no corpo de prova, pois a estrutura interna deste alcança um grau de
fissuração elevado, de modo que não é possível aplicar uma tensão maior sem que o corpo
frature.
Esse ensaio consiste em submeter corpos de prova à tensão crescente e contínua até a
ruptura. No Brasil usualmente são utilizados corpos de prova cilíndricos de 5cm de diâmetro e
10cm de altura para argamassas e para concretos 15cm de diâmetro e 30cm de altura, sendo
que a compressão uniaxial de corpos de prova com 28 dias é mundialmente aceita como um
índice geral da resistência da pasta endurecida de cimento e de concreto. O ensaio de RC para
56
cimento Portland é apresentado na ABNT NBR 7215 (ABNT, 1997). Para peças de concreto
para pavimentação, são utilizadas as normas NBR 9781 “Peças de Concreto para
Pavimentação – Especificação” (ABNT, 1987b) e a NBR 9780 “Peças de Concreto para
Pavimentação – Determinação da Resistência à Compressão – Método de ensaio” (ABNT,
1987a).
A maneira como a pasta de cimento endurecida reage às tensões aplicadas é
apresentada por Mehta e Monteiro (1994) e Tolentino (2000) como dependente de diferentes
fatores intrínsecos da pasta e de seu ambiente, como máquina de ensaio, condições de cura,
tamanho do corpo de prova, relação água/cimento, porosidade, tipo de cimento, característica
do agregado, entre outros. A relação água/cimento é o fator mais importante em relação à
resistência, uma vez que essa variável influi em outros fatores.
4.6 Caracterização dos Superplastificantes - SP
Alguns métodos e técnicas de análises permitem caracterizar superplastificantes de
maneira bem abrangente. Segundo Palácios et al. (2003) o comportamento dos aditivos
depende de sua composição química e iônica, dos grupos funcionais orgânicos presentes e de
sua estrutura. Estão descritos, a seguir, diferentes métodos e técnicas de caracterização que
permitem
conhecer
algumas
propriedades
relevantes
do
comportamento
dos
superplastificantes em sistemas cimentícios.
4.6.1 Caracterização físico-química dos aditivos
As propriedades físico-químicas de um aditivo dão informações acerca de sua natureza
química. A maioria dessas propriedades é fácil de determinar, como a cor, o conteúdo em
sólido, o pH, a massa específica, a viscosidade e a condutividade elétrica. Por exemplo, um
aditivo com elevada viscosidade, indica que este é constituído por um polímero de elevada
massa molecular. Se ele tiver elevada condutividade elétrica significa que ele contém grande
quantidade de eletrólitos (RAMACHANDRAN et al., 1998).
57
4.6.2 Composição química
Para descrever a composição química de um aditivo, deve-se fazer uma análise
elementar completa, além de uma determinação qualitativa e quantitativa dos íons que o
compõe.
Os elementos químicos de maior interesse na caracterização de aditivos são carbono
(C), hidrogênio (H), nitrogênio (N), oxigênio (O), enxofre (S) e os íons metálicos como sódio
(Na), cálcio (Ca) e potássio (K).
Normalmente, o conteúdo em C, H, N, O e S é analisado por via úmida ou por
analisadores elementares. Já os íons metálicos podem ser determinados e quantificados por
ICP (Inductively Coupled Plasma) ou Absorção Atômica (AA).
Mediante a análise elementar, pode-se ter conhecimento a respeito da natureza do
aditivo, ou seja, se ele é orgânico ou inorgânico, em função do seu conteúdo em carbono ou se
é um composto sulfonado ou não, etc. (PALACIOS et al., 2003).
A determinação e a quantificação das espécies iônicas nos aditivos proporcionam
informações importantes acerca da presença de eletrólitos.
4.6.3 Caracterização estrutural
Conhecendo-se a composição química e iônica dos superplastificantes é importante
avaliar os grupos funcionais presentes e a característica de sua estrutura. Técnicas analíticas
empregadas para obter-se conhecimento sobre estas propriedades são a Espectroscopia na
região do Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e a Ressonância Magnética
Nuclear (RMN).
A Espectroscopia por Infravermelho (IV) permite identificar as espécies químicas
presentes pela determinação da posição (número de onda) em que grupos funcionais distintos
apresentam bandas de absorção por meio da avaliação dos espectros de IV.
No caso de compostos orgânicos, podem-se verificar vibrações moleculares, devido à
interação entre a radiação IV e a molécula, de duas classes: vibrações de esqueleto, em que
participam todos os átomos da molécula e vibrações características de grupos. Os números de
onda das vibrações de esqueleto estão no intervalo de 1.400-700cm-1 e dependem da estrutura
linear ou ramificada do composto (SKOOG, 1998).
58
A espectroscopia por RMN é baseada na medição da absorção de radiação
eletromagnética na região de radiofrequência (4 a 900MHz) pelos núcleos dos átomos. A
absorção característica de energia por núcleos que giram dentro de um potente campo
magnético, depois de irradiado por outro campo secundário mais fraco e perpendicular ao
primeiro, permite identificar a configuração atômica nas moléculas (SKOOG, 1998).
59
5
PARTE EXPERIMENTAL
O resíduo utilizado neste trabalho foi coletado e cedido pela empresa Samarco
Mineração. A amostra foi originada da blendagem do resíduo gerado em diferentes dias e
linhas de produção para produzir uma amostra com a melhor representatividade da amostra
quanto às possíveis variações de processamento.
A amostra foi homogeneizada pela formação de uma pilha cônica alongada (Figura
5-1) e quarteada. A homogeneização é importante para garantir que as frações utilizadas nos
experimentos sejam iguais. Como cada mistura requer uma massa de resíduo em torno de
2,5kg, cerca de 200kg da amostra quarteada foram separados em frações de aproximadamente
2,5kg (Figura 5-1). Metade dos pacotes foi utilizada nos ensaios de caracterização e
cimentação e a outra metade foi guardada como contraprova.
Figura 5-1 - Aspectos da homogeneização da amostra de resíduo.
Para a classificação do resíduo arenoso foram realizados os testes de solubilização e
lixiviação, conforme as normas da ABNT (ABNT, 2004a; ABNT 2004b; ABNT 2004c;
ABNT, 2004d).
Para a caracterização do resíduo arenoso, as seguintes análises e ensaios foram
realizados:
•
Granulometria.
•
Absorção de água.
•
Massa específica.
•
Massa unitária.
•
Coeficiente de Inchamento.
•
Difração de raios X.
60
•
Análise por Ativação Neutrônica.
•
Microanálise (MEV e EDS).
RESÍDUO ARENOSO – Classificação
Foram feitos ensaios da avaliação da toxicidade do resíduo por meio da análise dos
extratos lixiviados e solubilizados, obtidos de acordo com as normas ABNT NBR 10004,
10005 e 10006 (ABNT, 2004a; ABNT, 2004b; ABNT, 2004c).
5.1 Extrato Lixiviados
Os extratos lixiviados foram obtidos agitando (100,0 ± 0,1)g de amostra acondicionada
em um frasco hermeticamente fechado em contato com uma solução previamente definida
(solução de extração n°01 ou n° 02 – item 4.2.6 da norma NBR 10005, definida em função do
pH da solução obtida do resíduo – item 5.1.3 da mesma norma), durante (18 ± 2)h à
temperatura de até 25°C com uma rotação de (30 ± 2)rpm no agitador rotatório (ABNT,
2004c). Após este período, a amostra foi filtrada em aparelho de filtração pressurizado, com
filtro de fibra de vidro isento de resinas e com porosidade de 0,6 a 0,8µm. O extrato obtido foi
denominado extrato lixiviado.
5.2 Solubilização do resíduo
Os extratos solubilizados foram obtidos colocando-se a amostra representativa seca de
250g de resíduo em béquer de 1500mL. Em seguida, 1000mL de água deionizada e isenta de
material orgânico foi adicionada sobre o resíduo. O sistema foi agitado, em baixa velocidade,
por 5 minutos. Os béqueres foram recobertos com filme de PVC e deixados em repouso por 7
dias, em temperatura de 25°C. O sistema foi filtrado em aparelho de filtração guarnecido com
membrana filtrante com 0,45µm de porosidade (ABNT, 2004c).
61
RESÍDUO ARENOSO – Caracterização
5.3 Granulometria
O ensaio granulométrico foi realizado segundo a norma da ABNT NM 248:2003
“Agregados – Determinação da composição granulométrica” (ABNT, 2003).
5.4 Absorção de Água
O ensaio para a determinação da absorção de água foi realizado segundo a norma
ABNT NBR NM 30 “Agregado Miúdo - Determinação da Absorção de Água” (ABNT,
2001).
5.5 Massa específica
Para determinação da massa específica foi realizado o ensaio seguindo o procedimento
descrito na norma MERCOSUL NM 52:2002 “Agregado fino – Determinação de massa
específica e massa específica aparente” (MERCOSUL, 2002).
5.6 Massa unitária
O ensaio para a determinação da massa unitária foi conduzido segundo o
procedimento descrito na norma da ABNT NBR NM 45:2006 “Agregado em estado solto Determinação da massa unitária” (ABNT, 2006).
62
5.7 Coeficiente de Inchamento
O coeficiente de inchamento foi determinado segundo a norma da ABNT NBR 6467
“Agregado - Determinação do inchamento do agregado miúdo” (ABNT, 2009).
5.8 Difração de Raios X
Na análise utilizada para a identificação das fases cristalinas do resíduo, empregou-se
a técnica de difratometria de raios X pelo método do pó, utilizando o difratômetro de raios X
do CDTN/CNEN, de fabricação Rigaku, modelo Geigerflex semiautomático, com
monocromador de cristal curvo de grafite, tubo de raios X de cobre e uma interface
informatizada para obtenção de dados digitais. A análise foi efetuada variando 2θ de 0 a 70°
na amostra, na forma em que foi recebida.
As condições de operação do difratômetro de raios-X foram as seguintes: fator de
escala de (8x103), constante de tempo de (0,5s), velocidade do registrador de (40mm/mim),
velocidade do goniômetro de (8º2θ/min), intensidade de corrente de (30mA) e tensão de (40
KV).
Os difratogramas de raios X digitais foram confeccionados com as dados coletados
pela interface informatizada a partir de arquivos gerados em planilha, utilizando-se programa
Microsoft Excel® e então convertidos para o programa Crystallographica®.
A identificação de fases cristalinas foi obtida por comparação do difratograma de raios
X das amostras com o banco de dados do programa Crystallographica Search-Match® (CSM).
5.9 Análise por Ativação Neutrônica
A análise elementar do resíduo arenoso foi feita por Ativação Neutrônica, utilizando o
Reator TRIGA do CDTN/CNEN. Para isso foram seguidos dois esquemas de irradiação:
irradiação de 5 minutos, para a determinação dos elementos cujos radionuclídeos apresentam
meias-vidas relativamente curtas, T1/2 < 3 horas (Al, Cu, I, Mg, Mn, V, Ti) e irradiação de 8
horas para a determinação dos elementos com radionuclídeos com meias-vidas médias, T1/2
63
< 4 dias (K, Na, Br, As, Ga, Sm, La, Au, etc) e longas, T1/2 > 4 dias (Zn, Sb, Sc, Ta, Ce, Fe,
Ca, Sr, etc).
Para a determinação de elementos cujos radionuclídeos são de meias-vidas curtas, a
irradiação foi efetuada amostra por amostra, no canal 40, CR-40, sob um fluxo médio de
nêutrons térmicos de 6,16x1011cm-2s-1, estando o reator TRIGA a 100kW. Os parâmetros f e
α no CR-40 são (20,4 ± 0,2) e (0,0019 ± 0,0002), respectivamente. As irradiações de 8 horas
para a determinação de radionuclídeos de meias-vidas médias e longas foram realizadas no
Canal 7, CR-7, sob um fluxo médio de nêutrons térmicos de 6,35x1011cm-2s-1, estando o
reator TRIGA a 100 kW. Os parâmetros f e α no CR-7 são (22,3 ± 0,2) e (-0,0022 ± 0,0002),
respectivamente. Os materiais de referência analisados junto com as amostras foram:
IAEA/SOIL-7 (IAEA, 1984), GBW 07411 (NRC, 1991) e GBW 07401 (NRC, 1998).
Após cada irradiação, foi esperado um tempo adequado para que decaíssem os
radionuclídeos de meias-vidas mais curtas que pudessem interferir na espectrometria gama.
Na aparelhagem de detecção gama, composto de detector gama HPGe (germânio intrínseco)
com eletrônica associada e programa de aquisição de espectros Genie-PC, CANBERRA,
foram levantados os espectros gama por um tempo suficiente para atingir a estatística de
contagem adequada. Os espectros gama foram analisados por meio do programa Hyperlab PC
(HYPERLAB-PC, 2002) e de cálculo de concentração com o programa KAYZERO
SOLCOI (SOLCOI, 2003) específico para o método k0.
5.10 Microscopia de Varredura Eletrônica e Microsonda EDS
As análises para esta pesquisa foram realizadas em amostras de resíduo arenoso e de
areia natural utilizando um microscópio JEOL, modelo JSM-840ª do CDTN/CNEN.
64
5.11 Cimentação
Seguindo a linha de evolução da cimentação de rejeitos radioativos e perigosos, surgiu
o conceito de imobilizar o resíduo arenoso da exploração do itabirito, utilizando-o como
agregado, o qual passará a ser matéria-prima na produção de artefatos cimentícios sendo,
portanto, exemplo de spin off da tecnologia nuclear.
5.11.1 Planejamento dos Experimentos
No planejamento dos experimentos, primeiramente, estudaram-se os fatores e as
respostas de interesse. Os fatores foram qualitativos, como o tipo de cimento utilizado, e
quantitativo como a quantidade de cimento para a preparação das argamassas.
Os três fatores selecionados, de acordo com as experiências anteriores (FREIRE,
2008), foram o cimento, o traço (proporção cimento:resíduo, em volume) e a relação
água/cimento (a/c), em massa. Segundo os dados da literatura (MANUAL, 1968) os traços de
argamassas podem variar de 1:1 e 1:5. Portanto, por meio de ensaios preliminares e dados da
literatura, os tipos de cimento, os traços, a razão a/c foram definidos como se segue:
•
Cimento: cimento Portland CP II E e CP V
•
Traço: 1:2 e 1:2,5
•
a/c: 0,75 e 0,80
Seguindo um planejamento fatorial 23, foram organizadas as formulações das
argamassas para os testes e estas estão apresentadas na Tabela 5-1.
Como as formulações contendo resíduo tenderam a apresentar trabalhabilidade ruim,
foi utilizado em todas as formulações um aditivo para melhorar a fluidez, na quantidade de
0,6% com relação à massa de cimento. Para este ensaio, as respostas avaliadas nas argamassas
frescas foram a viscosidade, densidade e tempo de pega e para as argamassas endurecidas
(produto), a densidade, a resistência à compressão aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias de idade e o
índice de vazios.
65
Tabela 5-1 - Formulações das argamassas com resíduo seguindo planejamento fatorial 23.
a
Experimento
Cimento
Traçoa
a/cb
1
CPII
1:2
0,75
2
CPII
1:2
0,80
3
CPII
1:2,5
0,75
4
CPII
1:2,5
0,80
5
CPV
1:2
0,75
6
CPV
1:2
0,80
7
CPV
1:2,5
0,75
8
CPV
1:2,5
0,80
proporção cimento:resíduo ; brelação a/c.
Após a realização de todos os ensaios com as 8 formulações citadas, foi realizado
outro planejamento fatorial para verificar o efeito da concentração e do tipo de
superplastificante (SP) nas argamassas. Para isto, foi escolhida a formulação 8 da Tabela 5-1,
por ser a formulação que apresentou melhor trabalhabilidade e que utilizou grande quantidade
de resíduo. Esta sequência de experimentos seguiu o planejamento fatorial 2x4, no qual o
fator tipo de superplastificante apresentou dois níveis (20HE e 5700) e o fator concentração
quatro níveis (0,0; 0,3; 0,6; e 0,9% da massa de cimento) (Tabela 5-2).
Para o ensaio com SP, as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a
viscosidade, a densidade e o tempo de pega e para as argamassas endurecidas ou produto a
densidade e a resistência à compressão aos 28 dias de idade.
Tabela 5-2 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com superplastificante, em que a
concentração é com base na massa de cimento.
Superplastificante (SP)
Concentração
20HE
0,0%
0,3%
0,6%
0,9%
5700
0,0%
0,3%
0,6%
0,9%
Com a mesma formulação escolhida para o ensaio com superplastificante, foi
realizado um terceiro planejamento fatorial para verificar o efeito da concentração e do tipo
de pigmento utilizado nas argamassas. Os experimentos também seguiram o planejamento
fatorial 2x4, em que o fator tipo de pigmento apresentou dois níveis (natural e vermelho) e o
66
fator concentração quatro níveis (4, 8, 12 e 16% da massa de cimento), de acordo com a
Tabela 5-3.
Tabela 5-3 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com pigmento, em que a concentração é
com base na massa de cimento.
Pigmento
Concentração
Natural
4%
8%
12%
16%
Vermelho
4%
8%
12%
16%
No ensaio com pigmentos, utilizou-se o pigmento natural, que é um resíduo
proveniente da etapa de deslamagem do beneficiamento do itabirito e o pigmento vermelho,
que foi obtido por meio do tratamento térmico desse resíduo. As respostas avaliadas nas
argamassas frescas foram a viscosidade, densidade e tempo de pega e, para as argamassas
endurecidas ou produto, a densidade, a resistência à compressão aos 28 dias e o índice de
vazio.
O último planejamento fatorial realizado, utilizando-se também a formulação 8, foi
realizado para verificar se era possível reproduzir em escala piloto a mesma formulação feita
em laboratório. Os experimentos seguiram o planejamento fatorial 22, em que o fator tipo
apresentou dois níveis (laboratório e planta piloto) e o fator ordem também dois níveis (7 e 8),
como apresentado na
Tabela 5-4 - Planejamento fatorial 22 para o ensaio de reprodutibilidade laboratório x planta
piloto
Tipo
Ordem
Laboratório
7
(Lab)
8
Planta Piloto
7
(PP)
8
Por meio dos resultados gerados nos quatro planejamentos citados, foram elaborados
gráficos normais, gráficos de efeitos principais e de interação para auxiliaram nas suas
interpretações. Para análise numérica, foram utilizados testes paramétricos – ANOVA, tStudent, e Tukey – ou testes não paramétricos – Kruskal-Wallis e Mann-Whitney – que
67
dependeu da população dos dados comparados. Portanto, antes de aplicar qualquer um dos
testes exemplificados acima, foram verificados por meio do teste de Levene se os resultados
comparados eram de uma mesma população (variâncias iguais) ou se pertenciam a populações
diferentes (variâncias diferentes).
5.11.2 Preparação das argamassas e dos corpos de prova
Escala Laboratório
Foram preparadas argamassas de acordo com a Tabela 5-1 em quantidade suficiente
para a realização dos ensaios.
As oito argamassas foram preparadas em uma batedeira, marca G.Paniz, com
capacidade máxima de 20L e, imediatamente após o amassamento, foram realizadas as
moldagens em moldes cilíndricos (5x10)cm previamente preparados, limpos e untados com
óleo hidráulico e vaselina nas roscas (Figura 5-2). Com o auxílio de uma espátula, a
argamassa foi transferida para os moldes em três camadas de alturas aproximadamente iguais,
recebendo cada camada trinta golpes uniformes com um soquete, para uniformizar a
distribuição da massa no molde e eliminar o ar aprisionado durante a transferência da
argamassa para o molde. A operação de moldagem foi encerrada pela rasadura do topo do
corpo de prova com uma régua.
Figura 5-2 - Aspectos da preparação e moldagem dos corpos de prova.
68
Após a moldagem, os corpos de prova ainda nos moldes e com a face superior protegida
para evitar a perda de umidade da superfície, foram armazenados até completar os dias de
cura estabelecidos (7, 28, 90, 150 e 300 dias).
Escala Piloto
Para confecção de blocos intertravados em escala piloto, implantou-se uma instalação
contendo uma betoneira, uma mesa vibratória, pias e bancadas, cujo projeto de detalhamento
está apresentado no ANEXO A.
Das oito argamassas estudadas, uma composição foi selecionada para ser feita em escala
piloto. Foram realizados dois ensaios para testar a capacidade de reprodução e controle de
qualidade dos blocos produzidos.
As argamassas foram feitas em betoneira marca Menegotti, modelo Premium, de 150L e
capacidade de mistura de 90L. Após a mistura em tempo, ordem e composição previamente
estudados, as argamassas foram moldadas em formas de polipropileno formato intertravado
da PEC MAQ PEC FORMAS® e foram colocadas para vibrar em mesa vibratória marca
CSM, por aproximadamente 15 segundos (Figura 5-3).
Figura 5-3 - Aspectos da preparação da argamassa e confecção dos blocos intertravados em
escala piloto.
Os blocos foram desmoldados após 24 horas do seu preparo e permaneceram por 28
dias em processo de cura seca.
A água de lavagem da betoneira e de todo o material utilizado durante a produção dos
blocos foi retirada em uma bandeja de polietileno com capacidade de 10L e, à medida que
esta atingia sua capacidade máxima, a lama resultante foi armazenada em tambor de 200L,
conforme mostrado na Figura 5-4.
69
Figura 5-4 - Água de lavagem da betoneira sendo armazenada.
5.11.3 Ensaios nas argamassas frescas e endurecidas
Para acompanhar a confecção da argamassa preparada com o resíduo da mineração e
avaliar o material produzido, diversos ensaios foram realizados. Estes ensaios foram feitos
tanto nas argamassas frescas quanto nas endurecidas.
Densidade da argamassa fresca e endurecida
A determinação da densidade das argamassas frescas foi realizada para calcular o
volume de material produzido e avaliar as capacidades dos equipamentos de mistura.
A densidade da argamassa fresca foi obtida pela medida da massa de um volume
conhecido de pasta inicialmente colocada em um molde de PVC de volume e massa
conhecidos. Para isso, foi utilizada balança digital com precisão de 0,001g.
De acordo com Petrucci et al. (1968), a densidade da argamassa endurecida é a massa
por unidade de volume, incluindo os vazios. Outras referências denominam esta definição
como densidade ou massa específica aparente (MERCOSUL, 2002). A utilização de
agregados de baixa densidade favorece a obtenção de produtos de menor densidade. Sua
determinação permite calcular a quantidade material produzido e avaliar o grau de
compacidade.
70
A densidade da argamassa endurecida foi obtida pela relação entre volume e massa de
corpos de prova cilíndricos. O volume foi calculado utilizando as medidas dos valores de
altura e diâmetro dos corpos de prova, feitas com o auxílio de um paquímetro.
Viscosidade da argamassa fresca
O ensaio de viscosidade na argamassa fresca foi realizado imediatamente após o fim do
seu preparo, utilizando um viscosímetro manual com visor analógico marca Brookfield,
modelo RVT e conjunto de rotores tipo “T”, de acordo com a rotina técnica RT CDTN 0295
(HAUCZ et al., 2008). Aproximadamente 600mL de argamassa foram colocados em um
béquer e as medidas foram realizadas segundo a rotina citada (Figura 5-5).
Figura 5-5 - Viscosímetro digital marca Brookfield, modelo RVT, utilizado no ensaio de
viscosidade.
Tempo de pega da argamassa fresca
Este ensaio foi realizado no aparelho de medida de tempo de pega Resistence Machine
Unificate (RMU), modelo M-23, automático, que utiliza agulhas de Vicat. Uma amostra de
argamassa fresca foi colocada no recipiente de acordo com Bucher e outros (1994), a qual é
ensaiada até o final da pega. O equipamento foi programado para fazer uma medida a cada 15
minutos, de forma que o início e o fim de pega sejam determinados graficamente (Figura 5-6).
71
Figura 5-6 - Aparelho de tempo de pega utilizado no ensaio.
Índice de vazios da argamassa endurecida
Para a determinação da porosidade, foi feita a medida de absorção de água e do índice
de vazios das argamassas de resíduo arenoso pelo método de imersão das argamassas em
água. Para cada formulação foram ensaiados três corpos de prova, os quais foram secos em
estufa por 72h a 105°C, em seguida imersos em um béquer com volume de água
aproximadamente igual ao dobro do volume das amostras, por mais 72h e, finalmente,
mantidos no béquer em ebulição, com volume de água constante, por mais 5h em um sistema
aberto (ABNT, 2005).
O resultado da absorção de água é obtido após estas etapas por meio da diferença de
massa percentual entre os corpos de prova secos e ensaiados das argamassas de resíduo
arenoso. O resultado do índice de vazios é obtido por cálculos utilizando estes mesmos dados,
além de dados da massa do corpo imerso em água.
Ensaio de Resistência à Compressão
O ensaio de RC nos corpos de prova foi realizado seguindo a norma técnica NBR
7215 (ABNT, 1997) e a rotina técnica RT CDTN 0411 “Ensaio de resistência à compressão
de produtos cimentados contendo rejeitos” (TELLO e HAUCZ, 2008), utilizando uma prensa
EMIC, modelo PCI 150, número de série 031. Antes de serem ensaiados, os corpos de prova
foram capeados com enxofre, segundo a rotina técnica RT CDTN 0344 “Operação de
72
capeamento de corpos de prova cilíndricos de cimento destinados ao ensaio de resistência à
compressão” (TELLO et al., 2001). Aspectos desse ensaio estão apresentados na Figura 5-7.
Figura 5-7 - Ensaio de resistência à compressão.
A retirada dos corpos de prova de um mesmo lote de amostras é feita de forma
aleatória e são ensaiados em séries de 5 (cinco) corpos de prova por idade (Figura 5-8)
(TELLO e HAUCZ, 2008). Foram testados corpos de prova aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias de
idade, visando a obter a relação entre a composição e a resistência à compressão da pasta.
Figura 5-8 - Corpos de prova.
Os blocos intertravados foram submetidos aos ensaios de resistência à compressão,
segundo as normas da ABNT 9780 e 9781 (ABNT, 1987a; ABNT, 1987b), específicas para
estes materiais. Foram retirados 6 (seis) blocos de cada batelada, em duplicata e de forma
aleatória, e o ensaio foi realizado na prensa manual marca EMIC, modelo PCM 100/20, como
mostrado na Figura 5-9. Também foram realizadas duas bateladas em laboratório,
confeccionando seis blocos em cada uma para comparação.
73
Figura 5-9 - Blocos intertravados e ensaio de resistência à compressão nos blocos.
Antes de realizar o ensaio de resistência à compressão, os blocos ficaram 24 horas
totalmente imersos em água. Após secagem natural das suas superfícies, eles foram capeados
utilizando um procedimento adapatdo para os blocos a partir da RT CDTN 0344, (TELLO et
al., 2001).
Suas resistências foram comparadas com os limites estipulados nas normas e
comparadas entre si, para teste de reprodutibilidade do ensaio.
5.12 Caracterização dos Superplastificantes - SP
As seguintes técnicas e equipamentos de análises foram utilizados para caracterizar os
dois superplastificantes - SP utilizados neste trabalho. Foram feitas análises físico-químicas,
elementar e estrutural. As técnicas e equipamentos utilizados estão descritas a seguir.
5.12.1 Caracterização físico-química
As características físico-químicas determinadas foram: a cor, a % sólidos, o pH, a
massa específica e a viscosidade. Todos os ensaios para determinação dessas características
foram realizados no LABCIM.
A determinação da % sólidos foi feita mantendo-se uma massa conhecida dos SP em
estufa a 100°C, por 24 horas. Após este tempo, foram calculadas as diferenças entre as massas
74
iniciais e finais. O pH foi determinado em phmetro digital, marca Micronal, modelo B 374. A
massa específica foi conhecida medindo-se a massa de um volume conhecido e a viscosidade
em viscosímetro manual com visor analógico marca Brookfield, modelo RVT e conjunto de
rotores tipo “T”.
5.12.2 Composição química
A composição química quantitativa e qualitativa dos SP foi determinada utilizando o
equipamento de Absorção Atômica, da marca Varian, modelo 240FS e o Espectrômetro de
Raios X da marca Shimadzu, modelo EDX 720. Os SPs foram embebidos em algodão e estes
foram queimados em mufla. A análise foi realizada nas cinzas resultantes.
5.12.3 Caracterização estrutural
As análises por Infravermelho foram realizadas no laboratório pertencente à
Supervisão de Nanotecnologia e Combustível Nuclear - SENAN - do CDTN/CNEN,
utilizando um espectrofotômetro modelo MB 102 da marca ABB Bomem Inc, com varredura
de 4cm-1.
Os espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) a 200MHz foram obtidos no
Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear de Alta Resolução - LAREMAR - do
Departamento de Química da UFMG, em um espectrômetro Bruker AVANCE DPX 200, com
sondas multinucleares e acessórios para obtenção de espectros a temperatura variável. Para
realizar esta análise, as amostras forma diluídas em água deionizada antes de serem
introduzidas no equipamento.
75
6
RESULTADOS E DISCUSSÃO
6.1 RESÍDUO ARENOSO – Classificação
Foram feitos ensaios da avaliação da toxicidade do resíduo por meio da análise dos
extratos lixiviados e solubilizados, obtidos de acordo com as normas ABNT NBR
10004:2004, 10005:2004 e 10006:2004 (ABNT, 2004a; ABNT, 2004b; ABNT, 2004c). A
Tabela 6-1 apresenta os resultados da análise dos extratos lixiviados do resíduo (GEOSOL,
2010).
Tabela 6-1 - Resultado do ensaio de lixiviação do resíduo segundo a norma ABNT NBR
10005
Parâmetro
Valor
Limite de
Concentração no
Máximo
Detecção do
Resíduo
Permitido (mgL-1) Método (mgL-1) Lixiviado (mgL-1)
1,0
0,01
< 0,01
Arsênio
70,0
0,02
0,04
Bário
0,5
0,001
< 0,001
Cádmio
1,0
0,01
< 0,01
Chumbo
5,0
0,01
< 0,01
Cromo Total
150,0
0,10
< 0,22
Fluoretos
0,1
0,0002
< 0,0002
Mercúrio
5,0
0,01
< 0,01
Prata
1,0
0,01
< 0,01
Selênio
A obtenção de extratos lixiviados do resíduo arenoso visa diferenciar os resíduos
classificados como classe I – perigosos e classe II – não perigosos. Por não apresentar
nenhum dos seus constituintes lixiviados em concentrações superiores aos limites estipulados
na norma, o resíduo estudado foi classificado como classe II – não perigoso.
Os resultados da análise dos extratos solubilizados do resíduo arenoso estão
apresentados na Tabela 6-2 (GEOSOL, 2010).
76
Tabela 6-2 - Resultado do ensaio de solubilização segundo a norma ABNT NBR 10006.
Parâmetro
Valor
Limite de
Concentração no
Máximo
Detecção do
Resíduo
Permitido (mgL-1) Método (mgL-1) Lixiviado (mgL-1)
Inorgânicos
0,01
< 0,01
0,01
Arsênio
0,7
0,02
0,04
Bário
0,001
< 0,001
0,005
Cádmio
0,01
0,01
< 0,01
Chumbo
0,07
0,01
< 0,01
Cianeto
0,05
0,01
< 0,01
Cromo Total
1,5
0,10
0,26
Fluoretos
0,001
0,0002
<
0,0002
Mercúrio
10,0
0,05
0,22
Nitrato
0,05
0,01
< 0,01
Prata
0,01
0,01
< 0,01
Selênio
0,2
0,05
< 0,05
Alumínio
250
2,0
< 2,0
Cloreto
2,0
0,009
< 0,009
Cobre
0,3
0,1
< 0,1
Ferro
0,1
0,05
< 0,05
Manganês
200
0,8
< 0,8
Sódio
250
1,00
3,30
Sulfato
5,0
0,1
<
0,1
Zinco
Orgânicos
0,5
0,10
< 0,10
Surfactantes
0,01
0,001
< 0,001
Fenóis Totais
De acordo com as normas ABNT NBR 10004, 10005 e 10006 o resíduo utilizado
neste trabalho foi classificado como Classe IIB (Não perigoso – Inerte), por não ter nenhum
de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade
de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme Anexo “G” (ABNT,
2004a).
O resíduo também não é corrosivo, pois apresenta pH 8,13, e não é reativo. Todos os
ensaios e análises de toxicidade, corrosividade e reatividade utilizados na classificação do
resíduo foram realizados pela SGS GEOSOL Laboratórios Ltda e o laudo está apresentado no
Relatório Técnico RT1000294 (GEOSOL, 2010).
De acordo com o Freire et al. (2011) o conteúdo de radionuclídeo presente neste
resíduo e muito baixo e muito menor do que de uma amostra de areia convencionalmente
utilizada em material de construção.
77
6.2 RESÍDUO ARENOSO – Caracterização
6.2.1 Granulometria
Estão apresentados na Tabela 6-3 os resultados da análise completa, em duplicata, da
composição granulométrica do resíduo. A massa mínima por amostra de ensaio é definida,
segundo a Norma NM 248 (ABNT, 2003) por meio da grandeza associada à distribuição
granulométrica, como dimensão máxima característica. O resíduo apresentou dimensão
máxima de 0,21mm, o que indica que a massa mínima de amostra por ensaio deve ser 0,3kg.
Tabela 6-3 - Composição granulométrica do resíduo.
Tyler /
#
Abertura / Mp+Mr
mm
1
Mp
1
Mp+Mr
2
Mp
2
Massa
%
% Massa
retida
Acumulado
retida
média
acima
0,00
0
0
%
Acumulado
abaixo
100,000
14
1,2
483,70
483,70
483,70
483,70
16
1
418,15
418,15
495,30
495,10
0,10
0,0341
0,034
99,966
20
0,81
408,93
408,77
418,10
418,00
0,13
0,0444
0,078
99,922
28
0,59
362,31
362,25
504,20
503,60
0,33
0,1126
0,191
99,809
35
0,42
352,39
352,11
352,80
352,30
0,39
0,1331
0,324
99,676
48
0,297
338,48
337,39
422,30
421,10
1,15
0,3907
0,715
99,285
65
0,21
328,66
321,44
426,10
416,10
8,61
2,9382
3,653
96,347
80
0,177
431,80
426,68
373,20
352,20
13,06
4,4567
8,110
91,890
100
0,149
414,58
347,57
488,20
446,80
54,21
18,497
26,607
73,393
150
0,105
437,51
372,44
469,90
382,00
76,49
26,101
52,708
47,292
200
0,074
442,16
366,60
481,40
412,20
72,38
24,7
77,408
22,592
270
0,053
397,59
386,91
377,20
367,30
10,29
3,5115
80,919
19,081
325
0,044
400,52
386,91
344,80
321,80
18,31
6,2466
87,166
12,834
400
0,037
392,28
377,20
337,90
322,00
15,49
5,286
92,452
7,548
-400
0
417,64
391,40
492,50
474,50
22,12
7,5485
100,000
0,000
TOTAL
Nota: Mp = massa da peneira (g)
Mr = massa resíduo (g)
293,04
As porcentagens médias retidas em cada peneira estão apresentadas no gráfico da
Figura 6-1. Pode-se observar que a maioria dos grãos ficaram retidos em peneira com abertura
de 0,177 e 0,053mm. O módulo de finura, ou seja, a soma das porcentagens retidas
acumuladas até a peneira de abertura de 0,150mm dividida por 100, foi de 0,40, o que a
classifica como areia fina.
78
30
%Massa Retida
25
20
15
10
5
0
Abertura, mm
Figura 6-1 - Porcentagem da massa retida do resíduo em cada peneira.
Segundo a Norma ABNT (ABNT, 2009), agregado miúdo é definido como os grãos
que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 e ficam retidos na peneira com
abertura de malha de 150µm. Aproximadamente 27% do resíduo ficaram retidos nas peneiras
com abertura maior ou igual a 150µm. Além disso, o resíduo apresentou módulo de finura
abaixo da zona utilizável inferior (1,55 a 2,20 segundo a mesma norma), o que indica que este
resíduo está fora da definição de agregado miúdo e, portanto, estudos prévios de dosagem
devem ser realizados para comprovar sua aplicabilidade.
Para comparação, foi feita a análise granulométrica, em duplicata, de uma amostra de
areia natural e o resultado está apresentado na Tabela 6-4. Ela apresentou dimensão máxima
característica menor que 4,74mm, o que também indicou uma massa mínima de amostra por
ensaio de 0,3kg.
A porcentagem média retida em cada peneira da areia natural foi plotada juntamente
com a do resíduo e estão apresentados na Figura 6-2. Observa-se que as tendências de uma
com relação a outra são bem diferentes. A areia de rio apresentou aproximadamente 95% de
material retido nas peneiras com abertura maior ou igual a 150µm, o que a caracteriza como
agregado miúdo. O módulo de finura deste material foi de 5,27, ou seja, acima da zona
utilizável superior (2,90 a 3,50). Esta amostra de areia natural foi então classificada como
areia grossa.
79
Tabela 6-4 - Composição granulométrica da areia natural.
Tyler /
#
Abertura / Mp+Mr
mm
1
Mp
1
Mp+Mr
2
Mp
2
Massa
%
%
% Massa
retida
Acumulado Acumulado
retida
média
acima
abaixo
30,93
10,398
10,398
89,602
14
1,2
433,04
405,41
439,72
405,50
16
1
434,11
418,23
441,76
418,25
19,70
6,6218
17,019
82,981
20
0,81
437,56
408,83
447,77
408,83
33,84
11,376
28,395
71,605
28
0,59
416,95
372,26
419,07
362,27
50,75
17,061
45,457
54,543
35
0,42
426,64
352,10
413,33
352,14
67,87
22,818
68,274
31,726
48
0,297
378,97
337,44
373,98
337,96
38,78
13,037
81,311
18,689
65
0,21
348,27
321,48
343,16
321,45
24,25
8,1533
89,465
10,535
80
0,177
432,05
426,65
432,96
426,77
5,80
1,9484
91,413
8,587
100
0,149
387,44
373,89
382,01
373,92
10,82
3,6379
95,051
4,949
150
0,105
356,41
347,45
353,36
347,43
7,45
2,5032
97,554
2,446
200
0,074
375,72
372,59
374,85
372,62
2,68
0,9011
98,455
1,545
270
0,053
368,18
366,84
368,76
366,66
1,72
0,5783
99,033
0,967
325
0,044
387,82
387,00
387,90
386,88
0,92
0,3093
99,343
0,657
400
0,037
378,50
377,27
378,21
377,21
1,12
0,3749
99,718
0,282
-400
0
392,28
391,50
392,32
391,42
0,84
0,2824
100,000
0,000
293,04
TOTAL
Nota: Mp = massa da peneira (g)
Mr = massa resíduo (g)
30
% Massa Retida
25
20
15
Areia de rio
Resíduo
10
5
0
Abertura, mm
Figura 6-2 - Porcentagem da massa retida do resíduo e da areia natural em cada peneira.
80
Argamassas utilizando areia com módulo de finura muito pequeno (aproximadamente
1) exigem maior quantidade de água para atingir trabalhabilidade adequada quando
comparadas com outras confeccionadas com areia de maior módulo de finura. Em
consequência, maior é a quantidade de água que precisa ser evaporada e maior é a redução de
volume da argamassa. Logo, maiores serão a retração e o aparecimento de fissuras. No
entanto, a retração está diretamente relacionada com a retenção de água da argamassa. Se a
argamassa apresenta boa retenção de água, a perda de água de amassamento é lenta, sendo
desencadeado simultaneamente um progressivo ganho de resistência, o que garante a
estruturação do material, minimizando a diminuição de volume e a probabilidade de
processos de fissuração (RECENA, 2007).
6.2.2 Absorção de água
O ensaio de absorção de água foi realizado segundo a norma ABNT NBR NM 30
“Agregado Miúdo - Determinação da Absorção de Água” (ABNT, 2001) é o resultado
indicou que o resíduo absorve, aproximadamente, 0,22% de água.
6.2.3 Massa Específica
A massa específica do agregado foi feita segundo a norma MERCOSUL NM 52:2002
“Agregado fino – Determinação de massa específica e massa específica aparente”
(MERCOSUL, 2002), e o resultado encontrado foi 1,92g.cm-3, caracterizando-o como um
agregado leve, segundo os limites estabelecidos por Felten (2009).
6.2.4 Massa Unitária
A massa unitária do agregado foi medida segundo a norma (ABNT, 2006), e o
resultado foi (1,56 ± 0,01)kg.dm-3. Esse resultado será utilizado para determinação da massa
que será utilizada em função dos traços estabelecidos para confecção das argamassas. Para
81
6.2.5 Coeficiente de Inchamento
A curva de inchamento, traçada a partir dos dados calculados do Coeficiente de
Inchamento (Equação 4-4) versus Teor de Umidade, por meio do ensaio realizado segundo a
norma da ABNT (ABNT, 2009), está apresentado na Figura 6-3.
A curva de inchamento fornece uma representação aproximada do fenômeno de
variação de volume aparente devido à adsorção de água pelos poros do agregado. Por meio da
curva foi possível estabelecer a Umidade Crítica, representada pelo ponto C, igual a 1,70%.
Isto significa que se a umidade do resíduo estiver acima desse valor, o Coeficiente de
Inchamento Médio (CIM) deve ser utilizado (Equação 4-5) para determinar o volume do
material úmido que deve ser medido. Portanto, o CIM determinado para o resíduo foi de 1,28.
1,600
1,400
A = 1,34
Coeficiente de Inchamento
B = 1,200
1,000
0,800
0,600
0,400
0,200
0,000
C = 1,70
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,0011,0012,00
Teor de Umidade %
Figura 6-3 - Curva de Inchamento do resíduo de exploração do itabirito.
82
6.2.6 Difração de raios X
A difração de raios X (DRX) do resíduo arenoso e da areia comum está apresentada a
seguir. Os difratogramas foram obtidos utilizando o programa Crystallographica Search
Match©, versão 2,0. Esse mesmo programa também foi utilizado para auxiliar na interpretação
dos dados por meio de comparação com padrões existentes no seu banco de dados.
A análise geral do resíduo arenoso por DRX revelou a presença de quartzo e hematita.
O resultado desta análise está apresentado na Figura 6-4.
Cada fração granulométrica do resíduo arenoso também foi analisada separadamente e
observou-se presença apenas de quartzo nas frações que ficaram retidas na peneira com
abertura igual e maior que 0,149mm (100#). Nas frações retidas na peneira com abertura igual
ou menor do que 0,105mm (150#) notou-se também a presença de hematita. Os difratogramas
dessas frações juntamente com os seus respectivos padrões estão apresentados na Figura 6-5 e
Figura 6-6.
25000
27-CAR~1 data - background
27-CAR~1 peaks
Multi-phase profile
46-1045 Quartz, syn
24-72 Hematite
20000
15000
10000
5000
1400
46-1045 Quartz, syn
24-72 Hematite
1200
1000
800
600
400
200
0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
2 Theta
60.0
70.0
80.0
Figura 6-4 - Difratograma dos resíduos na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de hematita e quartzo para comparação.
83
40000
4-CARO~1 data - background
4-CARO~1 peaks
Multi-phase profile
35000
30000
25000
20000
15000
10000
5000
1400
46-1045 Quartz, syn
1200
1000
800
600
400
200
0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
2 Theta
Figura 6-5 - Difratograma das frações do resíduo que ficaram retidas nas peneiras com
abertura igual maior que 0,149mm (100#) na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de quartzo para comparação.
30000
25000
20000
15000
10-CAR~1 data - background
10-CAR~1 peaks
Multi-phase profile
46-1045 Quartz, syn
24-72 Hematite
10000
5000
1400
1200
46-1045 Quartz, syn
24-72 Hematite
1000
800
600
400
200
0
10.0
20.0
30.0
40.0
50.0
60.0
70.0
80.0
2 Theta
Figura 6-6 - Difratograma das frações que ficaram retidas nas peneiras com abertura igual
menor que 0,105mm (150#) na parte superior; na parte inferior difratograma padrão de
hematita para comparação.
84
Para comparação foi feito o difratograma de uma amostra de areia natural usada na
construção civil. Este está apresentado na Figura 6-7. Os resultados mostraram que além de
quartzo houve também a presença de caulinita.
35000
26-CAR~1 data - background
26-CAR~1 peaks
Multi-phase profile
46-1045 Quartz, syn
29-1488 Kaolinite-1 Md
30000
25000
20000
15000
10000
5000
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
46-1045 Quartz, syn
29-1488 Kaolinite-1 Md
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
2 Theta
50.0
60.0
70.0
80.0
Figura 6-7 - Difratograma da areia comum na parte superior; na parte inferior difratograma
padrão de quartzo e caulinita para comparação.
6.2.7 Análise por Ativação Neutrônica
Os resultados da Análise por Ativação Neutrônica (AAN) tanto para o resíduo arenoso
quanto para a areia comum estão apresentados na Tabela 6-5. Esta análise foi importante para
auxiliar na interpretação dos resultados da DRX, sendo possível restringir apenas os
elementos que apresentaram determinado teor na AAN no programa utilizado para interpretar
os difratogramas (Crystallographica Search Match©).
85
Tabela 6-5 - Resultados da Análise por Ativação Neutrônica do resíduo arenoso e da areia
comum, em mg.kg-1.
Elemento
As
Resíduo arenoso
(mg.kg-1)
0,48
±
Areia de rio
(mg.kg-1)
0,03
<
Ba
<
61
Ca
<
10000
441
Ce
<
1
21
1
±
18
<
10000
±
1
Co
0,14
±
0,02
0,7
±
0,1
Cr
5
±
1
6
±
1
<
1
0,8
±
0,1
Cs
Fe
139000
±
4911
2592
±
147
K
25
±
5
24960
±
993
La
0,30
±
0,01
11
±
1
Mg
NA
<
100
Mn
NA
±
2
<
2
43
<
Mo
2
Na
29
±
1
Sb
0,26
±
0,01
Sc
0,12
±
0,01
2673
±
98
<
0,1
0,85
±
0,03
<
2
1,21
±
0,04
<
1000
<
2
±
0,01
Sr
<
1000
Ta
<
0,1
0,27
±
0,04
Tb
<
0,1
0,16
±
0,01
Th
<
0,2
7,7
±
0,3
U
<
0,10
1,5
±
0,1
Zn
<
5
9
±
2
Se
Sm
0,05
Como era esperado, o resíduo apresentou grande quantidade de ferro, praticamente
14%, o qual se encontra na forma de hematita. O restante da massa é basicamente sílica, que o
principal constituinte das areias de rio.
86
6.2.8 MEV e EDS
Para conhecer melhor a morfologia e composição específica dos grãos do resíduo,
foram feitos MEV e EDS do mesmo. A imagem por MEV (Figura 6-8), em concordância com
o ensaio granulométrico, mostrou a baixa granulometria do resíduo e a forma facetada e
pontiaguda dos grãos. Segundo Melo (MELO, 2012), os grãos do resíduo apresentam alto
grau de esfericidade, grau de arredondamento predominantemente subanguloso e superfície
predominantemente rugosa, o que confere ao resíduo uma característica bastante abrasiva.
(a)
(b)
Figura 6-8 - Micrografia do resíduo arenoso com aumento de (a) 35 vezes e (b) 140 vezes.
Figura 6-9 - EDS dos grãos do resíduo arenoso.
A composição elementar de alguns grãos foi feita por EDS. Na Figura 6-9 são
apresentados 11 pontos selecionados, os quais são apresentados na Tabela 6-6 com suas
respectivas composições. A partir dos dados desta tabela, observa-se que os pontos 3, 4, 6, 7,
8 e 11 apresentam alto teor de ferro, provavelmente hematita, tonalidade escura e no geral são
87
os menores grãos presentes na imagem, enquanto os pontos 1, 2, 5 e 10 indicam maior teor de
silício, provavelmente sílica, e estão em grãos maiores de tonalidade mais clara do que os
outros.
Tabela 6-6 - Porcentagem em massa dos elementos analisados (%m/m) por EDS no resíduo
arenoso.
Ponto Si (%m/m) S( %m/m) Fe (%m/m)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
96.05
99.27
22.37
4.00
81.08
11.96
30.74
2.77
94.19
98.73
1.42
0.72
3.95
0.73
77.63
96.00
18.92
88.04
69.26
97.23
5.09
1.27
98.58
6.3 Cimentação
6.3.1 Argamassas frescas
Para as argamassas frescas foram determinadas a densidade, a viscosidade e o tempo
de pega.
Os resultados foram analisados objetivando justificar as influências dos fatores traço,
a/c e cimento nas respostas determinadas, ou seja, na densidade, na viscosidade e no tempo de
pega. Está apresentado na Tabela 6-7 um resumo das médias e seus Intervalos de Confiança –
IC, com 90%, dos resultados obtidos para as argamassas frescas nas composições testadas, de
acordo com a Tabela 5-1.
88
Tabela 6-7 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos da densidade, viscosidade e tempo de
pega para as argamassas frescas.
Fatores
Experimento
Cimento
Traço
1
1:2,0
CP IIE
2
3
Propriedades
1:2,5
4
5
1:2,0
CP V
6
7
1:2,5
8
a/c
Densidade
(g cm-3)*
Viscosidade
(Pa.s)**
0,75
1,866 ± 0,014
24,88 ± 2,57
Tempo de
pega
(min)***
617
0,80
1,926 ± 0,050
80,4 ± 20,72
819
0,75
1,877 ± 0,021
172 ± 13
594
0,80
1,861 ± 0,089
184 ± 31
409
0,75
1,830 ± 0,024
41,2 ± 3,7
534
0,80
1,911 ± 0,023
56 ± 10
360
0,75
1,938 ± 0,024
1116 ± 178
410
0,80
1,924 ± 0,074
142 ± 7
412
*Média de 3 medidas
** Média de 10 medidas
*** Única medida
Densidade da pasta
Os resultados das médias e seus IC, com 90%, estão representados graficamente e
apresentados na Figura 6-10, juntamente com o Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados que
foram feitos utilizando o programa Minitab® 16.2.0 (2010).
Gráfico de Intrevalos para Densidade da pasta
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
(resposta - Densidade da pasta, Alfa = 0,10)
2,00
99
1,95
95
90
Porcentagem
Densidade da pasta, em g.cm-2
90% IC
1,90
1,85
1,80
a/c
Traço
Cimento
AB
80
70
60
50
40
30
20
C
10
5
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
CPII
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
CPV
Efeitos
Não significativo
Significativo
Fator
A
B
C
Nome
Cimento
Traço
a/c
BC
1
-4
-3
-2
-1
0
1
2
Efeitos Padronizados
3
4
Figura 6-10 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade da pasta”.
Pelo Gráfico Normal, com 90% de confiança (alfa = 0,1), observa-se que a interação
“cimento-traço” teve um efeito significativo positivo sobre a densidade da argamassa fresca,
89
sendo que àquelas confeccionadas com CPV e traços 1:2,5 foram significativamente mais
densas. Isso pode ser observado no Gráfico de Interações apresentado na Figura 6-11 para
esses dois fatores. A interação “traço-a/c” também foi significativa, de modo que aquelas com
menores traços e maiores a/c apresentaram maiores valores de densidade (1:2 e 0,80). Essa
informação também pode ser observada por meio do gráfico de interação entre esses fatores
(Figura 6-11).
Gráficos de Interação para a Densidade da pasta
(dados da média)
1:2
1:2,5
0,75
0,80
1,92
1,88
Cimento
1,84
1,92
Cimento
CPII
CPV
Cimento
Traço
1:2
1:2,5
1,88
Traço
1,84
a/c
Figura 6-11 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c
para a resposta “densidade da pasta”.
Os Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-11 auxiliam na visualização de
todos os resultados. As retas que se cruzam indicam interação entre os fatores, ou seja,
enquanto para um a resposta cresce, para o outro, diminui. É o caso da interação “cimentotraço”, em que para o cimento CP II a densidade da pasta foi maior com o traço 1:2 enquanto,
que para o CP V, foi maior com o traço 1:2,5.
Para verificar a veracidade da interpretação dos resultados por meio de análise dos
gráficos, optou-se por fazer a Análise da Variância (ANOVA). A análise dos resíduos foi
realizada para verificar se os erros são variáveis aleatórias independentes e se sua distribuição
segue a normalidade. O teste de Levene também foi feito para verificar igualdade de
variâncias, atendendo uma dos pressupostos para realização da ANOVA.
A Figura 6-12 apresenta os Gráficos dos Resíduos para a densidade da pasta. A análise
gráfica dos resíduos é importante para verificar se as suposições da ANOVA estão satisfeitas.
Observa-se que os pontos dos gráficos dos resíduos versus os valores e versus a ordem de
observação apresentaram-se aleatórios e pouco dispersos em torno de zero, como requeridos
90
pelas pressuposições básicas. No entanto, o histograma apresentou distribuição com parte
central mais aguda (curtose positiva) e esta situação caracteriza variâncias diferentes, apesar
de boa parte dos pontos do gráfico de probabilidade normal estar distribuídos em torno da reta
central.
Gráfico de resíduos para Densidade da pasta
Gráfico de pro babilidade no rmal
Versus Valo res
0,05
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
0,00
10
-0,05
1
-0,05
0,00
0,05
1,83
1,86
Resíduo
Hist o grama
1,92
Versus Ordem
16
0,05
12
Resíduo
Frequência
1,89
Valores
8
4
0,00
-0,05
0
-0,06
-0,04
-0,02
0,00
0,02
0,04
2
4
Residuo
6
8
10 12 14 16 18 20 22 24
Ordem de obs erv ação
Figura 6-12 - Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação
da ANOVA.
Portanto, a verificação quantitativamente da igualdade das variâncias, foi adquirida
por meio do Teste de Levene e o resultado indicou um p-valor de 0,465 para um intervalo de
confiança de 90%, advertindo que a hipótese de que as variâncias sejam iguais não pode ser
rejeitada. Portanto, como todos os pressupostos da ANOVA foram satisfeitos, esta pôde ser
realizada e seus resultados estão apresentados na Tabela 6-8, com 10% de significância.
Tabela 6-8 - Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 16)
p
Cimento
1
0,0015949
0,0015949
2,45
0,137
Traço
1
0,0012683
0,0012683
1,98
0,179
a/c
1
0,0041514
0,0041514
6,44
0,022
Cimento * traço
1
0,0127014
0,0127014
19,64
0,000
Cimento * a/c
1
0,0004002
0,0004002
0,61
Traço * a/c
1
0,0100715
0,0100715
15,60
0,001
Cimento * traço * a/c
1
0,0002384
0,0002384
0,38
0,544
Resíduo
16
0,0127760
0,0007985
Total
23
0,0432022
3,05
0,445
91
Observa-se que a ANOVA é uma interpretação numérica da Curva Normal dos Efeitos
Padronizados. Comparando-se os Fcalculados com o Ftabelado observa-se que os primeiros foram
maiores que o segundo, ou seja, os efeitos foram significativos para o fator principal “traço” e
interações entre os fatores “cimento-traço” e “traço-a/c”, como já previsto por meio do
Gráfico Normal. Os valores de “p” menores que 0,1, ou seja, menores que o nível de
significância de 0,1 ou 10%, ocorreram também para os mesmos citados anteriormente
indicando que estes também foram significativos.
Para os efeitos principais nota-se que apenas o fator a/c foi significativo, de modo que
as argamassas confeccionadas com maiores valores de a/c apresentaram maiores valores de
densidade enquanto frescas. Portanto, pode-se concluir com 90% de confiança, que as
argamassas com cimento CPV e traço de 1:2,5 apresentaram os maiores valores de densidade
enquanto frescas, bem como aquelas confeccionadas com traços 1:2 e a/c de 0,80.
Viscosidade
Os resultados das médias das 10 medidas de viscosidade bem como seus IC, com 90%,
estão representados graficamente e apresentados na Figura 6-13, juntamente com o Gráfico
Normal dos Efeitos Padronizados.
Gráfico de Intervalos para Viscosidade
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Viscosidade, Alpha = 0,10)
99
1200
1000
800
600
400
200
80
70
60
50
40
30
20
10
5
0
a/c
Traço
Cimento
Efeito
95
90
Porcentagem
Viscosidade, em Pa.s
1400
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
CPII
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
B
AB
A
ABC
C
Não significativo
Significativo
Fator
Nome
A
B
C
Cimento
Traço
a/c
AC
BC
1
CPV
-5,0
-2,5
0,0
2,5
5,0
7,5
10,0
Efeito Padronizado
Figura 6-13 – Gráfico de Intervalos e Curva Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta
“viscosidade”.
Pelo Gráfico Normal, com 90% de confiança (alfa = 0,1), observa-se que todos os
fatores foram significativos, ou seja, os três fatores isolados e suas interações uns com os
outros em segunda e terceira ordem, afetam na viscosidade da pasta. A composição que
apresentou menor viscosidade foi a argamassa confeccionada com cimento CPII, traço 1:2 e
92
a/c de 0,75 e a mais viscosa foi aquela confeccionada com cimento CPV, traço 1:2,5 e a/c de
0,75. Esta tendência pode ser visualizada também pelos Gráficos de Interação em segunda
ordem mostradas na Figura 6-14.
Gráficos de Interação para a Viscosidade
(dados médios)
1:2
1:2,5
CPII
CPV
500
a/c
250
0
500
Traço
a/c
0,75
0,80
a/c
Traço
1:2
1:2,5
250
0
Cimento
Figura 6-14 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “viscosidade”.
O modelo ANOVA não foi adequado para interpretar os resultados de viscosidade.
Isto pode ser verificado pela análise dos gráficos apresentado na Figura 6-15. Para o gráfico
de probabilidade normal, é esperado que os pontos ficassem em torno da reta e que o
histograma não apresente curtose positiva, ou seja, que não apresente parte central aguda e
caudas alongadas. Estas duas pressuposições básicas não foram atendidas. Além disso, o teste
de igualdade de variâncias apresentou p-valor igual a 0,000, menor do que o nível de
significância (α=0,10), indicando que as variâncias não são iguais.
93
Gráfico de resíduos para Viscosidade
Versus Valores
99,9
99
500
90
250
Resíduo
Porcentagem
Gráfico de probabilidade normal
50
10
1
0,1
-500
0
-250
-500
-250
0
250
500
0
Resíduo
250
500
750
1000
Valores
Histograma
Versus Ordem
500
Residuo
Frequência
60
45
30
15
250
0
-250
-500
0
-400
-200
0
200
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
400
Ordem da Observação
Resíduo
Figura 6-15 - Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da
ANOVA.
Portanto, para analisar os dados para a resposta viscosidade, foi realizado o teste não
paramétrico de Kruskal-Wallis para cada fator, separadamente, e os resultados estão
apresentados nas Tabela 6-9, Tabela 6-10 e Tabela 6-11. Este teste também foi realizado com
o auxílio do programa Minitab 16®.
Tabela 6-9 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “cimento” para a resposta “viscosidade”.
Cimento
N
Mediana
CPV
40
110
Média do n° da
ordem
38,3
CPII
40
106
42,7
Total
80
GL
H
χ2(0,05;1)
P
0,74
3,84
0,389
1
1
40,5
Tabela 6-10 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “traço” para a resposta “viscosidade”.
Traço
N
Mediana
1:2
40
42,0
Média do n° da
ordem
20,8
1:2,5
40
180
60,3
Total
80
GL
H
χ2(0,05;1)
P
57,79
3,84
0,000
1
1
40,5
94
Tabela 6-11 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “a/c” para a resposta “viscosidade”.
a/c
N
Mediana
0,75
40
100
Média do n° da
ordem
39,6
0,80
40
110
41,4
Total
80
GL
H
χ2(0,05;1)
P
0,12
3,84
0,733
1
1
40,5
Portanto, por meio do teste Kruskal-Wallis, foi possível concluir, com 95% de
confiança, já que para os testes não paramétricos o nível de significância deve ser menor igual
a 0,05, que a viscosidade não é afetada nem pelo cimento e nem pelo a/c, porém é afetada
pelo traço, pois este alterou os seus valores de maneira mais significativa.
Tempo de Pega
Os valores de pega final, em minutos, para as oito argamassas estão dispostos nos
vértices do cubo do gráfico apresentado na Figura 6-16.
Gráfico Cubo para Tempo de pega
410
412
594
409
1:2,5
534
Traço
360
CPV
1:2
617
819
0,75
0,80
Cimento
CPII
a/c
Figura 6-16 - Gráfico em cubo para a resposta “tempo de pega”.
O ensaio de tempo de pega final é realizado apenas uma vez. Sendo assim, o número de
dados é insuficiente para realizar a Análise da Variância, pois não há réplicas fazendo com
que o espaço amostral fique reduzido. Portanto, a apreciação dos dados foi feita pela análise
gráfica dos efeitos principais que estão apresentadas na Figura 6-17:
95
Gráficos dos efeitos principais para Tempo de pega
(dados da média)
a/c
Traço
600
550
Média
500
450
0,75
0,80
1:2
1:2,5
Cimento
600
550
500
450
CPII
CPV
Figura 6-17 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”.
Por meio dos gráficos dos efeitos principais, nota-se que para o traço e o tipo de
cimento as retas apresentaram-se mais inclinadas do que para o a/c, indicando que os dois
primeiros poderiam exercer alguma influencia significativa no tempo de pega.
Para verificar numericamente estas influências foi feito o teste t-Student na
comparação de dois grupos independentes para estes dois fatores e os resultados estão
apresentados nas Tabela 6-12 e Tabela 6-13.
Tabela 6-12 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – cimento CP V e CP II – para
a resposta “tempo de pega”.
Traço
a/c
CP II
CP V
1:2
0,75
594
410
184
1:2
0,8
409
412
-3
d (diferença) ñ (média diferenças)
180,8
1:2,5
0,75
617
534
83
1:2,5
0,8
819
360
459
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
40251
1,802
1,638
Observa-se que o cimento afeta o tempo e pega, pois o tcalculado (1,802) foi maior do
que o tabelado (1,638). Sabe-se que o cimento CP V, quando hidratado, caracteriza-se por ter
endurecimento mais rápido que o cimento CP II, por apresentar maior quantidade de C3S
(silicato tricálcico – 3CaO . SiO2) do que o último e este ensaio comprovou a eficácia deste
cimento, com 90% de confiança. Esta é uma importante informação para a escolha do tipo de
96
cimento para ser utilizado em escala industrial, já que o tempo para liberação do produto deve
ser o mais curto possível.
Tabela 6-13 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – traço 1:2 e 1:2,5 – para a
resposta “tempo de pega”.
a/c
cimento
1:2
1:2,5
0,75
CP II
617
594
23
0,80
CP V
534
410
124
d (diferença) ñ (média diferenças)
126,25
0,75
CP II
360
412
-52
0,80
CP V
819
409
410
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
40984
1,247
1,638
Por meio do teste t na comparação entre o traço 1:2 e 1:2,5 verificou-se que, com 90%
de confiança, não há diferença entre esses dois grupos, ou seja, o traço não afeta
significativamente o tempo de pega.
6.3.2 Argamassas Endurecidas
Para as argamassas endurecidas foram realizados os seguintes ensaios:
•
Determinação do índice de vazios;
•
Densidade aos 28, 90, 150 e 300 dias;
•
Resistência à compressão aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias em corpos de prova;
•
Testes com superplastificantes;
•
Testes com pigmentos;
•
Resistência à compressão (RC) de blocos intertravados, aos 28 dias.
Índice de vazios
Estão apresentados na Tabela 6-14 as médias e os IC (90%) dos índices de vazio das
argamassas endurecidas.
97
Tabela 6-14 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos para o índice de vazios das
argamassas endurecidas.
Experimento
Cimento
Traço
2
3
CP IIE
1
4
5
7
1:2,5
1:2,0
CP V
6
1:2,0
8
1:2,5
a/c
Índice de Vazios (%)*
0,75
33,20 ± 5,86
0,80
32,41 ± 0,22
0,75
33,25 ± 2,35
0,80
33,66 ± 4,94
0,75
32,68 ± 1,86
0,80
30,92 ± 1,26
0,75
32,54 ± 0,94
0,80
27,71 ± 1,54
*Média de 3 medidas
Os Gráficos de Intervalos e o Gráfico Normal estão apresentados na Figura 6-18.
Observa-se que os efeitos cimento e a/c, bem como a interação entre estes efeitos são
significativos para a resposta “índice de vazios”. Para o cimento CP II praticamente não
houve diferença entre os valores de % de índice de vazio com relação aos a/c. O mesmo não
foi observado com relação ao cimento CP V, em que as argamassas confeccionadas com a/c
maior (0,80) apresentaram menor porcentagem de vazios, ou seja, produtos menos porosos.
Esta tendência pôde ser visualizada nos gráficos de interação cimento-a/c (Figura 6-19) e dos
efeitos principais apresentadas na Figura 6-20.
Por meio dos Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-19, observou-se que as
respostas obtidas para o tipo de cimento CP II são sempre superiores, apresentando produtos
mais porosos.
98
Gráfico de Intrevalos para Índice de Vazios
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
(resposta - Índice de Vazios, Alpha = 0,10)
40,0
99
37,5
95
90
35,0
Porcentagem
Índice de Vazios, em %
90% CI for the Mean
32,5
30,0
27,5
25,0
a/c
Traço
Cimento
Tipo
Não significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
AC
C
10
5
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
Fator
A
B
C
Nome
Cimento
Traço
a/c
A
1
-3
CPV
-2
-1
0
1
Efeitos Padronizados
2
3
Figura 6-18 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “índice de vazios”.
Curvas de Interaçõa para Índice de Vazios
(dados da média)
1:2
1:2,5
0,75
0,80
34
Cimento
32
CPII
CPV
30
Traço
Cimento
34
1:2
CPII
1:2,5
CPV
Cimento
32
Traço
30
a/c
Figura 6-19 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “índice de vazios”.
Curvas dos efeitos principais para Índice de Vazios
(dados da média)
Cimento
Traço
33,0
32,5
32,0
Média
31,5
31,0
CPII
CPV
1:2
1:2,5
a/c
33,0
32,5
32,0
31,5
31,0
0,75
0,80
Figura 6-20 - Gráficos dos Efeitos Principais para a resposta “índice de vazios”.
99
Os gráficos da análise dos resíduos para a resposta “índice de vazios” estão
apresentados na Figura 6-21. Como os pressupostos básicos para a ANOVA foram todos
atendidos, essa pôde então ser utilizada.
Gráficos dos resíduos para Indice de vazio
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
99
200
100
Resíduo
Porcentagem
90
50
10
1
0
-100
-200
-200
-100
0
Resíduo
100
200
800
900
Histograma
200
100
6
Resíduo
Frequência
1100
Versus Ordem
8
4
2
0
1000
Valores
0
-100
-200
-200
-100
0
Resíduo
100
200
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ordem de Observação
Figura 6-21 - Gráficos de Resíduos dos dados do índice de vazios para análise e validação da
ANOVA.
Os dados da Análise da Variância e os valores de “p” estão apresentados na Tabela
6-15 para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de
significância.
Tabela 6-15 - Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 16)
Traço
1
1,586
1,586
0,45
0,513
Cimento
1
28,274
28,274
7,99
0,012
a/c
1
18,254
18,254
5,16
0,037
Cimento * traço
1
8,127
8,127
2,30
0,149
Traço * a/c
1
1,321
1,321
0,37
Cimento * a/c
1
14,470
14,470
4,09
0,060
Cimento * traço * a/c
1
6,825
6,825
1,93
0,184
Resíduo
16
56,608
3,538
Total
23
135,465
3,05
p
0,550
Para o fator “traço”, não houve diferença significativa na porosidade. Mas observa-se
pelo gráfico do efeito principal “traço” (Figura 6-20) que as argamassas confeccionadas com
o 1:2,5 apresentaram menores valores de índice de vazios sendo, portanto, menos porosas.
100
Segundo a literatura, grande quantidade de água durante a confecção das argamassas
(altos valores de a/c) acima de um valor ideal, podem originar produtos mais porosos, ou seja,
com alta porcentagem de índice de vazios, já que a água livre em excesso evaporará e, o
espaço que esta ocupava inicialmente originariam poros. Em contrapartida, valores de a/c
abaixo do ideal podem promover hidratação incompleta do cimento, gerando espaços vazios
nos produtos finais.
Para as argamassas com resíduo, aquelas confeccionadas com cimento CP V e a/c 0,80
apresentaram produtos menos porosos. Isto se deve a alta área superficial das partículas
envolvidas na formação dessas argamassas, que necessitam de maior quantidade de água para
serem atingidas. Como o cimento CP II é formado por partículas de maior granulometria, ou
seja, com maior área superficial, a diferença do a/c entre as argamassas confeccionadas com
este cimento não foi significativa.
O teste de Tukey também foi feito e os resultados estão apresentados na Equação 6-1,
para um nível de significância de 10%:
Δ 4,36.
3,54
3
Equação 6-1
Uma vez que q = 4,36 (valor tabelado, à 10% de significância, associado a oito
formulações diferentes e 16 graus de liberdade do resíduo), MQR = 3,54 (média quadrática do
resíduo) e r = 3 (número de repetições). O valor calculado de ∆ foi igual a 4,73.
As diferenças das médias estão apresentadas na Tabela 6-16. O asterisco quer dizer
significância no nível de 10%. Portanto, todos os experimentos, com exceção do exp. 6,
apresentaram médias do índice de vazio maiores que o exp. 8 (cimento CPV, a/c = 0,80 e
traço 1:2,5), em concordância com os resultados da ANOVA. O experimento 6 difere do 8
apenas no traço.
101
Tabela 6-16 - Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de
Tukey.
Médias
Médias
Exp. 1
33,2
Exp. 2
32,41
Exp. 3
33,25
Exp. 4
33,66
Exp. 5
32,68
Exp. 6
30,92
Exp. 7
32,54
Exp. 8
27,71
Exp. 1
Exp. 2
Exp. 3
Exp. 4
Exp. 5
Exp. 6
Exp. 7
Exp. 8
33,2
32,41
33,25
33,66
32,68
30,92
32,54
27,71
0
0,79
-0,05
-0,46
0,52
2,28
0,66
0
-0,84
-1,25
-0,27
1,49
-0,13
4,7*
0
-0,41
0,57
2,33
0,71
5,54*
0
0,98
2,74
1,12
5,95*
0
1,76
0,14
4,97*
0
-1,62
3,21
0
4,83*
5,49*
0
Densidade do produto
As médias e os IC (90%) das respostas obtidas para a densidade do produto estão
apresentados na Tabela 6-17.
Tabela 6-17 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a densidade do produto.
Cimento
Traço
CP IIE
1:2,0
1:2,5
CP V
1:2,0
1:2,5
Densidade do produto (g cm-3)*
a/c
0,75
28 dias
1,963 ± 0,037
90 dias
2,114 ± 0,014
150 dias
1,993 ± 0,062
300 dias
1,865 ± 0162
0,80
2,010 ± 0,029
2,158 ± 0,034
1,988 ± 0,042
1,938 ± 0,163
0,75
1,895 ± 0,038
1,923 ± 0,053
1,805 ± 0,143
1,863 ± 0,099
0,80
1,965 ± 0,025
1,954 ± 0,044
1,915 ± 0,121
1,958 ± 0,041
0,75
1,881 ± 0,103
2,038 ± 0,008
1,861 ± 0,121
1,866 ± 0,090
0,08
2,054 ± 0,032
2,039 ± 0,012
1,947 ± 0,039
1,846 ± 0,776
0,75
1,915 ± 0,048
1,923 ± 0,101
1,866 ± 0,071
1,828 ± 0,115
0,80
1,890 ± 0,037
1,819 ± 0,136
1,889 ± 0,115
1,870 ± 0,068
*Média de 4 medidas
Na Figura 6-22, estão apresentados o Gráfico de Intervalos e o Gráfico Normal para a
resposta “densidade do produto aos 28 dias” e na Figura 6-23 os gráficos para os efeitos
principais.
102
Gráfico Normal de Efeitos Padronizados
90% CI for the Mean
(resposta - Densidade do produto, Alfa = 0,10)
2,10
99
2,05
95
90
2,00
Porcentagem
Densidade do Produto (28 dias), g cm-3
Gráfico de Intervalos para Densidade do Produto (28 dias)
1,95
1,90
1,85
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
Fator
A
B
C
AC
ABC
10
5
1,80
a/c
Traço
Cimento
A
80
70
60
50
40
30
20
Efeitos
Não Significativos
Significativos
a/c
cimento
traço
C
1
-5,0
CPV
-2,5
0,0
2,5
Efeitos Padronizados
5,0
Figura 6-22 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 28 dias”.
Por meio do Gráfico da Normal foi possível verificar que a densidade do produto, aos
28 dias, foi significativamente afetada pelo traço e pelo a/c individualmente. Essa afirmação
pôde ser observada pela atenuação da reta apresentada na Figura 6-23 para estes dois fatores.
Para o fator cimento essa diferença não foi significativa, o que também foi graficamente
observado pela tênue inclinação da reta para este fator.
Curvas dos efeitos principais para a Densidade do produto
(dados da média)
a/c
Cimento
1,980
1,965
1,950
1,935
Média
1,920
0,75
0,80
CPII
CPV
Traço
1,980
1,965
1,950
1,935
1,920
1:2
1:2,5
Figura 6-23 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto aos 28
dias”.
A interação entre estes fatores (traço-a/c) também foi afetada significativamente. No
gráfico de interação entre o a/c e o traço (Figura 6-24), observou-se que a diferença entre os
dois traços foi muito mais atenuada para o a/c 0,80 do que para o 0,75. Portanto, os maiores
valores de densidade de produto foram para o traço 1:2 e a/c 0,80, para ambos os cimentos.
103
Gráficos de Interação para Densidade do produto
(dados da média)
CPII
CPV
1:2,0
1:2,5
a/c
2,00
a/c
1,95
1,90
2,00
Tipo de cimento
1,95
0,75
0,80
a/c de
Tipo
0,75
cimento
0,80
CPII
CPV
1,90
traço
Figura 6-24 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”.
Os gráficos de análise dos resíduos estão apresentados na Figura 6-25. Observou-se
que os pontos dos gráficos dos resíduos versus os valores e versus a ordem de observação
apresentaram-se aleatórios e dispersos em torno de zero, como requeridos pelas
pressuposições básicas. Além disso, o teste de igualdade de variâncias indicou um p-valor de
0,488 para um α = 0,10. Boa parte dos pontos do gráfico de probabilidade normal também se
apresentou em torno da reta central.
Gráficos de Resíiduo para a Densidade do produto
Versus Valores
99
0,10
90
0,05
Resíduo
Porcentagem
Gráfico de probabilidade normal
50
10
1
0,00
-0,05
-0,10
-0,10
-0,05
0,00
Resíduo
0,05
0,10
1,90
Histograma
1,95
2,00
Valores
2,05
Versus Ordem
0,10
0,05
9
Resíduo
Frequência
12
6
3
0
0,00
-0,05
-0,10
-0,10
-0,05
0,00
Resíduo
0,05
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 6-25 - Gráficos de resíduos dos dados da densidade do produto aos 28 dias para
análise e validação da ANOVA.
104
Os dados da Análise da Variância e os valores de “p” estão apresentados na Tabela
6-18 para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de
significância.
O mesmo estudo acima foi realizado com os dados de densidade nas outras idades (90,
150 e 300 dias) e os gráficos e tabelas da ANOVA estão apresentados no ANEXO B (Figura
12-1 a Figura 12-6 e Tabela 12-1 a Tabela 12-3). Com 90 dias, os fatores principais cimento e
traço e a interação cimento-a/c foram significativos para densidade do produto, sendo que o
cimento CPII e traço 1:2 apresentaram maiores valores de densidade, com o a/c igual 0,80.
Aos 150 dias, os fatores principais traço e a/c e a interação cimento-traço, bem como a
interação entre os três fatores foram significativas. Nesta idade a argamassa confeccionada
com cimento CPII, traço 1:2 e a/c 0,80 (exp. 2) também foi a formulação que apresentou
maior densidade, ou seja, não houve modificação entre as idades 90 e 150 dias com relação a
esta resposta. Já aos 300 dias não houve fatores significativos, ou seja, as médias entre os oito
experimentos não foram diferentes entre si, com 90% de significância.
Tabela 6-18 - Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
Cimento
1
0,004328
0,004328
2,47
0,129
Traço
1
0,029461
0,029461
16,82
0,000
a/c
1
0,035417
0,035417
20,22
0,000
Cimento * traço
1
0,000120
0,000120
0,07
0,796
Cimento * a/c
1
0,000473
0,000473
0,27
Traço * a/c
1
0,015222
0,015222
8,69
Cimento * traço *
a/c
1
0,024109
0,024109
13,76
Resíduo
24
0,042047
0,001752
Total
31
0,151177
2,93
p
0,608
0,007
0,001
As médias dos oito experimentos em diferentes idades foram dispostas em um mesmo
gráfico e estão apresentadas na Figura 6-26.
105
Densidade do produto, g cm-1
2,2
2,1
28 dias
2
90 dias
1,9
150 dias
1,8
300 dias
1,7
1,6
1
2
3
4
5
6
Experimentos
7
8
Figura 6-26 - Densidades do produto, em diferentes idades, para os oito experimentos.
Resistência à compressão (RC)
Os resultados das médias das resistências à compressão (RC) estão apresentados na
Tabela 6-19. Os ensaios foram realizados nas seguintes idades: 7, 28, 90, 150 e 300 dias. Na
Figura 6-27 estão apresentado o Gráfico de Intervalo das médias das RCs aos 7 dias, sendo
cada experimento utilizando 4 (quatro) réplicas, e a curva normal dos efeitos padronizados
para este ensaio.
Tabela 6-19 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a resistência à compressão das
argamassas endurecidas.
CP IIE
Cimento Traço
1:2,0
1:2,5
CP V
1:2,0
1:2,5
Resistência à Compressão (MPa)*
a/c
7 dias
28 dias
90 dias
150 dias
300 dias
0,75
9,352 ± 0,895
12,08 ± 1,71
21,86 ± 4,23
19,83 ± 1,42
22,12 ± 1,38
0,8
9,783 ± 0,597
13,60 ± 0,50
22,92 ± 2,81
20,55 ± 4,34
21,73 ± 3,47
0,75
7,709 ± 0,529
11,34 ± 1,33
9,50 ± 4,82
15,81 ± 1,32
18,84 ± 2,24
0,8
8,691 ± 0,624
13,11 ± 1,26
11,93 ± 2,08
19,18 ± 3,52
20,27 ± 3,05
0,75
15,88 ± 2,31
14,51 ± 3,29
21,55 ± 7,59
20,52 ± 4,34 22,13 ± 3,77
0,8
14,26 ± 0,82
18,14 ± 3,58
25,69 ± 1,61
22,14 ± 1,98
20,60 ± 0,71
0,75
13,01 ± 0,99
13,98 ± 3,24
11,56 ± 8,40
19,18 ± 3,52
17,39 ± 9,69
0,8
11,28 ± 1,03
13,13 ± 1,57
7,39 ± 6,06
17,53 ± 4,76
15,68 ± 7,51
*Média de 4 medidas
106
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Resistência aos 7 dias, Alpha = 0,10)
18
99
16
95
Efeitos
A
90
14
Porcentagem
Resistência a compressão (7 dias), em MPa
Gráfico de Intervalo para Resistência aos 7 dias
12
10
8
80
Fator
Nome
70
A
B
C
Cimento
Traço
a/c
60
50
40
30
AB
AC
20
10
B
5
6
a/c
Traço
Cimento
Não Significativo
Significativo
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
1
-5
0
CPV
5
10
15
Efeito Padronizado
Figura 6-27 - Gráfico de Intervalo e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta
“Resistência à Compressão aos 7 dias”.
Os gráficos de análise dos resíduos estão apresentados na Figura 6-28. Não houve
desvios das pressuposições básicas, portanto, a ANOVA pôde ser aplicada.
Gráficos de Resíduo para a Resistência aos 7 dias
Gráfico de probabilidade normal
Versus Valores
99
90
Resíduo
Porcentagem
1
50
0
-1
-2
10
-3
1
-2
0
Resíduo
2
8
10
Histograma
16
1
7,5
Resíduo
Frequência
14
Versus Ordem
10,0
5,0
2,5
0,0
12
Valores
0
-1
-2
-3
-3
-2
-1
0
Resíduo
1
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 6-28 - Gráficos de resíduos dos dados da resistência à compressão aos 7 dias para
análise e validação da ANOVA.
Estão apresentados na Tabela 6-20 os dados da Análise da Variância e os valores de
“p” para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de
significância para a resposta RC aos 7 dias.
107
Tabela 6-20 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 7 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
Cimento
1
178,642
178,642
200,3
0,000
Traço
1
36,906
36,906
41,38
0,000
a/c
1
1,864
1,864
2,09
0,161
Cimento * traço
1
4,871
4,871
5,46
0,028
Cimento * a/c
1
11,308
11,308
12,68
Traço * a/c
1
0,102
0,102
0,11
Cimento * traço * a/c
1
0,211
0,211
0,24
Resíduo
24
21,405
0,892
Total
31
255,309
2,93
p
0,002
0,73
0,631
Por meio do Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados (Figura 6-27) e dos dados da
ANOVA, apresentados na Tabela 6-20, observou-se que a RC dos corpos com 7 dias é
afetada pelos fatores cimento e traço. Portanto, as seguintes conclusões forma obtidas: as
argamassas confeccionadas com o cimento CP V apresentaram maiores valores de RC; o
traço afetou essa resposta negativamente, mostrando que os menores traços apresentaram
maiores valores de RC; e que a interação entre os fatores cimento-a/c e cimento-traço também
foram significativos, indicando que esses fatores não puderam ser analisados separadamente.
Os gráficos apresentados na Figura 6-29 auxiliaram na interpretação dos resultados da
interação entre esses dois fatores.
Gráficos de Interação para Resistência aos 7 dias
(dados da média)
1:2
1:2,5
0,75
0,80
15,0
12,5
Cimento
10,0
15,0
Cimento
CPII
CPV
Traço
Cimento
1:2
1:2,5
12,5
T r aço
10,0
a/c
Figura 6-29 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “resistência à compressão aos 7 dias”.
108
Por meio dos Gráficos de Interação (Figura 6-29), observou-se que para os dois tipos
de cimento, o traço 1:2 apresentou maiores valores de RC sendo que para o CP V essa
diferença foi ainda mais significativa, pois apresentou um gráfico com a reta mais inclinada.
Comparando-se ainda esse mesmo fator (cimento) com o a/c, notou-se que para o CP V a RC
diminui com o aumento da a/c e para o CPII acontece exatamente o contrário. Observou-se,
ainda, que não ocorreu interação significativa entre os fatores traço-a/c, pois os resultados se
comportaram da mesma forma com relação ao fator traço, ou seja, tanto para o traço 1:2
quanto para o traço 1:2,5 a RC diminui ligeiramente com o aumento do a/c. Portanto, pode-se
concluir com 90% de certeza que a formulação feita com CP V, traço 1:2 e a/c 0,75
apresentou maior valores de RC aos 7 dias.
O Gráfico de Intervalos das médias das RC aos 28 dias e a o Gráfico Normal dos
Efeitos Padronizados estão apresentados na Figura 6-30. Na Tabela 6-21 estão expostos os
dados da Análise da Variância e os valores de “p” para as interações em primeira, segunda e
Gráfico de Intervalos para Resistência aos 28 dias
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Resistência aos 28 dias, Alpha = 0,10)
22
99
20
95
90
18
Porcentagem
Resistência a Compressão (28 dias), em MPa
terceira ordem para este ensaio.
16
14
12
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
CPII
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
CPV
Não Significativos
Significativo
A
80
70
60
50
40
30
20
C
Fator
Nome
A
B
C
Cimento
Traço
a/c
ABC
10
5
10
a/c
Traço
Cimento
Efeitos
B
1
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Efeito Padronizado
Figura 6-30 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.
109
Tabela 6-21 - Análise da Variância para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
Cimento
1
40,738
40,738
10,46
0,004
Traço
1
27,150
27,150
6,97
0,014
a/c
1
14,900
14,900
3,83
0,062
Cimento * traço
1
6,848
6,848
1,76
0,197
Cimento * a/c
1
0,007
0,007
0,00
Traço * a/c
1
6,590
6,590
1,69
0,206
Cimento * traço * a/c
1
14,306
14,306
3,67
0,067
Resíduo
24
93,449
3,894
Total
31
203,987
2,93
p
0,966
Foi observado pelo Gráfico dos Efeitos Padronizados da RC, aos 28 dias, que tanto o
fator cimento quanto o a/c afetaram positivamente a RC. Já o traço e a interação entre os três
fatores afetaram-na negativamente.
Por meio dos Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-31, observou-se que os
valores de RC aos 28 dias para as argamassas confeccionadas com o cimento CP V foram
sempre superiores. O mesmo foi observado para os valores de RC aos 7 dias. Como concluído
anteriormente, não houve interação entre os dois fatores (cimento-a/c). Isto também foi
visualizado graficamente, por meio do paralelismo das curvas.
Portanto, concluiu-se com 90% de confiança que a argamassa confeccionada com o
cimento CP V, com a/c de 0,80 e o traço 1:2 apresentou maior valor de RC aos 28 dias. Estes
resultados diferiram dos anteriores (RC aos 7 dias) apenas com relação ao a/c. Isto pode
indicar que uma maior quantidade de água foi necessária para dar continuidade às reações de
hidratação e, consequentemente, aumentar a RC.
110
Gráficos de Interação para Resistência aos 28 dias
(dados das médias)
1:2
1:2,5
0,75
0,80
Cimento
16
Cimento
14
CPII
CPV
Cimento
Traço
12
16
CPII
1:2
CPV
1:2,5
14
Traço
12
a/c
Figura 6-31 - Gráfico de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,
para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.
Os Gráficos de análise dos resíduos estão apresentados Figura 6-32. Como os desvios
das pressuposições básicas foram pouco significativos, a Análise da Variância pôde então ser
aplicada.
Gráficos de resíduo para a Resistência aos 28 dias
Versus Valores
99
4
90
2
Resíduo
Porcentagem
Gráfico de probabilidade normal
50
10
0
-2
-4
1
-5,0
-2,5
0,0
Resíduo
2,5
5,0
12,0
4
9
2
6
3
0
15,0
Valores
16,5
18,0
Versus Ordem
12
Resíduo
Frequência
Histograma
13,5
0
-2
-4
-4
-2
0
Resíduo
2
4
2
4 6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 6-32 - Gráficos de resíduos dos dados da resistência à compressão aos 28 dias para
análise e validação da ANOVA.
A ANOVA também foi realizada para as argamassas com idade de 90, 150 e 300 dias
e os gráficos e tabelas desta análise estão apresentados no ANEXO B, Figura 12-7 a Figura
12-12 e Tabela 12-4 a Tabela 12-6. Para as argamassas com 90 dias, apenas o fator principal
“traço” foi significativo. Houve também, apesar de pouco evidente, certa significância na
interação entre os três fatores. O maior valor de RC foi para a argamassa confeccionada com o
111
traço 1:2, a/c 0,75 e cimento CPV, havendo diferença apenas no a/c quando comparados com
os resultados das argamassas aos 28 dias. Aos 150 e 300 dias, apenas o fator “traço” foi
significativo, com 90% de confiança, indicando que as argamassas com menores traços (1:2)
apresentaram maior valor de RC. Portanto, concluiu-se que, com o passar do tempo, apenas o
traço é significante para RC, sendo que menores traço resultam em argamassas com maiores
resistências à compressão.
O teste de Tukey também foi feito para a RC aos 90 e 300 dias e as tabelas e dados
para este teste estão apresentados no ANEXO B (Tabela 12-7 e Tabela 12-8). Por meio do
teste foi possível verificar, com 90% de confiança, que os exp. 1, 2, 5 e 6 resultaram em
maiores valores de RC aos 90 dias quando comparados com os exp. 3, 4, 7 e 8. Nota-se que
cada grupo tem entre si o fator “traço” em comum, sendo 1:2 para o primeiro (exp. 1, 2, 5 e 6)
e 1:2,5 para o último (exp.3, 4, 7 e 8). Já aos 300 dias, verificou-se pelo teste de Tukey, que
não há diferença significativa entre as oito composições de argamassa, indicando que, após
este tempo, as reações de hidratação do cimento praticamente se cessaram e a RC já não é
mais influenciada por nenhum dos três fatores, aos 90% de confiança.
As médias de todos os dados da RC, em diferentes dias e para todos os oito
experimentos, foram reunidos e colocados em um mesmo gráfico que está apresentado na
Resistência à compressão, MPA
Figura 6-33
30
25
7 dias
28 dias
90 dias
150 dias
300 dias
20
15
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Experimentos
Figura 6-33 - Resistência à compressão dos corpos de prova, em diferentes idades, para os
oito experimentos.
112
A fim de comparar estatisticamente os dois tipos de cimento utilizados neste trabalho
com relação à resposta RC aos 7 e 28 dias, foram realizados testes t-Student no estudo de
dados pareados. Primeiramente foram realizados testes de comparação entre os valores de RC
aos 7 e 28 dias para cada tipo de cimento, separadamente. O objetivo deste estudo foi verificar
se a RC aumenta significativamente após 7 dias visto que, em escala industrial, os blocos
intertravados são disponibilizados para venda com idade de 7 dias. Nas Tabela 6-22 e Tabela
6-23 estão apresentados os resultados do teste-t para cada tipo de cimento (CP II e CP V,
respectivamente).
Tabela 6-22 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP II –
para a resposta “resistência à compressão”.
Traço a/c
7 dias
28 dias
d (diferença) ñ (média diferenças)
1:2
0,75
9,350
12,69
3,341
1:2
0,8
9,783
13,60
3,814
3,802
1:2,5
0,75
7,709
11,35
3,636
1:2,5
0,8
8,691
13,11
4,418
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
0,2067
16,73
1,638
O alto valor do t calculado comparado com o tabelado (Tabela 6-22) indica, com 90%
de confiança, que a RC aumenta significativamente dos 7 aos 28 dias com argamassas
confeccionadas com CP II. Portanto, em escala industrial, o uso desse tipo de cimento para
essas argamassas não é o mais indicado, já que o produto deve sair do estoque em menor
tempo (geralmente 7 dias) com uma RC mais adequada.
Já a diferença entre as médias das argamassas confeccionadas com CP V aos 7 e 28
dias foi significativamente menor, por apresentar o valor de t mais baixo do que aquelas
confeccionadas com CP II. Observou-se que o valor de t calculado é maior do que o tabelado,
como mostrado na Tabela 6-23, com 90% de confiança. Portanto, ao comparar as médias aos
7 e 28 dias, também há aumento significativo das RCs para as argamassas confeccionadas
com o CP V, porém bem menores do que para aquelas confeccionadas com CP II.
113
Tabela 6-23 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP V –
para a resposta “resistência à compressão”.
Traço a/c
7 dias
28 dias
d (diferença) ñ (média diferenças)
1:2
0,75
15,88
14,51
1,378
1:2
0,8
14,26
18,15
3,884
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
1,667
3,133
1,638
2,022
1:2,5
0,75
13,01
13,98
0,9780
1:2,5
0,8
11,28
13,13
1,849
Foi realizado também um teste t-Student no estudo de dados independentes para
comparar argamassas de mesma composição, mas confeccionadas com tipo de cimento
diferentes para a resposta RC aos 7 dias e os resultados estão apresentados na Tabela 6-24.
Por meio do teste t-Student foi possível fazer uma comparação entre os tipos de
cimento para argamassas com a mesma idade, ou seja, aos 7 dias. Os resultados mostraram,
com 90% de confiança, que os valores de RC são maiores para argamassas confeccionadas
com CP V. Por isso, esse será o cimento selecionado para dar continuidade aos trabalhos em
escala piloto.
Tabela 6-24 - Teste t na comparação de dois grupos independentes – CP II e CP V – para a
Cimento
CP II
CP V
Resistência à
compressão
aos 7 dias
resposta “resistência à compressão aos 7 dias”.
9,350
15,88
9,783
14,26
7,709
13,01
8,691
11,28
Médias
8,883
13,61
Variâncias
0,8144
3,7901
Variância
ponderada
2,302
tcalculado
-4,405
t(α = 0,1 e gl=3)
1,638
114
Ensaios com Superplastificante (SP)
Os ensaios com superplastificantes (SP) foram conduzidos com a formulação do
experimento 8 e as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a viscosidade, a
densidade e o tempo de pega e nas as argamassas endurecidas ou produto, a densidade e a
resistência à compressão aos 28 dias de idade. Os resultados e os intervalos de confiança (IC),
com 90%, estão apresentados na Tabela 6-25.
Para a resposta viscosidade, não foi possível fazer a ANOVA (Teste de Levene p =
0,034 para α = 0,10), pois as variâncias neste caso não foram iguais. Portanto, foi realizado o
teste não paramétrico Kruskal-Wallis e ele indicou, com 95% de confiança, que para o fator
“tipo de SP” as médias não foram iguais entre si, o que indica que as viscosidades para cada
SP foram diferente, sendo que as argamassas feitas com o SP 5700 foram menos viscosas. O
mesmo teste foi realizado para as concentrações e estas também foram diferentes entre si, pelo
menos para um dos dados, que o teste não revela exatamente qual é. Os dados desses testes
estão apresentados no ANEXO B (Figura 12-13, Tabela 12-9 e Tabela 12-10).
Tabela 6-25 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios com superplastificantes.
5700
20HE
SP
Concentração
(% massa de
cimento)
0,0
0,3
0,6
0,9
0,0
0,3
0,6
0,9
Argamassa Fresca
Produto
Viscosidade
(Pa.s)**
Densidade
(g cm-3)***
Tempo de
pega****
(min.)
Densidade
(g cm-3)*****
nd*
1471 ± 216
224 ± 31
188 ± 38
nd*
872 ± 225
154 ± 22
110 ± 17
1,990 ± 0,063
1,774 ± 0,362
1,862 ± 0,186
1,993± 0,041
1,990 ± 0,063
1,942 ± 0,214
1,839 ± 0,109
2,010 ± 0,087
323
474
412
351
323
339
430
623
1,961 ± 0,042
1,932 ± 0,057
1,890 ± 0,037
2,013 ± 0,008
1,961 ± 0,042
1,994 ± 0,030
1,837 ± 0,035
1,991 ± 0,063
RC, aos 28
dias
(MPa)*****
11,19 ± 3,20
11,67 ± 5,02
13,72 ± 1,67
20,19 ± 1,08
11,19 ± 3,21
16,34 ± 3,39
15,40 ± 0,76
14,08 ± 0,97
*não determinado.
**Média de 15 medidas.
***Média de 3 medidas.
****Única medida.
*****Média de 4 medidas.
Para verificar quais dados diferiram com relação à concentração, foi realizado o teste
não paramétrico de Mann-Whitney que compara dados pareados de grupos distintos. Os
115
resultados da estatística do teste (W) e do valor p estão apresentados na Tabela 12-11
(ANEXO B).
Por meio do teste de Mann-Whitney verificou-se, com α = 0,017 (correção de
Bonferroni), que as argamassas confeccionadas com menor concentração de SP (0,3% da
massa de cimento) apresentaram maiores valores de viscosidade e que àquelas com 0,6 e
0,9% de SP não apresentaram diferenças significativas. O Gráfico de Interação para a
viscosidade, que representa graficamente as interpretações dos testes não paramétricos
realizados, está apresentado na Figura 6-34.
Gráfico de Interações para Viscosidade
(dados da média)
1600
Tipo
de SP
5700
20HE
1400
Médias, Pa.s
1200
1000
800
600
400
200
0
0,3
0,6
0,9
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-34 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “viscosidade”.
As moléculas de aditivo formam películas ao redor das partículas de cimento,
reduzindo sua a taxa de hidratação e, consequentemente, diminuindo a quantidade de água
ligada ao cimento durante os primeiros instantes da hidratação, deixando uma maior
quantidade de água livre (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Isso explica a maior fluidez de
misturas à base de cimento na presença de aditivos.
Para os dados da densidade da pasta, como ratificado pela ANOVA (Teste de Levene
p = 0,488 para α = 0,10), apresentada na Tabela 12-12, ANEXO B, apenas o fator principal
“concentração” foi significativo. As argamassas sem SP e com a concentração de 0,9% da
massa de cimentos foram as que apresentaram maiores valores. A fim de comparar as duas,
foi realizado o teste t de Student no estudo de dados pareados e os resultados indicaram que as
duas concentrações não foram diferentes entre si, no nível de significância de 0,10. O Gráfico
de Interação para a resposta densidade da pasta está apresentado na Figura 6-35.
116
Gráfico de Interação para Densidade da pasta
(dados da média)
Tipo
de SP
20HE
5700
Média, em g.cm-3
2,00
1,95
1,90
1,85
1,80
0,0
0,3
0,6
0,9
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-35 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.
O tempo de pega foi analisado por meio do teste t de Student de dados pareados para
comparar os resultados entre os dois SP e o teste indicou que não há diferença significativa
entre eles para esta resposta, também com 90% de confiança (Tabela 12-13, ANEXO B). O
Gráfico de Interação está apresentado na Figura 6-36.
Curvas de Interação para o Tempo de Pega
(dados da média)
650
Tipo
de SP
20HE
5700
Média, em min.
600
550
500
450
400
350
300
0,0
0,3
0,6
0,9
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-36 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “tempo de paga”.
Para as argamassas endurecidas, a análise dos resultados para a densidade do produto
por meio da ANOVA (Teste de Levene p = 0,517 para α = 0,10) apresentados na Tabela
12-14, ANEXO B, indicou que apenas o fator concentração foi significativo. As argamassas
com 0,3% e 0,9% para ambos os SP apresentaram maiores valores. Para verificar se estas
concentrações foram diferentes entre si, foi realizado o teste t de Student no estudo de dados
117
pareados e o resultado indicou que os produtos com 0,9% apresentaram maiores valores de
densidade (Tabela 12-15). O teste t de Student também foi realizado para comparar os dois SP
para uma mesma concentração (Tabela 12-16, ANEXO B) e os resultados indicaram que para
0,9% da massa de cimento tanto faz utilizar um ou outro. Já a baixas concentrações (0,3%),
como apresentado na Tabela 12-17 (ANEXO B), houve diferença significativa entre um
superplastificante e outro, sendo que para o SP 5700, os produtos apresentaram maiores
valores de densidade. O Gráfico de Interação para esta resposta está apresentado na Figura
6-37.
Gráfico de interação para Densidade do produto
(dados da média)
2,025
Média, em g.cm-3
2,000
Tipo
de SP
20HE
5700
1,975
1,950
1,925
1,900
1,875
1,850
0,0
0,3
0,6
0,9
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-37 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “densidade do produto”.
Os resultados de RC, aos 28 dias, também foram avaliados pela ANOVA (Tabela
12-18, ANEXO B) e os resultados indicaram que a concentração e a interação concentraçãotipo de SP foram significativas. Os fatores não podem ser avaliados separadamente, pois para
cada tipo de SP existiu uma concentração ideal que aumentou a RC aos 28 dias. Enquanto que
para o SP viscocrete 20HE a RC foi maior à concentração de 0,9%, para o viscocrete 5700 a
concentração de 0,3% foi àquela que apresentou maior resultado, coincidindo com os
resultados da densidade do produto. O gráfico de Interação para a resposta RC, aos 28 dias,
está apresentado na Figura 6-38.
118
Gráfico de interação para a RC (28 DIAS)
(dados da média)
Tipo
de SP
20HE
5700
Médias, em MPa
20
18
16
14
12
10
0,0
0,3
0,6
0,9
Concentração, em % massa de cimento
Figura 6-38 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e
concentração para a resposta “resistência à compressão, aos 28 dias”.
A fim de verificar se havia diferenças significativas entre as médias das RC das
argamassas com 0,3% do viscocrete 5700 e 0,9% do viscocrete 20HE, realizou-se o teste t de
Student de dados pareados (Tabela 12-19, ANEXO B). Os resultados indicaram que a RC, aos
28 dias, para a argamassa com 0,9% do viscocrete 20HE foi realmente maior, com 90% de
confiança.
Segundo os fornecedores e os dados do Manual Técnico de Produtos Sika (SIKA,
2007), os aditivo utilizados neste trabalho são, supostamente, muito semelhantes entre si. No
entanto, ao realizar os testes variando as concentrações utilizando dois tipos de SP diferentes,
os resultados se mostraram muito diferentes para todas as respostas estudadas. Para
compreender melhor a atuação dos SP na argamassa e compreender a razão dessas diferenças,
realizaram-se testes de caracterização quanto às suas estruturas, propriedades físico-químicas,
composição química e iônica e grupos funcionais orgânicos presentes, utilizando-se métodos
e técnicas adequados. Estes resultados estão apresentados no item 6.5 Caracterização dos
Superplastificantes.
Todos os gráficos e tabelas das análises estatísticas realizadas para os testes com SP
estão dispostos no ANEXO B.
119
Ensaios com o pigmento
Para o ensaio com pigmentos, as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a
viscosidade, densidade e tempo de pega e, para as argamassas endurecidas ou produto, a
densidade, a resistência à compressão aos 28 dias de idade e o índice de vazios. Todos os
resultados com seus IC (90%) estão apresentados na Tabela 6-26.
As argamassas, de uma maneira geral, apresentaram-se mais viscosas do que aquelas
sem pigmento. Não foi possível realizar a ANOVA para interpretar os dados da viscosidade
(Teste de Levene p = 0,000 para α = 0,10). Portanto, o teste de Kruskal-Wallis foi feito
(Tabela 12-20 e Tabela 12-21 no ANEXO B) e os resultados indicaram que não há diferença
significativa para o tipo de pigmento, com 95% de confiança. Já para as diferentes
concentrações, o teste indicou que pelo menos um dado é diferente.
Tabela 6-26 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios com pigmento.
Vermelho (V)
Natural (N)
Argamassa Fresca
Concentração
Tempo
Pigmento (% massa de
Densidade
Viscosidade
Densidade
de
pega
cimento)
(g cm-3)
-3
(Pa.s)**
(g cm )*** (min.)
*****
****
1,918±
1,844±
628±139
292
4
0,294
0,007
1,993±
1,979±
1010±128
307
8
0,117
0,013
1,940±
1,952±
1220±279
311
12
0,022
0,022
2,001±
1,957±
nd*
264
16
0,107
0,026
1,902±
1,958±
718±200
395
4
0,414
0,020
1,996±
1,952±
1209±293
327
8
0,173
0,017
1,930±
1,939±
1022±252
337
12
0,056
0,032
2,020±
2,038±
nd*
300
16
0,144
0,011
Produto
RC, aos
28 dias
(MPa)
*****
13,54±
1,12
16,16±
2,23
14,20±
0,77
14,54±
0,98
11,91±
0,45
16,68±
0,63
14,74±
1,45
18,09±
1,23
Índice de
vazios
(%)***
21,54±
0,89
20,57±
1,41
20,44±
1,89
22,07±
2,31
21,68±
1,40
21,49±
1,79
20,53±
0,49
20,37±
0,76
*não determinado.
**Média de 10 medidas.
***Média de 2 medidas.
****Única medida.
*****Média de 4 medidas.
120
Para verificar qual (s) concentração (s) foram diferentes entre si, foi realizado o teste
de comparação não paramétrico de Mann-Whitney e os resultados estão apresentados na
Tabela 12-22 (ANEXO B).
A análise do teste de comparação de Mann-Whitney indicou que a viscosidade da
argamassa sem pigmento é a menor de todas, que aquela, com 4% é menor do que com 8 e
12% e que as viscosidades das argamassas desses dois últimos não foram significativamente
diferentes entre si. O Gráfico de Interação para esta resposta representa com fidelidade a
interpretação estatística dos testes.
Gráfico de Interação para Viscosidade
(dados da média)
Tipo de
pigmento
N
V
1200
Médias, em Pa.s
1000
800
600
400
200
0
0
4
8
12
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-39 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “viscosidade”.
A densidade da argamassa fresca foi avaliada utilizando a ANOVA (Teste de Levene
p = 0,514 para α = 0,05) e os resultados estão apresentados na Tabela 12-23 (ANEXO B).
Eles indicaram, com 90% de confiança, que apenas o fator “concentração” foi significativo.
Por meio do gráfico de interação para a resposta “densidade da pasta” (Figura 6-40) notou-se
que as curvas praticamente se sobrepõem, indicando que não houve diferenças significativas
entre os tipos de pigmentos para essa resposta.
121
Gráfico de interação para Densidade da pasta
(dados da média)
2,02
Tipo de
Pigmento
N
V
Médias, em g.cm-3
2,00
1,98
1,96
1,94
1,92
1,90
4
8
12
16
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-40 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.
Para verificação do tempo de pega, não foi possível realizar a ANOVA, pois para esta
resposta existe somente um dado, o que é insuficiente para essa análise. Por meio da análise
gráfica dos efeitos principais (Figura 6-41) e da interação entre estes efeitos (Figura 6-42),
observou-se que para os efeitos principais os resultados pareceram bem diferentes, portanto,
significativo. A interação entre os dois efeitos não pareceu significativa, já que o tempo de
pega, em geral, parece diminuir com o aumento da concentração de pigmento para ambos.
Gráficos de efeitos principias para Tempo de Pega
(dados da média)
350
Tipo de Pigmento
Concentração
Médias, em min.
340
330
320
310
300
290
280
N
V
4
8
12
16
Figura 6-41 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”.
122
Gráficos de Interação para Tempo de Pega
(dados da média)
400
Tipo de
Pigmento
N
V
Médias, em min.
375
350
325
300
275
250
4
8
12
16
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-42 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “tempo de pega”.
Para averiguar as observações gráficas, o teste t de Student de dados pareados foi
realizado entre os tempos de pega para cada pigmento. Os resultados estão apresentados na
Tabela 12-24 (ANEXO B).
Por meio do teste t foi possível constatar com 90% de significância que existiram
diferenças significativas entre os tipos de pigmento com relação ao tempo de pega final das
argamassas. Para ambas as concentrações, as argamassas com o pigmento vermelho
apresentaram tempo de pega final maiores do que aquelas com pigmento natural.
O ensaio de Absorção de Água foi feito nos pigmentos (ABNT, 2001) e os resultados
indicaram que o pigmento natural (N) absorve menos água do que o vermelho (V),
praticamente a metade, apresentando os valores de 13% e 27%, respectivamente. Desta forma,
as argamassas confeccionadas com o pigmento vermelho apresentam menos água livre para as
reações iniciais de hidratação responsáveis pelo início de pega, acontecerem (formação da
etringita - Equação 3-1) retardando a seu início.
Os dados obtidos com a densidade do produto solidificado foram analisados por meio
da ANOVA (Teste de Levene p= 0,470 para α=0,05 e análise de resíduos) e os resultados
estão apresentados na Tabela 12-25 (ANEXO B).
Por meio da ANOVA observou-se que os dois fatores principais e a interação entre
eles foram significativos para a densidade do produto. Em geral, as argamassas com pigmento
vermelho tiveram maiores valores de densidade do produto e o crescimento da concentração
favoreceu esse aumento, como pode ser visto por meio dos gráficos dos efeitos principais
apresentados na Figura 6-43.
123
Gráficos dos efeitos principais para Densidade do produto
(dados médios)
Tipo de pigmento
Concentração
Médias, em m.g-3
2,00
1,98
1,96
1,94
1,92
1,90
N
V
4
8
12
16
Figura 6-43 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto”.
O gráfico de interação entre os fatores está apresentado na Figura 6-44. Notou-se que
para ambos os pigmentos existiu a mesma tendência de aumentar a densidade com o aumento
da concentração de pigmento.
Gráfico de interação para a Densidade do produto
(dados da média)
Média, em g.cm-3
2,05
Tipo de
pigmento
N
V
2,00
1,95
1,90
1,85
4
8
12
16
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-44 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade do produto”.
Para verificar as observações retiradas dos gráficos, o teste de Tukey foi realizado e os
resultados estão apresentados na Tabela 12-26 (ANEXO B). O asterisco expressa
significância ao nível de 10%. Os resultados indicaram que os produtos mais densos foram
aqueles com 16% da massa de cimento e os menos densos foram confeccionados com 4%,
124
tanto para o pigmento natural quanto para o vermelho. Os outros resultados não foram
diferentes entre si.
Componentes finos e ultrafinos com formato esférico, como pigmentos, podem
facilitar o auto-adensamento e garantir uma melhor compactação e preenchimento dos vazios
existentes entre os grãos, aumentando ainda mais a densidade desses materiais. O conceito de
alta densidade de empacotamento, recentemente redescoberto, é um parâmetro chave para a
obtenção de materiais cimentícios de melhorar desempenho (OLIVEIRA et al., 2000). A ideia
por trás desse conceito é a tentativa de reconstrução de uma rocha sólida a partir de elementos
que possuem granulometrias complementares (STROEVEN e STROEVEN, 1999).
A RC, aos 28 dias, também foi analisada por meio da ANOVA (Tabela 12-27 e Figura
12-20, ANEXO B). Os dados obtidos sem pigmento foram analisados juntamente com
aqueles com pigmento e os resultados indicaram que tanto os fatores principais quanto a
interação entre eles foram significativas com 90% de nível de significância. Foi possível
constatar, por meio do Gráfico de Interação (Figura 6-45), que o aumento da quantidade de
pigmento aumenta a RC, aos 28 dias, mais particularmente para o pigmento vermelho.
Gráfico de Interação para RC (28 dias)
(dados da média)
Tipo de
pigmento
N
V
18
Médias, em MPa
17
16
15
14
13
12
4
8
12
16
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-45 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “resistência à compressão”.
O teste de Tukey foi realizado para comparar as médias, duas as duas, da resistência e
os resultados estão apresentados na Tabela 12-28 (ANEXO B). Por meio deles foi verificado
que a média das RC, aos 28 dias, para os produtos com 16% de pigmento vermelho foi a
maior comparada às outras composições, com exceção daquelas com 8% de pigmento tanto
125
natural quanto vermelho. Pelo teste também foi possível constatar que produto com 4% de
pigmento natural foi aquele que apresentou menor valor de RC.
O pigmento natural é um resíduo proveniente da etapa de deslamagem do
beneficiamento do itabirito e o pigmento vermelho é obtido por meio do tratamento térmico
desse resíduo. Existe um trabalho de Tese de Doutorado pela REDEMAT, sendo realizado
pelo aluno Paulo Henrique de Souza Tavares, mostrando que a perda de umidade e as
mudanças de fase (goethita/hematita – caulinita/metacaulinita) provocadas pelo aquecimento
do resíduo, evitam a aglomeração entre as partículas. Isso indica que o tratamento térmico
pode facilitar a dispersão do pigmento no meio. Portanto, além do fator empacotamento, que
pode desenvolver produtos cimentícios de alta resistência e de alto desempenho, uma melhor
dispersão entre as partículas também é importante para melhorar o desempenho mecânico do
material gerado (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Os resultados indicaram que ao utilizar o
pigmento vermelho foram obtidos produtos com melhor desempenho mecânico quando
comparados com o pigmento natural, devido à sua melhor dispersão no meio.
Os resultados da ANOVA (teste de Levene p = 0,933) para a resposta “Índice de
vazios” estão apresentados na Tabela 12-29 (ANEXO B).
Segundo os dados da ANOVA, nenhum dos efeitos foi significativo, com 90% de
nível de significância. Ou seja, o índice de vazios foi praticamente equivalente para todas as
composições de pigmento nas argamassas. Analisando o Gráfico de Interação para esta
resposta (Figura 6-45), nota-se que em geral o índice de vazios diminui com o aumento da
concentração de pigmento, o que pode ser explicado devido ao fator empacotamento. No
entanto, para o pigmento natural houve um aumento repentino dessa resposta para
concentrações acima de 12%. Como explicado anteriormente, o estado de dispersão das
partículas também deve ser considerado quando se busca um empacotamento máximo.
Dispersão inadequada de partículas (formação de aglomerados) pode alterar a curva de
distribuição granulométrica inicialmente prevista, aumentando o diâmetro mínimo efetivo da
composição e, assim, reduzindo a densidade de empacotamento e aumentando o índice de
vazios (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Portanto, aglomerados formados equivalem a
partículas vazias que originam poros na microestrutura, justificando este aumento repentino
no caso do pigmento natural, quando a sua concentração estava a 12%.
126
Gráfico de interação para Índice de Vazios
(dados da média)
22,25
Tipo de
Pigmento
N
V
Médias, em %
22,00
21,75
21,50
21,25
21,00
20,75
20,50
4
8
12
16
Concentração, em %m de cimento
Figura 6-46 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “índice de vazios”.
Para confirmar este resultado, foi realizado o teste de Tukey, que está apresentado na
Tabela 12-30, ANEXO B.
O teste de Tukey confirmou os resultados da ANOVA, em que não há diferenças
significativas para o índice de vazios entre as médias analisadas, com 90% de confiança.
Para todos os ensaios realizados com o pigmento, foram feitos o teste de igualdade de
variâncias (teste de Levene) e a análise dos gráficos de resíduos para verificar se os
pressupostos da ANOVA eram atendidos e, com exceção daqueles da viscosidade, a análise
da variância pôde ser aplicada em todos os outros casos.
Segundo LEE et al (2003), é recomendado que a razão de pigmento-cimento em
concreto seja menor que 4%. No trabalho citado também foram utilizados dois pigmentos,
denominados óxido de ferro marrom e óxido de ferro, e os resultados indicaram que os
maiores valores de resistência à flexão foram para o concreto com 6-8% de pigmento óxido de
ferro marrom e com 4% pigmento de óxido de ferro. Apesar de o tipo de ensaio de resistência
e de o material serem diferentes daqueles utilizados no presente trabalho, notou-se que a
quantidade de pigmento incorporada nas argamassas para obter valores mais elevados de
resistência foi praticamente o dobro, ou seja, 16%.
Não era objeto deste trabalho caracterizar os pigmentos quanto às suas propriedades
físicas, químicas e morfológicas. Como já citado anteriormente, existe uma Tese de
Doutorado em andamento, que está efetivando esses estudos.
127
6.4 Testes de Reprodutibilidade
Para verificar se os ensaios realizados em laboratório (Lab) reproduziam aqueles em
planta piloto (PP), foram confeccionadas argamassas, em duplicata - Lab7 e Lab8; PP7 e PP8
- de uma mesma composição e moldados blocos intertravados com comprimento, largura e
altura em concordância com o estabelecido pela norma da ABNT “Peças de concreto para
pavimentação”(ABNT, 1987b). Estão apresentados na Tabela 6-27 a foto da forma de
polipropileno utilizada, algumas especificações e uma ilustração do bloco obtido.
Tabela 6-27 - Aspectos e especificações da forma de polipropileno e do produto obtido.
Forma de
prolipropileno
Algumas especificações
Bloco
Dimensões
(cm)
Peças por m2
Volume (dm3)
24x10x6
42
1,5
Para o ensaio de reprodutibilidade, foram realizados os ensaios de viscosidade e
densidade da argamassa fresca e densidade e RC do produto, sendo que, para a RC, foram
realizados ensaios tanto nos blocos quanto em corpos de prova confeccionado com mesmas
argamassas, apenas para controle. Os resultados obtidos nestes ensaios estão dispostos na
Tabela 6-28.
Para comparação dos resultados de viscosidade entre laboratório e planta piloto, não
foi possível utilizar a ANOVA, pois o teste de igualdade de variâncias indicou
heterogeneidade entre elas (Teste de Levene com p valor = 0,00). Portanto, foi realizado o
teste não paramétrico de Kruskal Wallis, com 95% de confiança, para comparação dos dados
tanto entre tipo (Lab e PP) quanto entre a ordem (7 e 8) de realização do ensaio. Os resultados
estão apresentados nas Tabela 12-31 e Tabela 12-32 (ANEXO B). O Gráfico de Interação
para esta resposta está apresentado na Figura 6-47.
128
Tabela 6-28 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas
ou produto, dos ensaios de reprodutibilidade.
Argamassa Fresca
Densidade
(g cm-3)**
Densidade
(g cm-3)***
RC, aos 28 dias
Corpo de prova
(MPa)
***
RC, aos 28 dias
Blocos
(MPa)****
7
3,8 ± 0,2
2,05 ± 0,06
1,977 ± 0,014
14,61 ± 0,25
11,00 ± 3,01
8
15,9 ± 0,6
1,99 ± 0,06
1,917 ± 0,008
13,30 ± 0,58
9,107 ± 1,656
436 ± 74
2,18 ± 0,06
2,162 ± 0,007
22,25 ± 2,70
16,86 ± 8,38
171 ± 14
2,12 ± 0,06
2,110 ± 0,011
21,02 ± 2,26
17,19 ± 2,19
Ordem
Laboratório
(Lab)
Viscosidade
(Pa.s)*
Tipo
PlantaPiloto
(PP)
Produto
7
8
*Média de 10 medidas.
**Média de 2 medidas.
***Média de 4 medidas.
****Média de 6 medidas.
A análise dos resultados sugeriu que as viscosidades foram iguais entre as ordens 7 e
8, mas diferentes entre os tipos laboratório e a planta piloto, indicando que houve
repetitividade entre os ensaios, mas não reprodutibilidade entre o laboratório e a planta piloto
para essa resposta.
Gráfico de Interação para Viscosidade
(dados da média)
500
T ipo
Lab
PP
Média, em Pa.s
400
300
200
100
0
7
8
Ordem
Figura 6-47 – Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “viscosidade”.
129
A densidade da pasta foi analisada por meio da ANOVA e os resultados estão
apresentados na Tabela 12-33 (ANEXO B). Por meio dos resultados ficou evidenciado que os
fatores principais foram significativos, ou seja, os resultados entre a ordem 7 e 8 e o tipo Lab
e PP foram diferentes quando comparados entre si, sendo o segundo mais significativo (Lab e
PP). Pelo Gráfico de Interação (Figura 6-48) foi possível comprovar esta diferença. As duas
curvas estão bem inclinadas (diferença significativa na ordem 7 e 8) e estão bem afastadas
(diferenças entre Lab e PP).
Gráfico de Interação para Densidade da pasta
(dados da média)
Média, em g.cm-3
2,20
T ipo
PP
Lab
2,15
2,10
2,05
2,00
7
8
Ordem
Figura 6-48 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade da pasta”.
A densidade do produto também foi analisada pela a ANOVA (Teste de Levene α =
0,551) e os resultados estão apresentados na Tabela 12-34 (ANEXO B).
Semelhante à interpretação dada para a densidade da pasta, apenas os fatores
principais ordem e tipo foram significativos para a resposta densidade do produto indicando
que eles não podem ser analisados separadamente. O Gráfico de Interação está apresentado na
Figura 6-49.
130
Gráfico de Intreação para Densidade do produto
(dados da média)
T ipo
Lab
PP
Média, em g.cm-3
2,15
2,10
2,05
2,00
1,95
1,90
7
8
Ordem
Figura 6-49 – Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “densidade do produto”.
Para comparação entre os resultados da RC aos 28 dias entre laboratório e planta
piloto, não foi possível utilizar a ANOVA, pois o teste de igualdade de variâncias indicou
heterogeneidade entre elas (Teste de Levene com p valor = 0,021). Portanto, foi realizado o
teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, com 95% de confiança, para comparação dos dados
tanto entre tipo (Lab e PP) quanto entre a ordem (7 e 8) de realização do ensaio. Os resultados
estão apresentados nas Tabela 12-35 e Tabela 12-36 (ANEXO B).
Os resultados indicaram que para o fator “ordem” esses não diferiram, concluindo que
os ensaios apresentaram repetitividade. No entanto, para o fator “tipo” os resultados foram
diferentes, ou seja, não foi possível repetir em planta piloto o que foi realizado em laboratório.
Os Gráficos de Efeitos Principais e de Interação estão apresentados nas Figura 6-50 e Figura
6-51 e representaram graficamente os resultados acima interpretados.
131
Gráficos de Efeitos Principais para RC aos 28 dias
(dados da média)
Tipo
Ordem
17
Médias, em MPa
16
15
14
13
12
11
10
Lab
PP
7
8
Figura 6-50 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “resistência à compressão aos 28
dias”.
Gráfico de Interação para RC aos 28 dias
(dados da média)
18
T ipo
Lab
PP
17
Média, em MPa
16
15
14
13
12
11
10
9
7
8
Ordem
Figura 6-51 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e
concentração para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.
Uma possível explicação para a não reprodutibilidade entre os ensaios em laboratório
e em escalo piloto está no fato de que os resíduos eram diferentes, pois não apresentavam os
mesmos teores de umidade. No laboratório, o resíduo tinha menos que 0,1% de umidade,
enquanto que na planta piloto esse estava com aproximadamente 12%, ou seja, acima da
umidade crítica (1,70% umidade) conforme apresentado no item 6.2.5 (página 82). Segundo
Haucz et. al. (2011) testes de reprodutibilidade devem ser realizados com a mesma amostra.
Quando os ensaios em escala piloto foram realizados, não se tinha conhecimento do
coeficiente de inchamento médio, CIM, e que este deveria ter sido utilizado no cálculo do
volume de agregado úmido, quando o material se encontrasse com umidade igual ou superior
à umidade crítica. Assim, a quantidade de resíduo utilizada em escala piloto foi, na verdade,
132
1,28 vezes menor (valor correspondente ao CIM) do que realmente deveria ser, resultando em
diferenças tão significativas quando comparados entre si.
Outra explicação para a não reprodutibilidade pode estar relacionado com o sistema de
mistura das argamassas utilizado em cada situação. No laboratório foi utilizado misturador
com o auxílio de pás e na planta piloto utilizou-se betoneira que mistura por queda devido à
ação da gravidade. Segundo Reis et. al. (2002), o sistema de mistura deve ser bem estudado,
pois este pode influenciar na homogeneidade do produto cimentado.
Os blocos apresentaram RC entre 9 e 17MPa. É importante enfatizar que durante o
processo de confecção dos blocos, apenas a vibração da argamassa foi realizada para acelerar
a liberação de vapor d’água que é formado durante as reações de hidratação do cimento. Um
aumento significativo da RC destes blocos pode ser conseguido utilizando o processo da
vibrocompacatação.
6.5 Caracterização dos Superplastificantes - SP
Os resultados das técnicas químicas e analíticas utilizadas para caracterizar os dois
superplastificantes (SP) utilizados neste trabalho estão apresentados a seguir. Foram
realizadas análises físico-químicas, elementares e estruturais.
6.5.1 Caracterização físico-química
As características físico-químicas dos SP, tais como a cor, % de sólidos, o pH, a massa
específica e a viscosidade estão apresentadas na Tabela 6-29.
Tabela 6-29 – Caracterização físico-química dos SP
Tipo de SP
SP 20HE
SP 5700
Cor
Amarelo
claro
Castanho
escuro
% Sólidos
pH
Massa específica
(Kg.L-1)
Viscosidade
(Pa.s)
41,08
4,76
1,08
12 x 10-3
36,94
6,15
1,09
10 x 10-3
A densidade e o pH especificados no Manual Técnico de Produtos da Sika (2007) para
estes superplastificantes apresentaram-se semelhantes aos apresentados na Tabela 6-29, ou
133
seja, pH entre 4 e 5 e densidade de 1,00 a 1,15g.cm-³ para o SP 20HE e pH entre 5 e 7 e
densidade de 1,08 a 1,11g.cm-³ para o SP 5700. As outras características não foram
mencionadas nesse Manual.
Para a viscosidade, foi possível perceber que o SP 20HE é mais viscoso que o outro, o
que pode ser um indicativo de que o primeiro apresente cadeias poliméricas mais longas e
menos ramificadas que o segundo.
6.5.2 Composição Química
A composição química determinada por técnicas de Absorção Atômica e
Fluorescência de Raios X para todos os SP está apresentadas na Tabela 6-30.
Por meio dos resultados, pôde-se deduzir devido ao elevado teor de orgânico volátil
que ambos os SP são de natureza orgânica. Os aditivos também apresentaram certa
quantidade de enxofre, sendo aproximadamente sete vezes maior para SP 5700, o que
justificaria sua coloração marrom. Em aditivos dessa natureza, o enxofre apresenta-se na
forma sulfonada (grupos sulfônicos – SO3-), localizados nos finais das ramificações,
associados com algum íon metálico (K+, por exemplo) e competindo com os grupamentos
carboxílicos – COOH (YAMADA, TAKAHASHI, et al., 2000). A estrutura de um SP com
multicadeias laterais pode ser representado como se segue (Figura 6-52):
FONTE: (WU, GUO, et al., 2007)
Figura 6-52 – Estrutura química de um superplastificante de policarboxilato.
134
Tabela 6-30 – Composição química quantitativa e qualitativa dos SP.
Elementos Analisados SP 20HE
SP 5700
Orgânico Volátil
98%
87,6%
S
1,5%
11%
P
0,36%
0,95%
Si
82 ppm
636 ppm
K
96 ppm
535 ppm
Ca
94 ppm
473 ppm
Fe
24 ppm
60 ppm
Segundo WU et al (2007), superplastificantes com cadeias laterais longas e com
maiores quantidades de grupos sulfônicos são mais eficientes para dispersarem o cimento e,
consequentemente, resultam em argamassas mais fluídas. No presente trabalho, observou-se
experimentalmente que, quando utilizadas as mesmas quantidades dos dois SP nas argamassas
frescas (Ensaios com Superplastificantes), aquelas confeccionadas com o SP 5700
apresentavam-se muito mais líquidas que com o SP 20HE. Este fato ficou mais bem
compreendido após os resultados das análises elementares.
Os íons de Si, K, Ca e Fe foram detectados em ambos SP sendo que, para o 5700,
esses se apresentaram em maiores quantidades.
6.5.3 Caracterização Estrutural
Os espectros de absorção na região do infravermelho obtidos para ambos os aditivos,
apresentados na Figura 6-53, foram muito semelhantes. Assim, não foi possível estabelecer
diferenças significativas entre os superplastificantes com base nesta técnica.
135
100
90
80
60
50
40
Transmitância
70
30
20
10
0
4000 3800 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800
600
400
Número de onda (cm-1)
Figura 6-53 – Espectros de Infravermelho sobrepostos referentes aos aditivos SP 5700, em
preto, e SP 20HE, em vermelho.
Em ambos os espectros, a banda mais larga entre 3.200 e 3.600cm-1 está relacionada
ao estiramento da ligação O-H da água presente nas soluções de diluição preparadas com os
SP e também devido ás hidroxilas dos grupos carboxílicos. Observou-se uma banda próxima à
região de 2.900cm-1 correspondente ao estiramento da ligação C-H de alcano e outra em
1.450cm-1 que indica deformação da mesma ligação. O espectro do SP 5700 apresentou maior
quantidade de ruídos devido ao procedimento experimental de preparo da amostra.
A banda 1.650cm-1 presente em ambos os espectros é referente ao estiramento da
carbonila do ácido carboxílico (C=O), confirmando, portanto, que ambos se tratam de
policarboxilatos, em concordância com o fabricante.
A absorção em 1.250cm-1 está relacionada à presença de éster e aquela em 1.100cm-1
corresponde ao estiramento da ligação C-S de compostos sulfurados, provavelmente
relacionado aos grupos sulfônicos presentes nas cadeias laterais em ambos os SP.
Portanto, foi possível verificar pelos espectros de IV que em ambos os aditivos há
presença de grupos carboxílicos, sulfônicos e ésteres.
Os espectros de RMN tanto de 13C quanto de 1H para ambos os SP estão apresentados
nas figuras a seguir (Figura 6-54, Figura 6-55, Figura 6-56 e Figura 6-57).
136
Figura 6-54 - Espectro de 13C para o superplastificante 20HE.
Figura 6-55 - Espectro de 13C para o superplastificante 5700.
137
Figura 6-56 - Espectro de 1H para o superplastificante 20HE.
Figura 6-57 - Espectro de 1H para o superplastificante 5700
138
Pela análise dos espectros de RMN foi possível verificar presença de anel aromático
no aditivo 5700 (Figura 6-55 e Figura 6-57), o que também justificaria sua coloração marrom.
Devido à grande quantidade de ruídos no espectro de IV na região de aromáticos para este
aditivo (aprox. 3.050cm-1), não foi possível inferir esta informação em seu espectro mostrado
na Figura 6-53. O sinal do H da hidroxila pertencente ao grupamento carboxílico também foi
verificado no espectro de H1 para o aditivo 5700, mas não para o 20HE (Figura 6-56). Isto
pode ter acontecido devido ao impedimento estérico causado pela presença do anel,
dificultando a formação da ligação de hidrogênio com a água e deixando o H do grupo
carboxílico mais livre, permitindo o aparecimento do seu sinal. Como no 20HE não foi
observada presença de anel aromático (Figura 6-54), o sinal de H dos carboxilatos nesse
aditivo não apareceram, pois não há nada que os impeça de fazerem ligação de H com a água.
Devido ao volume dos anéis aromáticos, a presença desses grupamentos nas estruturas
dos compostos contidos no SP 5700 justifica sua melhor utilização em pequenas quantidades
para dispersarem as partículas de cimento. Os aditivos superplastificantes devem ser
utilizados em dosagens apropriadas caso se deseje evitar efeitos secundários, os quais podem
resultar em perdas rápidas e irrecuperáveis por abatimento, grande retardamento da pega e
segregação severa (PRINCE et al., 2002).
Portanto, a eficiência do superplastificante não está condicionada apenas por sua
compatibilidade com o cimento, pelas técnicas de mistura ou pela metodologia de
incorporação, mas também por sua correta dosagem e por uma total compreensão de todas as
vantagens que podem ser obtidas com o seu uso. A presença de moléculas orgânicas na
interface sólido-líquido pode inibir a nucleação e o crescimento dos cristais durante a
hidratação do cimento e seu excesso pode fazer com que o meio fique saturado, atrapalhando
nas reações de hidratação do cimento. Essa explicação justificaria a queda na RC dos corpos
de prova quando a concentração de SP 5700 aumentava, como apresentados no item Ensaios
com Superplastificantes, Figura 6-38.
139
7
CONCLUSÕES
Após o desenvolvimento desse trabalho, foi possível concluir que:
• O resíduo utilizado foi classificado como Classe IIB (Não perigoso – Inerte), por não
ter nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de
potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor. Além disso, o
resíduo não é corrosivo nem reativo.
• Com relação à granulometria, o resíduo ficou fora da definição de agregado miúdo e
apresentou módulo de finura abaixo da zona utilizável inferior para agregado miúdo definido
em Norma. Portanto, o resíduo foi classificado como areia fina e agregado leve e estudos
prévios de dosagem tiveram que ser realizados para comprovar sua aplicabilidade.
• A análise geral do resíduo arenoso por DRX revelou a presença de quartzo e hematita.
Nas frações granulométricas do resíduo analisadas separadamente, observou-se a presença
apenas de quartzo naquelas que ficaram retidas na peneira com abertura igual e maior que
0,149mm (100#) e nas frações retidas nas peneiras com abertura igual menor a 0,105mm
(150#), notou-se também a presença de hematita.
• Por meio da análise por AAN verificou-se que resíduo possui grande quantidade de
ferro, praticamente 14%, que se encontra predominantemente na forma de hematita. O
restante da massa foi basicamente sílica, que também é abundante em areias naturais.
• A imagem por MEV mostrou que os grãos do resíduo apresentam alto grau de
esfericidade, grau de arredondamento predominantemente subanguloso e superfície
predominantemente rugosa, conferindo a ele uma característica bastante abrasiva e, em
concordância com o ensaio granulométrico, baixa granulometria.
• A composição elementar feita por EDS no resíduo mostrou que os grãos de tonalidade
mais escura e de menor tamanho presentes na imagem apresentaram alto teor de ferro
(provavelmente grãos de hematita) e os grãos de tonalidade mais clara que os outros
indicaram maior teor de silício sendo, provavelmente, grãos de quartzo.
• No estudo da “densidade da argamassa fresca”, verificou-se que as argamassas
confeccionadas com cimento CP V e traço de 1:2,5 apresentaram maiores valores e
comparando-se apenas o traço e o a/c, àquelas confeccionadas com traços 1:2 e a/c de 0,80
também foram as que apresentaram maiores valores, indicando que estes pares de fatores não
devem ser avaliados separadamente.
140
• Para a “viscosidade”, concluiu-se que ela não é afetada nem pelo a/c nem pelo tipo de
cimento, porém é afetada pelo traço, indicando que apenas a quantidade de resíduo altera
significativamente esta propriedade.
• Para o estudo do “tempo de pega” concluiu-se que apenas o cimento afeta esta
propriedade, sendo menor para o CP V. Esta foi uma importante informação para a escolha do
tipo de cimento a ser utilizado em escala industrial, já que o tempo para liberação do produto
deve ser o mais curto possível.
• No estudo dos “índices de vazio”, observou-se que todas as respostas obtidas com o
cimento CP II apresentaram valores sempre superiores concluindo, portanto, que para este
tipo de cimento os a/c avaliados podem não ser adequados por gerar produtos muito porosos.
Para o fator “traço”, não houve diferença significativa na porosidade.
• Os maiores valores de densidade de produto foram para o traço 1:2 e a/c 0,80, para
ambos os cimentos. Já para a RC, pode-se concluir que a argamassa confeccionada com o
cimento CP V, com a/c de 0,75 e o traço 1:2 apresentou maior valor de RC aos 7 dias e para a
mesma resposta aos 28 dias foi necessário maior quantidade de água para obter um maior
valor de RC, ou seja, a composição que apresentou melhor desempenho foi àquela com a/c de
0,80.
• Para as argamassas com idade de 90, 150 e 300 dias concluiu-se que, com o passar do
tempo, apenas o traço é expressivo para RC, sendo que menores valores de traço resultam em
argamassas com maiores resistências à compressão. Já aos 300 dias, não há diferença
significativa entre as oito composições de argamassa, indicando que, após este tempo, as
reações de hidratação do cimento que originam em produtos que aumentam a RC
praticamente se cessaram e já não há mais influenciada dessa resposta para nenhum dos três
fatores estudados.
• No estudo de comparação entre os valores de RC aos 7 e 28 dias para as argamassas
confeccionadas com tipos de cimento diferentes constatou-se, com 90% de confiança, que a
RC aumenta significativamente dos 7 aos 28 dias para argamassas confeccionadas com CP II
e quase não há diferença para àquelas confeccionadas com CP V. Portanto, concluiu-se que o
uso do cimento CPV ARI é o mais indicado para blocos de pavimentação, já que o produto
deve sair do estoque em menor tempo (geralmente 7 dias) com RC mais elevada.
• Nos ensaios com superplastificantes, os valores de viscosidade foram menores para as
argamassas feitas com o SP 5700, indicando que esse foi mais efetivo na redução da taxa de
hidratação do cimento e deixando, portanto, maior quantidade de água livre, aumentando a
141
fluidez. As argamassas sem SP e com a concentração de 0,9% da massa de cimentos foram as
que apresentaram maiores valores de densidade enquanto frescas e o tempo de pega entre os
dois SP não foram diferentes quando comparados entre si.
• Para a densidade do produto, foi constatado que a concentração de SP foi significativa
para ambos os SP. Os maiores valores foram para aqueles produtos com 0,3% e 0,9% de SP.
Ao comparar os dois SP nas mesmas concentrações, foi evidenciado que para a concentração
de 0,9% tanto faz utilizar um ou outro e a baixas concentrações (0,3%) os produtos
confeccionados com SP 5700 apresentaram valores mais elevados.
• Para os resultados de RC, aos 28 dias, verificou-se que os fatores não podem ser
avaliados separadamente, pois para cada tipo de SP existiu uma concentração ideal que
aumentou a RC aos 28 dias. Enquanto para o SP viscocrete 20HE a RC foi maior à 0,9%m de
cimento, para o viscocrete 5700 a concentração de 0,3% foi aquela que apresentou maior
valor. Este é um resultado importante para o estudo da viabilidade econômica, que dará
continuidade ao presente trabalho, já que o aditivo é o insumo mais oneroso para fabricação
desses produtos. Para os ensaios com pigmento, os resultados indicaram que, em geral, as
argamassas apresentaram-se experimentalmente mais viscosas que quando confeccionadas
sem pigmento. Para os resultados dessa resposta e para aqueles da densidade da pasta, não
existiram diferenças significativas quanto ao tipo de pigmento utilizado, mas sim quanto à
quantidade. Já para o tempo de pega final foi possível constatar que há diferenças
significativas entre os tipos de pigmento, sendo que esta resposta foi sempre mais elevada
para as argamassas que continham pigmento vermelho. Como esse pigmento absorve o dobro
de água quando comparada ao pigmento natural (N), houve um déficit de água para as reações
iniciais de hidratação acontecerem, retardando o início de sua pega.
• Para a densidade do produto, em geral, as argamassas com pigmento vermelho
apresentaram valores mais elevados. Os produtos mais densos foram aqueles com 16% de
pigmento e os menos densos com 4% para ambos os pigmentos.
• Com estes resultados, ficou indicado que o uso do pigmento pode vir a melhorar as
propriedades físicas do produto final, já que com o aumento do sua concentração houve
também aumento na densidade final desses produtos. O conceito de densidade de
empacotamento e de granulometria complementar com o uso de componentes finos e
ultrafinos com formato esférico, facilitando o auto-adensamento do material e garantindo uma
melhor compactação e preenchimento dos vazios existentes entre os grãos, foi conseguido
nesses materiais cimentícios com o uso de pigmentos.
142
• Além da densidade final, o aumento na quantidade de pigmento também melhorou a
RC do produto, mais particularmente para o pigmento vermelho. Ficou evidenciado neste
trabalho que o seu uso melhora tanto o aspecto físico do produto quando seu desempenho.
• O ensaio de Absorção de Água também foi realizado nos pigmentos e os resultados
indicaram que o pigmento natural (N) absorve menos água do que o vermelho (V). Isto foi um
indicativo para algumas respostas - tempo de pega, densidade do produto e RC - apresentarem
resultados diferentes quando esses pigmentos foram comparados. Os resultados foram
superiores para todas essas respostas citadas quando o pigmento vermelho foi utilizado.
• O índice de vazios foi praticamente equivalente para todas as composições de
pigmento nas argamassas. Em geral, ele diminui com o aumento da concentração de
pigmento, comprovando mais uma vez que o seu uso melhora o desempenho dos produtos e
que o conceito de uma alta densidade de empacotamento é um parâmetro chave na obtenção
de materiais cimentícios de ultra-alto desempenho.
• Para os ensaios de reprodutibilidade, verificou-se que para todas as respostas
estudadas houve repetitividade entre os resultados, mas não houve reprodutibilidade quando
comparados entre laboratório e planta piloto. Uma possível explicação para isso foi ao fato de
que o resíduo utilizado na planta piloto apresentava teor de umidade superior à umidade
crítica. Por isso, a quantidade de resíduo utilizada em escala piloto foi, na verdade, 1,28 vezes
menor do que realmente deveria ser. Outra explicação para a não reprodutibilidade pode estar
relacionado com o sistema de mistura das argamassas em cada situação. No laboratório
utilizou-se misturador com pás e, na planta piloto, betoneira que mistura por queda devido à
ação da gravidade.
• Os blocos apresentaram RC entre 9 e 17MPa. É importante enfatizar que durante o
processo de confecção dos blocos, apenas a vibração da argamassa foi realizada para acelerar
a liberação de vapor d’água que é formado durante as reações de hidratação do cimento. Um
aumento significativo da RC destes blocos pode ser conseguido utilizando o processo da
vibrocompacatação.
• Quanto às características físico-químicas dos SP utilizados nas argamassas, eles
apresentaram semelhanças quanto às características especificadas no Manual Técnico de
Produtos da Sika. Para a viscosidade, foi possível perceber que o SP 20HE é mais viscoso que
o 5700, o que pode ser um indicativo de que o primeiro apresente cadeias poliméricas mais
longas e menos ramificadas que o segundo.
143
• Devido ao elevado teor de orgânico volátil, pôde-se concluir que ambos SP são de
natureza orgânica. Os aditivos também apresentaram certa quantidade de enxofre, sendo
aproximadamente sete vezes maior para o SP 5700, o que explicaria sua diferença de cor.
Segundo a literatura, superplastificantes com cadeias laterais longas e com maiores
quantidades de grupos sulfônicos são mais eficientes para dispersarem o cimento.
• Foi possível verificar pelos espectros de IV que em ambos os aditivos há presença de
grupos carboxílicos, sulfônicos e ésteres, mas não foi possível evidenciar diferenças entre
eles.
• Pela análise dos espectros de RMN, verificou-se presença de anel aromático no aditivo
5700. Portanto, devido ao volume desses anéis, sua presença como ramificações nas
estruturas dos compostos presentes no SP 5700 justificaria seu melhor desempenho em
menores quantidades, como mostraram os resultados.
• A eficiência do superplastificante não está condicionada apenas à sua compatibilidade
com o cimento, pelas técnicas de mistura ou pela metodologia de incorporação, mas também
por sua correta dosagem e por uma total compreensão de todas as vantagens que podem ser
obtidas com o seu uso.
Portanto, foi possível estudar e avaliar as propriedades da argamassa confeccionadas
com o resíduo fornecido pela Samarco Mineração, tanto em laboratório quanto em planta
piloto, e concluir que é tecnicamente viável produzir blocos intertravados para pavimentação
de qualidade utilizando o resíduo da exploração do itabirito como agregado.
144
8
PROPOSTAS FUTURAS
Para propostas futuras, pretende-se:
•
Repetir os ensaios de reprodutibilidade com o volume de resíduo corrigido.
•
Realizar ensaios para verificar influências do sistema de misturas nas propriedades das
argamassas.
•
Realizar testes de pavimentação, em concordância com as normas relacionadas.
•
Determinar o coeficiente de permeabilidade do pavimento.
•
Fazer estudos de viabilidade econômica para produção de blocos intertravados
utilizando o resíduo como agregado.
145
9
PUBLICAÇÕES TÉCNICAS E CIENTÍFICAS
•
Publicação Técnica ou Tecnológica
1. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico n° RC-SEGRE-03/2011)
Cimentação do Resíduo de Exploração do Itabirito, 2011.
Referência: Contrato CNEN/CDTN Nº 011756-353-10; Proposta nº CDTN-02/10 Rev.: 03
2. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico n° RC-SEGRE-01/2011)
Estudo Preliminar do Resíduo de Exploração do Itabirito, 2011.
Referência: Contrato CNEN/CDTN Nº 011756-353-10; Proposta nº CDTN-02/10 Rev.: 03
3. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico)
Projeto para aproveitamento dos resíduos da Samarco – Produtos cimentícios, 2008.
Referência: Projeto “Aproveitamento do Rejeito do Processo de Concentração de Minério de
Ferro da Samarco Mineração – Tecnologia Ambiental”
•
Artigos Completos Publicados em Revistas e Anais de Congressos
1. FREIRE, C.B., CUCCIA,V., SANTOS, T.O.,TELLO, C.C.O., LAMEIRAS, F.S.,
ROCHA, Z.
Radioactivity assessment of pavement blocks made with itabirite ore waste. International
Revista Brasileira de Pesquisa e Desenvolvimento, Número 3, Volume 13. 2012.
2. FREIRE, C.B., PEREIRA JÚNIOR, S. S., TELLO, C. C. O., LAMEIRAS, F.S.
A influência do tipo de agregado e do cimento na resistência a compressão de
argamassas preparadas com resíduo de mineração e areia de rio. 55° Congresso
Brasileiro de Cerâmica – CBC 2011, Porto de Galinhas.
3. MELO, V.A.R.M., FREIRE, C.B., PEREIRA JÚNIOR, S. S., TELLO, C. C. O.,
LAMEIRAS, F.S.
Substituição de agregados miúdos naturais por resíduo arenoso gerado no
beneficiamento do itabirito em argamassas de cimento portland. 55° Congresso Brasileiro
de Cerâmica – CBC 2011, Porto de Galinhas.
4. CARVALHO, S.M.R., FREIRE, C.B., TAVARES, P.H.C.P., LAMEIRAS, F.S.
Utilização do resíduo fino proveniente da exploração do itabirito na produção de
madeira plástica. Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa –
XXIV ENTMME 2011, Salvador.
146
5. PEREIRA JÚNIOR, S. S., FREIRE, C.B., TELLO, C. C. O.
Desenvolvimento de argamassas, contendo resíduos arenosos da mineração, e avaliação
de suas propriedades em ambientes agressivos. Congresso Brasileiro de Engenharia e
Ciência dos Materiais - CBECiMat 2010, Campos do Jordão.
6. PEREIRA JÚNIOR, S. S., FREIRE, C.B., TELLO, C. C. O.
Utilização de resíduo da exploração de minério de ferro em artefatos de cimento. 54°
Congresso Brasileiro de Cerâmica – CBC 2010, Foz do Iguaçu.
7. FREIRE, C. B., TELLO, C. C. O.
The use of analysis of variance to evaluate the influence of two factors – clay and
radionuclide - in the Freundlich Sorption Coefficients. International Nuclear Atlantic
Conference - INAC 2009, Rio de Janeiro.
147
10 REFERÊNCIAS
ABCP. Associação Brasileira de Cimento Portland. Boletim técnico - Guia básico de
utilização
do
cimento
Portland,
2002.
Disponível
em:
<http://www.abcp.org.br./colaborativo-portal/download.php?selected=Cimento#selAnch>.
Acesso em: 25 fevereiro 2011.
ABCP. Manual de pavimento intertravado: Passeio público, São Paulo: ABCP, p. 36,
2010.
ABIQUIM, 2008. Associação Brasileira de Indústria Química. Importações e exportações
brasileiras
-
corantes,
pigmentos
e
branqueadores
ópticos.
Disponível
em:
<http://www.abiquim.org.br/corantes/cor_industria.asp>. Acesso em: 03 abril 2010.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 7211: Agregados - Ensaio de
qualidade de agregado miúdo. Rio de Janeiro, 1987.
ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR 9780: Peças de concreto para
pavimentação - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1987a.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9781: Peças de concreto para
pavimentação - Especificação. Rio de Janeiro, 1987b.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. EB-1763: Aditivos para concreto de
cimento Portland. Rio Janeiro 1992.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7215: Cimento Portland Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1997.
ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR NM 30: Agregado Miúdo Determinação da Absorção de Água. Rio de Janeiro, 2001.
ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR NM 49: Agregado miúdo Determinação de impurezas orgânicas, Rio de Janeiro, 2001.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 248: Agregados Determinação da composição granulométrica, Rio de Janeiro, 2003.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10004: Resíduos Sólidos Classificação, Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004a. 71.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10005: Procedimento para
obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004b. 16.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10006: Procedimento para
obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004c. 3.
148
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10007: Amostragem de Resíduos
Sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004d. 21.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9778: Argamassa e concreto
endurecidos - determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica.
Rio de Janeiro, 2005.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7251: Agregado em estado solto Determinação da massa unitária. Rio de Janeiro, 2006.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6467: Agregados: Determinação
do inchamento do agregado miúdo - Especificações. Rio de Janeiro, 2009.
ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7211: Agregados para concreto Especificação. Rio de Janeiro, 2009.
ABRAFATI,
2010.
Disponível
em:
<http://www.abrafati.com.br/bn_conteudo_secao.asp?opr=94>. Acesso em: 03 abril 2010.
ADLOFF, J. P.; GUILLAUMONT, R. Fundamentals of Radiochemistry. [S.l.]: Boca
Raton: CRC, 1993, 414 p.
AHMED, N. M.; EL-NASHAR, D. E.; ABD EL-MESSIEH, S. L. Utilization of new
micronized and nano-CoO center dot MgO/kaolin mixed pigments in improving the
properties of styrene-butadiene rubber composites. Materials and Design, 32, 2011. 170-182.
ALONSO, M. M. et al. Effect of policarboxylate admixture structure on cement paste
rheology. Materiales de Construcción, 57, 286, Abril-junho 2007, 65-81.
AL-TURAIF, H. Surface coating properties of different shape and size pigment blends.
Progress in Organic Coatings, 65, 2009, 322-327.
ANTONIO, S. G. Aplicação do Método de Rietveld em caracterização estrutural e
nanoestrutural do espinélio Ni1-δCoδFe2O4 preparado por Reação de Combustão.
Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Araraquara, p. 102, 2006.
ASSUNÇÃO, R. M. N. et al. Synthesis, characterization, and application of the sodium
poly(styrenesulfonate) produced from de waste polyestirene cups as an admixture in concrete.
Journal of Applied Polymer Science, 96, Março 2005, 1534-1538.
BALLARINI, N. et al. Phenol methylation over nanoparticulate CoFe2O4 inverse spinel
catalysts: The effect of morphology on catalytic performance. Applied Catalysis A: General,
366, n. 1, 2009, 184-192.
BAO, N. et al. Formation Mechanism and Shape Control of Monodisperse Magnetic
CoFe2O4 Nanocrystals. Chemistry of Materials, n. 21, 2009, 3458-3468.
149
BARBOSA, R. et al. Síntese e Caracterização do Espinélio Zn7Sb2O12 Dopado com Terras
Raras. Revista Matéria, 10, n. 2, 364-369.
BARNETT, J. R.; MILLER, S.; PEARCE, E. Colour and art: A brief history of pigments.
Optics & Laser Technology, 38, 2006, 445-453.
BJORNSTROM, J.; CHANDRA, S. Effect of superplasticiziers on the rhealigical properties
of cement. Materials and Structure, 36, 2003, 685-692.
BLEICHER, L.; SASAKI, J. M. Introdução à difração de raios X em cristais. Universidade
Federal
do
Ceará,
2000.
Disponível
em:
<http://www.fisica.ufc.br/raiosx/download/apostila.pdf>. Acesso em: 07 Novembro 2010.
BLOCOBRASIL. BlocoBrasil. Associação Brasileira da Indústria de Blocos de Concreto,
2004. Disponível em: <http://www.blocobrasil.com.br/pavimento-intertravado.asp>. Acesso
em: 16 Setembro 2011.
BOHN, H. L.; MCNEAL, B. L.; O´CONNOR, G. A. Soil Chemistry. 3ª Edição. ed. New
York: John Wiley & Sons, 2001, 307 p. ISBN 0-471-36339-1.
BONDIOLI, F.; MANFREDINI, T.; OLIVEIRA, A. P. N. D. Pigmentos Inorgânicos: Projeto,
Produção e Aplicação Industrial. Cerâmica Industrial, 3, n. 4-6, 1998.
BUCHER, H. R. E. et al. Associação Brasileira de Cimento Portland. Manual de ensaios
físicos de cimento, São Paulo, 1994.
BUDILOVSKIS, D.; ESHCHENKO, L. S. Mechanism and Products of Thermal Treatment of
Slimes Obtained at Treatment of Wastewaters Using Ferroferrihydrosol. Russian Journal of
Applied Chemistry, 77, 2004, 1510-1514.
BUDILOVSKIS, D.; ESHCHENKO, L. S.; SALONIKOV, V. A. Pigments Based on
Thermally Treated Iron-Containing Slimes. Russian Journal of Applied Chemistry, 83,
2010, 390-394.
BUXBAUM, G.; PFAFF, G. Industrial Inorganic Pigments. 3ª. ed. Weinheim: Wiley-VCH,
2005.
CALLEGARI-JACQUES, S. M. Bioestatística: Princípios e Aplicações. Porto Alegre:
Artmed, 2003.
CAMPOS, A. R. D.; LUZ, A. B. D.; CARVALHO, E. A. D. Tratamento de Minérios. 4ª
Edição. ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2004, 867 p. ISBN 85-7227-204-6.
CANUT, M. M. C. Estudo da Viabilidade do Uso do Resíduo Fosfogesso Como Material
de Construção. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, Programa de Pós
Graduação em Construção Cívil, 2006.
150
CARNEIRO, B. S. et al. Mineralogical and geochemical characterization of the hard kaolin
from the Capim region, Pará, northern Brazil. Cerâmica, 49, 2003, 237-244.
CARROL,
W.
R.;
EISENBERG,
H.
Narrow
molecular
weight
distribution
poly(styrenesulfonic acid). Part I. Preparation, solution properties, and phase separation.
Journal of Polymer Science, Israel, 4, 1966, 599-610.
CASTRO, A. L.; PANDOFELI, V. C. Revisão: Conceitos de dispersão e empacotamento de
partículas para a produção de concretos especiais aplicados na construção civil. Cerâmica,
São Carlos, n. 55, 2009, 18-32.
CAVALCANTE, P. M. T. et al. Colour performance of ceramic nano-pigments. Dyes and
Pigments, 80, 2009, 226-232.
CETESB. Tintas e Vernizes: Guia Técnico Ambiental Tintas e Vernizes - Série P+L. São
Paulo, 2006.
CHANDRA, P. K.; GHOSH, K.; VARADACHARI, C. A new slow-releasing iron fertilizer.
Chemical Engineering Journal, 155, 2009, 451-456.
CHEN, Z. et al. Hydrothermal synthesis and optical property of nano-sized CoAl2O4 pigment.
Materials Letters, 55, 2002, 281-284.
CHO, W.-S.; KAKIHANA, M. Crystallization of ceramic pigment CoAl2O4 nanocrystals
from Co–Al metal organic precursor. Journal of Alloys and Compounds, n. 287, 1999, 8790.
CHRISTIE, R. M. Colour Chemistry. Cambridge: RSC, 2001, ISBN 0-85404-573-2.
CORNELL, R. M.; SCHWERTMANN, U. The Iron Oxides: Structure, Properties,
Reactions, Occurrence and Uses. [S.l.]: VCH Press, 1996, ISBN 3-527-30274-3.
CUNHA, F. O. D.; TOREM, M. L.; D´ABREU, J. C. A Influência do pH na Reologia de
Polpas do Caulim. Revista Escola de Minas, 3, n. 60, 2007, 505-511.
DAMASCENO, E. C. Série Estudos e Documentos: disponibilidade, suprimento e demanda
de minérios para metalurgia. Rio de Janeiro: CETEM; MTC, 2006, ISBN 0103-6319/857227-241-4.
DE CORTE, F. The k0 - standardization method; A move to the optimization of neutron
activation analysis. [S.l.]: [s.n.], 1986, 464 p.
DONDI, M. et al. High-performance yellow ceramic pigments Zr(Ti1-x-ySnx-yVyMy)O-4
(M = Al, In, Y): Crystal structure, colouring mechanism and technological properties.
Materials Research Bulletin, 42, 2007, 64-76.
151
DUARTE, L. A. et al. Aplicações da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e sistema de
energia dispersiva (EDS) no estudo de gemas: exemplos brasileiros. Pesquisa em
Geociências, 30, n. 2, 2003, 3-15.
DUTRA, R. Beneficiamento de minerais industriais. In Anais, 2° ENCONTRO DE
ENGENHARIA E TECNOLOGIA DOS CAMPOS GERAIS: Ponta Grossa, 2008.
ECHARD, J.-P.; LAVEDRINE, B. Review on the characterisation of ancient stringed musical
instruments varnishes and implementation of an analytical strategy. Journal of Cultural
Heritage, 9, 2008, 420-429.
EPIKHIN, A. N.; KRYLOVA, A. V. Preparation of Iron Oxide Pigments for Mineral Paints
from Solid Iron-Containing Waste. Russian Journal of Applied Chemistry, 76, 2003, 20-22.
FELTEN, D. Materiais de Construção. Faculdade Assis Gurgacz, 2009. Disponível em:
<http://www.fag.edu.br/professores/deboraf/Materiais%20de%20Constru%e7%e3o/>. Acesso
em: 28 fevereiro 2011.
FERRARI, G. et al. Influence of carboxylic acid-carboxylic ester ratio of carboxylic acid ester
superplasticiser on characteristics of cement mixtures. 6th CANMET/ACI (Nice), 2000, 505519.
FERREIRA, A. M. Escola Superior de Agrária, 2012. Métodos estatísticos e delineamento
experimental
-
Testes
não
paramétricos.
Disponível
em:
<http://docentes.esa.ipcb.pt/mede/apontamentos/testes_nao_parametricos.pdf>. Acesso em:
23 Abril 2012.
FORTE, S. H. A. C. F. Manual de Elaboração de Tese, Dissertação e Monografia. 4ª
Edição. ed. Fortaleza: UNIFOR, 2004.
FRANÇA, F. C. Relatório de ensaios de cimento CP II E 32. Fábrica de Pedro Leopoldo.
Pedro Leopoldo. 2010a.
FRANÇA, F. C. Relatório de ensaios de cimento CP V ARI. Fábrica de Pedro Leopoldo.
Pedro Leopoldo. 2010b.
FREIRE, C. B. Projeto para aproveitamento dos resíduos da Samarco - Produtos
cimentícios. CNEN/CDTN. Belo Horizonte, 2008.
FURUKAWA, S.; MASUI, T.; IMANAKA, N. Synthesis of new environment-friendly
yellow pigments. Journal of Alloys and Compounds, 418, 2006, 255-258.
GEOSOL, S. L. L. Relatório Técnico de Classificação de Resíduos Sólidos ABNT NBR
10.004:2004. Vespasiano, p. 14, 2010 (RT1000294).
152
GIL, A. C. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 5ª Edição. ed. São Paulo: Atlas, 2007.
ISBN ISBN: 978-85-224-2270-8.
GONI-ELIZALDE, S.; GARCIA CLAVEL, M. E. Thermal-behavior in air of iron
oxyhydroxides obtained from the method of homogeneous precipitation.Part 1. Goethite
samples of varying crystallinity. Thermochimica Acta, n. 124, 1988, 359-369.
GOUVÊA, D.; MURAD, B. B. S. Influence of acid-basic characteristic of Al2O3 or SnO2
surfaces on the stability of ceramic suspensions with commercial dispersants. Cerâmica, 47,
2001, 301.
GOVIN, A.; PESCHARD, A.; GUYONNET, R. Modification of cement hydration at early
ages by natural and heated wood. Cement & Concrete Composites, Saint Etienne, 28, 2006.
12-20.
GUSKOS, N. et al. Photoacoustic, EPR and electrical conductivity investigations of three
synthetic mineral pigments: hematite, goethite and magnetite. Materials Research Bulletin,
37, 2002, 1051-1061.
HALLACK, A. Pavimento Intertravado: Uma solução universal. Revista Prisma, n. 39,
2011.
HANEHARA, S.; KAZUO, Y. Interaction between cement and chemical admixtures from the
point of cement hydration, adsorption behaviour of admixture, and paste rheology. Cement
and Concrete Research, China, 29, 1999, 1159-1165.
HAUCZ, M. J. A.; SELES, S. R.; TELLO, C. C. O. CDTN/CNEN. Determinação de
viscosidade em argamassas de cimento contendo rejeitos, Belo Horizonte, 2008.
HAUCZ, M. J. A.; CALÁBRIA, J.A.A., TELLO, C. C. O., CÂNDIDO, F. D., SELES, S. R.
Evaluation of the cdtn’s cementation facility using the results obtained in two different sizes:
laboratory and facility. International Nuclear Atlantic Conference. Belo Horizonte: INAC,
2011.
HRADIL, D. et al. Clay and iron oxide pigments in the history of painting. Applied Clay
Science, 22, 2003, 223-236.
HYPERLAB-PC. User’s Manual. Budapest: Institute of Isotopes, n. 5, 2002.
IAEA. Certified reference material IAEA/SOIL 7. INTERNATIONAL ATOMIC
ENERGY AGENCY, Vienna: IAEA, 1984.
IBRAM. Mineração e meio ambiente: impactos previsíveis e formas de controle. Belo
Horizonte: Comissão Técnica de Meio Ambiente, 1987, 59 p.
153
IBRAM. Informações e Análises da Economia Mineral Brasileira. Site da IBRAM, 2010.
Disponível em: <http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00000957.pdf>. Acesso em: 11
fevereiro 2011.
IGUAL, E. C. Eco subterraneo. Site da Eco subterraneo, 2009. Disponível em:
<http://www.revolutas.net/documentos/ecologia/carste_e_obras.pdf>.
Acesso
em:
27
fevereiro 2012.
JESUS, C. A. G. Departamento Nacional de Produção Mineral. Site da DNPM, 2011.
Disponível
em:
<https://sistemas.dnpm.gov.br/publicacao/mostra_imagem.asp?IDBancoArquivoArquivo=637
4>. Acesso em: 22 Agosto 2012.
JI, L. et al. CO2 reforming of methane to synthesis gas over sol–gel-made Co/γ-Al2O3
catalysts from organometallic precursors. Applied Catalysis A: General, n. 207, 2001, 247255.
KAEFER, L. F. Considerações sobre a microestrutura do concreto. Notas de aula: Escola
Politécnica, USP, São Paulo, 2000.
KOBAYASHI, T. Pigment dispersion in water-reducible paints. Progress in Organic
Coatings, 28, 1996, 79-87.
KRYSZTAFKIEWICZ, A.; BINKOWSKI, S.; DEC, A. Application of silica-based pigments
in water-borne acrylic paints and in solvent-borne acrylic paints. Dyes and Pigments, 60,
2003, 233-242.
LAMEIRAS, F. S. Proposta detalhada enviada à Samarco - Fase II. Belo Horizonte:
CDTN, 2008.
LAMEIRAS, F. S.; NUNES, E. H. M. Calculation of the Streaming Potential Near a Rotating
Disk with Rotational Elliptic Coordinates. Portugaliae Eletrochimica Acta, Belo Horizonte,
26/4, Março 2008, 369-375.
LAOUTID, F. et al. Flame-retardant action of red phosphorus/magnesium oxide and red
phosphorus/iron oxide compositions in recycled PET. Fire and Materials, 30, 2006, 343358.
LEE, H. S.; LEE, J. Y.; YU, M. Y. Influence of iron oxide pigments on the properties of
concrete interlocking blocks. Cement and Concrete Research, n. 33, 2003, 1889-1896.
LEE, H.-S.; LEE, J.-Y.; YU, M.-Y. Influence of inorganic pigments on the fluidity of cement
mortars. Cement and Concrete Research, 35, 2005, 703-710.
154
LEGODI, M. A.; WAAL, D. The preparation of magnetite, goethite, hematite and maghemite
of pigment quality from mill scale iron waste. Dyes and Pigments, 74, 2007, 161-168.
LELES, L. C. et al. Perfil ambiental qualitativo da extração de areia em cursos d’água.
Árvore, Viçosa, 3, 2005, 439-444.
LIESER, K. H. Nuclear and radiochemistry: fundamentals and applications. [S.l.]: VCH
Velagsgesellschaft mbH, 1997, 460 p.
LIMA, R. C. D. Pigmentos nanométricos de alumina dopada com ferro, níquel e
manganês. Universidade Federal de São Carlos. São Carlos, 2006.
LIMA, R. M. F.; QUIRINO, L. Efeito da adsorção de amina no potencial zeta da hematita e
do quartzo. Revista Escola Minas, 56, 2003, 45-49.
LLUSAR, M. et al. Colour analysis of some cobalt-based blue pigments. Journal of the
European Ceramic Society, 21, n. 8, 2001, 1121-1130.
MACHADO,
F.
B.
UNESP,
2011.
Disponível
em:
<http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/itabirito.html>. Acesso em: 23
Março 2011.
MACHOVIC, V. et al. Raman micro-spectroscopy mapping and microstructural and
micromechanical study of interfacial transition zone in concrete reinforced by
poly(ethyleneterephthalate) fibres. Ceramics, 52, January 2008, 54-60.
MAEDER, U.; SCHOBER, I.; WOMBACHER, F. Y. L. Polycarboxylate polymers and
blends in different cements. Cement, Concrete and Aggregates, 26, 2004, 110-114.
MAGALHÃES, F. et al. Novel highly reactive and regenerable carbon iron composites
prepared from tar and hematite for the reduction of Cr(VI) contaminant. Journal of
Hazardous Materials, 165, 2009, 1016-1022.
MAGAROTTO, R.; TORRESAN, I.; ZEMINIAN, N. Influence of the molecular weight of
policarboxilate ether superplasticizers on the realogical properties of fresh cement pastes,
mortar and concrete. XI ICCC (Durban), 2003, 514-516.
MANUAL. Manual do Engenheiro, Enciclopédia das Ciências e Artes do Engenheiro e
do Arquiteto. 3ª Edição. ed. Rio Grande do Sul: Globo, v. IV, 1968.
MAPA, P. S. Rota de processo para o underflow da deslamagem de minério de ferro do
concentrador da Samarco Mineração S.A, Belo Horizonte, p. 190, 2006.
MARCELLO, R. R. et al. Inorganic pigments made from the recycling of coal mine drainage
treatment sludge. Journal of Environmental Management, 88, 2008, 1280-1284.
155
MARCHIONI, M.; SILVA, C. O. Associação Brasileira de Cimento Portland. Pavimento
intertravado permeável - Melhores práticas. São Paulo:ABCP, 2010. 24p.
MARRION, A. R. The Chemistry and Physics of Coatings. 2ª Edição. ed. Cambridge: RSC,
2004, ISBN 0-85404-656-9.
MASSI, L. et al. Fundamentos e aplicação da flotação como técnica de separação de
misturas., 28, 2008, 20-23.
MATHEW, D. S.; JUANG, R.-S. An overview of the structure and magnetism of spinel
ferrite nanoparticles and their synthesis in microemulsions. Chemical Engineering Journal,
n. 129, 2007, 51-65.
MCCARTY, P. L.; SAWYER, C. N. Chemistry for Environmental Engineering. 3ª Edição.
ed. [S.l.]: Chemical Engineering Series, 1978, 532 p.
MEDEIROS, J. B. Redação Científica: a Prática de Fichamentos, Resumos, Resenhas. 9ª
Edição. ed. São Paulo: Atlas S.A., 2007, ISBN ISBN: 978-85-224-4814-2.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São
Paulo: Pini LTDA, 1994.
MELCHIADES, F. G.; BOSCHI, A. O. Cores e tonalidades em revestimentos cerâmicos.
Cerâmica Industrial, 4, 1999, 11-18.
MELO, D. M. A. et al. Evaluation of CoAl2O4 as ceramic pigments. Materials Research
Bulletin, 38, 2003, 1559-1564.
MELO, V. A. R. Utilização do resíduo arenoso gerado na exploração do itabirito em
substituição ao agregado miúdo natural na preparação de argamassa de cimento Portland.
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia
de Materiais da REDEMAT, Belo Horizonte, 2012.
MENEZES, M. A. B. C. Avaliação da exposição e contaminação por metais em
galvanoplastias utilizando filtros de ar e biomonitores. Tese de doutorado, Belo Horizonte,
2002.
MENEZES, M. A. B. C. et al. k0-NAA applied to certified reference materials and hair
samples: evaluation of exposure level in a galvanising industry. Journal of Radioanalytical
and Nuclear Chemistry, 245, 2000. 173-178.
MENEZES, M. A. B. C. et al. K0 - Instrumental Neutron Activation establishment at CDTN,
Brazil: a successful story. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 257, 2003.
627-632.
156
MENG, J. et al. Synthesis and characterization of magnetic nanometer pigment Fe3O4. Dyes
and Pigments, 66, 2005. 109-113.
MENG, X. et al. In bed and downstream hot gas desulphurization during solid fuel
gasification: A review. Fuel Processing Technology, 91, 2010. 964-981.
MERCOSUL. Asociación Mercosul de Normalización. Agregado miúdo - Determinação de
massa específica e massa específica aparente, 2002.
MILANEZ, K. W. et al. Caracterização de pigmentos inorgânicos à base de Fe, Zn e Cr
utilizando resíduo de galvanoplastia como matéria-prima. Cerâmica, 51, 2005, 107-110.
MINDRU, I. et al. Blue CoAl2O4 spinel via complexation method. Materials Chemistry
and Physics, 122, 2010, 491-497.
MONTE, M. B. D. M. et al. Ferro - Mina Mariana - Samarco. Rio de Janeiro: Centro de
Tecnologia Mineral, 2002 (CT2002-185-00).
MONTE, M. B. M. CETEM - Centro de Tecnologia Mineral, 2002. Disponível em: <http://
www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2002-185-00.pdf>. Acesso em: 23 outubro 2009.
MONTOYA ROSSI, E. H. Evaluacion y estandarizacion del analisis por activacion
neutronica segun el metodo del ksub cero en el reactor nuclear PR-10. Estudio preliminar
empleando irradiaciones cortas. Lima: Universidad Peruana Cayetano Heredia, Escuela
Peruana de post grado Victor Aezamona Castro, 1995, 92.
MORAES,
R.
Química
e
Derivados,
setembro
2007.
Disponível
em:
<http://www.quimicaederivados.com.br/revista/qd453/atualidade4.html>. Acesso em: 06 abril
2010.
MURAYAMA, T. Development of azo pigments for high performance organic
photoconductors (OPC). Imaging Science & Photographic Technology, 46, 2002. 285-291.
SOARES NETO, L. R. D. Modelagem e simulação da cadeia produtiva do minério de
ferro. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, p. 191, 2006.
NEUMANN, R.; SCHENEIDER, C. L.; ALCOVER NETO, A. Tratamento de Minérios.
Rio de Janeiro: [s.n.], 2004.
NI, S. et al. Hydrothermal synthesis of Fe3O4 nanoparticles and its application in lithium ion
battery. Materials Letters, 63, 2009, 2701-2703.
NRC. National Research Centre For CRM. Group for standard materials of soil
components, Harbin, 1991, 5.
NRC. Certified values of soil reference materials. National Research Centre for CRM,
China, 1998, 3.
157
OLIVEIRA, C. A. S. Avaliação microestrutural e comportamento físico e mecânico de
concretos de alto desempenho produzidos com metacaulim. Tese de doutorado apresentada
ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas da Universidade
Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2007.
OLIVEIRA, I. R. et al. Dispersão e empacotamento de partículas – princípios e aplicações em
processamento cerâmico. Fazendo Arte Editorial, São Paulo, 2000.
OZEL, E.; UNLUTURK, G.; TURAN, S. Production of brown pigments for porcelain
insulator applications. Journal of the European Ceramic Society, 26, 2006, 735–740.
PALACIOS, M.; SIERRA, C.; PUERTAS, E. Techniques and methods of characterization of
admixtures for the concrete. Materiales de construcción, 53, n. 269, 2003.
PANSU, M.; GAUTHEYROU, J. Handbook of Soil Analysis: Mineralogical, Organic and
Inorganic Methods, Berlin ; New York, 2006.
PARKS, G. A. Isoelectric points of solids oxides solid hydroxides and aqueous hydroxo
complex systems. Chemical Reviews, 39, 1965, 177-198.
PEASE, J. D.; CURRY, D. C.; YOUNG, M. F. Designing flotation circuits for high fines
recovery. Minerals Engineering, 19, 2006, 831-840.
PEREIRA, A. R. P.; SILVA, M. J. S. F.; OLIVEIRA, J. A. S. Chemical analysis on natural
mineral pigments from Itabirito (MG). Cerâmica, 53, 2007, 35-41.
PEREIRA, S. S. Desenvolvimento de argamassas contendo resíduos arenosos de mineração e
estudos de suas propriedades visando sua utilização. Dissertação apresentada ao Programa
de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, como
requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre, Belo Horizonte:CDTN, 2011.
PETRUCCI, E. et al. Manual do engenheiro. Porto Alegre: Globo, 1968.
PINTO, J. M. A.; VICTOR, P. A. Estatística e probabilidade. Belo Horizonte:
FUMEC/CDTN, 2009.
PIRES, J. M. M. et al. Potencial poluidor de resíduo sólido da Samarco Mineração: Estudo de
caso da barragem de Germano. Revisita Árvore - Brazilian Journal of Forest Science,
Viçosa, 27, 12 maio 2003, 393-397.
PORMIN. Portal de apoio ao pequeno produtor mineral. Beneficiamento de Minérios, 2008a.
Disponível
em:
<http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/beneficiamento_de_minerio.pdf>. Acesso em:
10 outubro 2009.
158
PORMIN. Portal de apoio ao pequeno produtor mineral. Disposição do Resíduo, 2008b.
Disponível em: <http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/disposicao_do_resíduo.pdf>.
Acesso em: 10 outubro 2009.
PRAKASH, S. et al. The recovery of fine iron minerals from quartz and corundum mixtures
using selective magnetic coating. International Journal of Mineral Processing, 57, 1999,
87-103.
PRINCE, W.; LAJNEF, M. E.; AITCIN, P. C. Interaction between ettringite and a
polynaphthalene sulfonate superplasticizer in a cementitious paste. Cement Concrete
Research, 32, n. 1, 2002, 79-85.
PRUCEK, R.; HERMANEK, M.; ZBORIL, R. An effect of iron(III) oxides crystallinity on
their catalytic efficiency and applicability in phenol degradation-A competition between
homogeneous and heterogeneous catalysis. Applied Catalysis A: General, 366 (2), 2009,
325-332.
QUARESMA, L. F. Departamento Nacional de Produção Mineral. Departamento Nacional
de
Produção
Mineral,
2001.
Disponível
<http://www.dnpm.gov.br/assets/galeriadocumento/balancomineral2001/ferro.pdf>.
em:
Acesso
em: 30 junho 2010.
RAMACHANDRAN, V. S. et al. Superplasticizers: Properties and application in concrete.
[S.l.]: CANMET, 1998, 59-90 p.
RAMACHANDRAN, V. S.; BEAUDOIN, J. J. Handbook of analytical techniques in
concrete science and technology. Principles, techniques and applications. New York :
Library or Congress Cataloling-in-Publication Data, 2001.
RECENA, F. A. P. Conhecendo argamassa. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2007, 192 p. ISBN
978-85-7430-732-9.
REIS, L. C. A.; BATISTA, J. R.; AGUIAR, S.; WERKEMA, M. C. C. Sistema de protótipo
de cimentação. International Nuclear Atlantic Conference. Rio de Janeiro: INAC, 2002.
RENGER, F. E. O Quadro Geognóstico do Brasil de Wilhelm Ludwig Von Eschwege: Breves
Comentários à sua visão da Geologia no Brasil. Geonomos, 13, 2005, 91-95.
RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. Belo
Horizonte: UFMG, 2002, 102 p. ISBN 85-7041-296-7.
RIBEIRO, D. V.; MORELLI, M. R. Resíduos Sólidos: problema ou oportunidade? Rio de
Janeiro: Interciências, 2009, 158 p. ISBN 978-85-7193-218-0.
159
ROCHA, L.; CANÇADO, R. Z. L.; PERES, A. E. C. Iron ore slimes flotation. Minerals
Engineering, 23, 2010, 842-845.
ROSIÈRE, C. A. J. C.; F. GUIMARÃES, M. L. V. Um modelo para evolução microestrutural
dos minérios de ferro do Quadrilátero Ferrífero. Parte I - estruturas e recristalização.
GENOMA, Belo Horizonte, 1, 1993, 65-84.
ROSIÈRE, C. A.; CHEMALE, F. Itabiritos e minérios de ferro de alto teor do Quadrilátero
Ferrífero – Uma visão geral e discussão. Geonomos, 8, 2000, 27-43.
SAASEN, A.; RAFOSS, E.; BEHZADI, A. Experimental investigation of rheology and
thickening time of class G oil well cement slurries containing glycerin. Cement and
Concrete Research, 21, Abril 1991, 911-916.
SABINO, C. V. S. et al. Testes relativos a implantação do método k0 no Reator IPR-R1.
Belo Horizonte: Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear. 1995. ( (NT-805-95)).
SAHMARAN, M. et al. Effects of mix composition and water-cement ratio on the sulfate
resistence of blended cements. Cement & Concret Composites, Ankara, 29, Janeiro 2007,
159-167.
SAMARCO. Relatório Anual. [S.l.]. 2008.
SAMARCO. Aproveitamento de subprodutos do processo de concentração do minério de
ferro da Samarco Mineração S.A. em outros setores industriais. [S.l.]. 2009.
SAMARCO. Relatório da Administração. [S.l.]. 2009.
SAMARCO, 2010. Disponível em: <www.samarco.com.br>. Acesso em: 04 abril 2010.
SAMEERA, S. F. et al. New Scheelite-based Environmentally Friendly Yellow Pigments:
(BiV)(x)(CaW)(1-x)O-4. Chemistry Letters, 38, 2009. 1088-1089.
SANTOS, C. C. L. D. Efeito do Teor de Cobalto na Cor de Espinélios Zn2-xCoxTiO4.
Universidade Federal da Paraíba. [S.l.], p. 73. 2008.
SANTOS, L. D.; BRANDÃO, P. R. G. Morphological varieties of goethite in iron ores from
Minas Gerais, Brazil. Minerals Engineering, n. 16, 2003, 1285-1289.
SELMI, M.; LAGOEIRO, L. E.; ENDO, I. Geochemistry of hematitite and itabirite,
Quadrilátero Ferrífero, Brazil. Revista Escola de Minas, 62 (1). 35-43.
SELVARAJ, M. et al. Physico-chemical properties of ceramic pigments for high-temperature
application. Progress in Organic Coatings, 62, 2008, 326-330.
SHIRPOUR, M.; SANI, M. A. F.; MIRHABIBI, A. Synthesis and study of a new class of red
pigments based on perovskite YAlO3 structure. Ceramics International, 33, 2007, 14271433.
160
SHVARZMAN, A. et al. The effect of dehydroxylation/amorphization degree on pozzolanic
activity of kaolinite. Cement and Concrete Research, 33, 2003, 405-416.
SIDES, P. J. et al. Langmuir, 22, 2006, 9765-9769.
SIDES, P. J.; HOGGARD, J. D. Measurement of the zeta potential of planar solid surfaces by
means of a rotating disk. Langmuir, 20, 2004, 11493-11498.
SIKA. Manual Técnico de Produtos Sika. 47. ed. Osasco: Sika Construção, 2007.
SILVA, E. M. Estudo teórico do comportamento químico de alguns radionuclídeos no
produto cimentado. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências
e
Técnicas
Nucleares,
Universidade
Federal
de
Minas
Gerais,
Belo
Horizonte:UFMG/CDTN, 1997.
SILVA, R. A. P. Determinação da relação água/cimento utilizando microondas. Dissertação
apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas da Escola de
Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte:UFMG, 24 outubro
2005.
SIQUEIRA, L. V. Universidade Federal do Estado de Santa Catarina - UDESC; Centro de
Ciências Tecnológicas; Departamento de Engenharia Civil. Laboratório de materiaias de
construção I - 1° Parte - Cimento. Joinville: UDESC, 2008. Disponível em:
<http://www.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labmcc/materiais/ensaios_tecnologic
os_agregados.pdf>. Acesso em: 24 Março 2012.
SKOOG, H. L. Principles of Instrumental Analysis. 5ª Edição. ed. [S.l.]: Saunders Brace
College Publishing, 1998.
SOARES NETO, B. B.; SCARMÍNIO, I. S.; BRUNS, R. E. Como fazer experimentos. 4°.
ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.
SOLCOI, K. User’s Manual, for reactor neutron activation analysis (NAA) using the k0
standardization method, n. 5ª, February 2003.
SONG, L. S.; UZUNIAN, G. E. Complex effect pigments: Technology in support of beauty &
fashion. Journal of Cosmetic Science, 58, 2007, 558-559.
SOUZA, C. C.; VIEIRA, C. M. F.; MONTEIRO, S. N. Microstructural changes of clayey
ceramic incorporated with iron ore tailings. Matéria, 13 (1), 2008, 194-202.
SPINELLI, A.; OLIVEIRA, A. P. N. D.; PASKOCIMAS, C. A. Síntese de Pigmento
Cerâmico de Óxido de Ferro Encapsulado em Sílica Amorfa para Aplicações Cerâmicas a
Altas Temperaturas (1100-1200°C). Cerâmica Industrial, 8 (1), 2003, 46-50.
161
STOYE, D.; FREITAG, W. Paints, Coatings and Solvents. 2ª Edição. ed. New York: WileyVCH, 1998, ISBN 3-527-28863-5.
STROEVEN, P.; STROEVEN, M. Assessment of packing characteristics by computer
simulation. Cem. Concr. Res., 29, n. 8, 1999, 1201-1206.
STRUBBE, F.; BEUNIS, F.; NEYTS, K. Determination of the effective charge of individual
colloidal particles. Journal of Colloid and Interface Science, 301, 2006, 302–309.
SUGIYAMA, T.; OHTA, A. Y. U. T. The dispersing mechanism and applications of
policarboxilate-based superplasticizers. Durban: ICCC, 2003, 685-692.
TAKEDA, G. Sem limites para a criatividade. Prisma, n. 7, 2003.
TALBERT, R. Paint Technology Handbook. [S.l.]: CRC Press, 2008, ISBN 978-1-57444703-3.
TAYLOR, H. F. W. Cement Chemistry. London : Academic Press, 1990.
TEJA, A. S.; KOH, P.-Y. Synthesis, properties, and applications of magnetic iron oxide
nanoparticles. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 55, 2009,
22-45.
TELLO, C. C. O.; CÂNDIDO, F. C.; HAUCZ, M. J. A. CNEN/CDTN. Operação de
capeamento de corpos de prova cilíndricos de cimento destinados ao ensaio de
resistência à compressão. Belo Horizonte:CDTN/CNEN, 2001.
TELLO, C. C. O.; HAUCZ, M. J. A. CDTN/CNEN. Ensaio de resistência à compressão de
produtos cimentados contendo rejeito. Belo Horizonte: CDTN/CNEN, 2008.
TOLENTINO, E. Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
em Engenharia de Materiais apresentado pela Escola de Engenharia, Universidade
Federal de Minas Gerais. Desenvolvimento e aplicação de uma metodologia para a
avaliação do desempenho térmico de concretos de cimento protland. Belo Horizonte: UFMG,
2000.
TOLENTINO, M. V. C. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em
Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais . Estudo da viabilidade técnica
do aproveitamento do resíduo arenoso da mineração do itabirito Belo Horizonte:
CDTN/CNEN, 2010.
TURRER, H. D. G.; PERES, A. E. C. Investigation on alternative depressants for iron ore
flotation. Minerals Engineering, 23, 2010, 1066–1069.
VICKERS JR., T. M. et al. Influence of dispersant structure and mixing speed on concrete
slump retention. Cement Concrete Research, 10, n. 35, 2005, 1882-1890.
162
VIEIRA, C. B.; ROSIERE, C. A.; PENA, E. Q. Avaliação técnica de minérios de ferro para
sinterização nas siderúrgicas e minerações brasileiras: uma análise crítica. Revista Escola de
Minas, 2, n. 56, 2003, 97-102.
VIEIRA, M. G. Dissertação de Mestrado, Curso de pós graduação em Engenharia
Metalúrgica e de Minas da UFMG. Belo Horizonte: [s.n.], 2008.
VIEIRA, S. Análise de variância (ANOVA). São Paulo: Atlas, 2006, ISBN 978-85-2244303-1.
VISHNU, V. S. et al. Synthesis and characterization of new environmentally benign tantalumdoped Ce0.8Zr0.2O2 yellow pigments: Applications in coloring of plastics. Dyes and
Pigments, 82, 2009, 53-57.
WANG, H. Y.; RUCKENSTEIN, E. Conversions of Methane to Synthesis Gas over Co/γAl2O3 by CO2 and/or O2. Catalysis Letters, 75, n. 1, 2001, 13-18.
WANG, X. et al. Synthesis of strong-magnetic nanosized black pigment ZnxFe(3-x)O4. Dyes
and Pigments, 74, 2007, 269-272.
WEISS, W.; RANKE, W. Surface chemistry and catalysis on well-defined epitaxial ironoxide layers. Progress in Surface Science, 2002, 1-151.
WELDON, D. G. Failure Analysis of Paints and Coatings. Edição revisada. ed. [S.l.]: John
Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-69753-5.
WU, H. et al. Research on synthesis and action mechanism of policarboxylate superplsticizer.
Frontiers of Chemistry in China, Wuhan, 2, n. 3, 2007, 322-325.
XIAO, L.; LI, Z.; WEI, X. Selection of superplasticizer in concrete mix design by measuring
the early eletrical resistivities of pastes. Cement & Concrete Composites, 29, Dezembro
2006, 350-356.
YAMADA, K. et al. Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxylatetype superplasticizer. Cement and Concrete Research, 30, 2000, 197-207.
YOSHIOKA, K. et al. Adsorption characteristics of superplasticizers on cement component
mineral. Cement and Concrete Research, 32, 12 março 2002, 1507-1513.
YU, T. R. Chemistry of Variable Charge Soils. [S.l.]: Oxford University Press, 1997.
ZBORIL, R.; MASHLAN, M.; PETRIDIS, D. Iron(III) oxides from thermal processessynthesis, structural and magnetic properties, Mossbauer spectroscopy characterization, and
applications. Chemistry of Materials, 14, 2002, 969-982.
ZHANG, D. F. et al. The study on the dispersing mechanism of starch sulfonate as a waterreducing agent for cement. Carbohydrate Polymers, 70, Fevereiro 2007, 363-368.
163
ZINGG, A. et al. Adsorption of polyeletrolytes and its influence on the rheology, zeta
potential, and microstructure of various cement and hydrate phases. Journal of Colloid and
Interface Science, 323, 2008, 301-312.
164
11 ANEXO A
165
12 ANEXO B
Curva Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Densidade do produto aos 90 dias, Alfa = 0,10)
99
2,1
95
90
2,0
80
70
60
50
40
30
20
Porcentagem
2,2
1,9
1,8
1,7
1,6
a/c
Traço
Cimento
Efeitos
Não significativo
Significativo
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
Fator
A
B
C
AB
Nome
Cimento
a/c
Traço
A
10
5
C
1
-10
-8
CPV
-6
-4
-2
0
Efeitos Padronizados
2
Figura 12-1 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 90 dias”.
Gráfico de resíduos para Densidade do produto (90 dias)
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
0,2
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
0,1
0,0
10
-0,1
1
-0,1
0,0
Resíduo
0,1
0,2
1,8
1,9
Histograma
2,0
Valores
2,1
2,2
Versus Ordem
20
0,2
15
0,1
Resíduo
Frequencia
Densidade do produto (90 dias), em g.cm-3
Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (90 dias)
10
0,0
5
-0,1
0
-0
2
,1
-0
8
,0
4
,0
-0
00
0,
04
0,
Resíduo
0
0,
8
12
0,
16
0,
2
4
6
8 10 12 14 16 1 8 20 2 2 2 4 26 2 8 3 0 32
Ordem de Observação
Figura 12-2 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 90 dias para
análise e validação da ANOVA.
166
Tabela 12-1 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 90 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
Cimento
1
0,054469
0,054469
17,36
0,000
Traço
1
0,266154
0,266154
84,83
0,000
a/c
1
0,000357
0,000357
0,11
0,739
Cimento * traço
1
0,001826
0,001826
0,58
0,453
Cimento * a/c
1
0,015877
0,015877
5,06
Traço * a/c
1
0,006807
0,006807
2,17
0,154
Cimento * traço *
a/c
1
0,004296
0,004296
1,37
0,253
Resíduo
24
0,075298
0,003137
Total
31
0,034
2,93
Curva Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Densidade do produto aos 150 dias, Alfa = 0,10)
2,0
95
90
Porcentagem
99
1,9
1,8
1,7
a/c
Traço
Cimento
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
Effect Type
Not Significant
Significant
B
80
70
60
50
40
30
20
AC
Factor
A
B
C
Name
Cimento
a/c
Traço
A BC
10
5
C
1
-4
-3
-2
-1
0
1
Efeitos Padronizados
CPV
2
3
Figura 12-3 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 150 dias”.
Gráfico de resíduos para Densidade do produto (150 dias)
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
0,10
90
0,05
Resíduo
Porcentagem
99
50
0,00
-0,05
10
-0,10
1
-0,10
-0,05
0,00
Resíduo
0,05
0,10
1,80
1,85
Histograma
1,90
Valores
1,95
2,00
Versus Ordem
10,0
0,10
7,5
0,05
Resíduo
Frequência
Densidade do produto (150 dias), em g.cm-3
Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (150 dias)
2,1
p
5,0
0,00
-0,05
2,5
-0,10
0,0
-0,10
-0,05
0,00
Resíduo
0,05
0,10
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-4 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 150 dias para
análise e validação da ANOVA.
167
Tabela 12-2 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 150 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
p
Cimento
1
0,009558
0,0095575
2,59
0,121
Traço
1
0,049416
0,0494157
13,39
0,001
a/c
1
0,023190
0,023190
6,28
0,019
Cimento * traço
1
0,021806
0,0218055
5,91
0,023
Cimento * a/c
1
0,000009
0,000009
0,00
Traço * a/c
1
0,001437
0,001437
0,39
0,539
Cimento * traço *
a/c
1
0,015858
0,015858
4,30
0,049
Resíduo
24
0,088594
0,0036914
Total
31
0,961
2,93
Curva Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(response - Densidade do produto aos 300 dias, Alfa = 0,10)
2,1
99
2,0
95
90
Porcentagem
Densidade do produto (300 dias)
Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (300 dias)
1,9
1,8
80
70
60
50
40
30
20
Fator
A
B
C
Nome
Cimento
a/c
Traço
10
5
1,7
a/c
Traço
Cimento
Efeitos
Não Significativo
Significativo
0,75 0,80
1:2
0,75 0,80
1:2,5
0,75 0,80
1:2
CPII
0,75 0,80
1:2,5
1
-3
-2
CPV
-1
0
1
Efeitos Padronizados
2
3
Figura 12-5 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 300 dias”.
Gráfico de Resíduos para Densidade do produto (300 dias)
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
0,1
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
0,0
-0,1
10
-0,2
1
-0,2
-0,1
0,0
Resíduo
0,1
0,2
1,85
Histograma
1,90
Valores
1,95
Versus Order
16
12
Resíduo
Frequência
0,1
8
4
0
0,0
-0,1
-0,2
-0,20 -0,15 -0,10 -0,05 0,00
Resíduo
0,05
0,10
0,15
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-6 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 300 dias para
análise e validação da ANOVA.
168
Tabela 12-3 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 300 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Cimento
1
0,023001
0,023001
2,32
0,141
Traço
1
0,000011
0,000011
0,00
0,974
a/c
1
0,017988
0,017988
1,81
0,191
Cimento * traço
1
0,000544
0,000544
0,05
0,817
Cimento * a/c
1
0,010821
0,010821
1,09
Traço * a/c
1
0,003515
0,003515
0,35
0,557
Cimento * traço *
a/c
1
0,000830
0,000830
0,08
0,775
Resíduo
24
0,237913
0,0099130
Total
31
Gráfico de Intervalos para RC aos 90 dias
99
25
95
90
20
15
10
5
Efeitos
Não significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
Porcentagem
RC (90 dias), em MPa
0,307
2,93
(resposta - RC aos 90 Dias, Alfa = 0,10)
30
Fator
A
B
C
0
CPII CPV
1:2,5
CPII CPV
1:2
0,75
CPII CPV
1:2,5
Nome
a/c
traço
Cimento
ABC
10
5
CPII CPV
1:2
p
Curva Normal para os Efeitos Padronizados
90% IC
Cimento
traço
a/c
Ft (0,1; 1; 24)
B
1
-12
-10
0,80
-8
-6
-4
-2
0
Efeitos Padronizados
2
4
Figura 12-7 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “resistência à compressão aos 90 dias”.
Gráfico de Resíduos para RC aos 90 dias
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
8
90
4
Resíduo
Porcentagem
99
50
1
0
-4
10
-8
-8
-4
0
Resíduo
4
8
5
10
Histograma
15
Valores
20
25
Versus Ordem
8
4
7,5
Resíduo
Frequência
10,0
5,0
0,0
0
-4
2,5
-8
-8
-4
0
Resíduo
4
8
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-8 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 90 dias para
análise e validação da ANOVA.
169
Tabela 12-4 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 90 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Cimento
1
0,00
0,00
0,00
0,996
Traço
1
1333,9
1333,9
106,44
0,000
a/c
1
5,96
5,96
0,48
0,497
Cimento * traço
1
12,23
12,23
0,98
0,333
Cimento * a/c
1
6,24
6,24
0,50
Traço * a/c
1
23,98
23,98
1,91
0,179
Cimento * traço *
a/c
1
46,85
46,85
3,74
0,065
Resíduo
24
300,78
12,53
Total
31
Gráfico de Intervalos para RC aos 150 dias
99
24
95
90
22
Porcentagem
RC (150 dias) em MPa
0,487
2,93
(resposta - RC aos 150 dias, Alfa = 0,10)
26
20
18
16
14
Efeito
Não significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
Fator
A
B
C
10
5
CPII CPV
1:2
p
Curva Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
12
Cimento
traço
a/c
Ft (0,1; 1; 24)
CPII CPV
1:2,5
CPII CPV
1:2
0,75
CPII CPV
1:2,5
Nome
a/c
traço
tipo de cimento
B
1
-3
0,80
-2
-1
0
1
Efeitos Padronizados
2
3
Figura 12-9 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 150 dias”.
Gráfico de Resíduos para RC aos 150 dias
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
5,0
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
0,0
-2,5
10
1
2,5
-5,0
-2,5
0,0
Resíduo
2,5
-5,0
15,0
5,0
17,5
Histograma
5,0
6
Resíduo
Frequência
22,5
Versus Ordem
8
4
2,5
0,0
-2,5
2
0
20,0
Valores
-5,0
-4
-2
0
Resíduo
2
4
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-10 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 150 dias para
análise e validação da ANOVA
170
Tabela 12-5 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 150 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Cimento
1
10,208
10,208
1,41
0,246
Traço
1
69,726
69,726
9,66
0,005
a/c
1
6,300
6,300
0,87
0,360
Cimento * traço
1
0,014
0,014
0,00
0,966
Cimento * a/c
1
6,743
6,743
0,93
Traço * a/c
1
0,517
0,517
0,07
0,791
Cimento * traço *
a/c
1
15,023
15,023
2,08
0,162
Resíduo
24
173,319
7,222
Total
31
Gráfico de Intervalos para a RC aos 300 dias
Ft (0,1; 1; 24)
(resposta - RC aos 300 dias, Alfa = 0,10)
25
Efeito
Não significativo
Significativo
95
90
20
80
70
60
50
40
30
20
Porcentagem
RC (300 dias), em MPa
99
15
10
Fator
A
B
C
10
5
CPII CPV
1:2
0,344
2,93
Curva Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
5
Cimento
traço
a/c
p
CPII CPV
1:2,5
CPII CPV
1:2
0,75
CPII CPV
1:2,5
Nome
a/c
traço
tipo de cimento
B
1
-3
-2
0,80
-1
0
1
2
Efeitos Padronizados
3
Figura 12-11 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto aos 300 dias”.
Gráfico de Resíduos para RC aos 300 dias
Versus Valores
99
10
90
5
Resíduo
Porcentagem
Gráfico de Probabilidade Normal
50
10
1
0
-5
-10
-10
-5
0
Resíduo
5
10
15,0
17,5
Histograma
22,5
Versus Ordem
16
10
12
5
Resíduo
Frequência
20,0
Valores
8
4
0
-5
-10
0
-10
-5
0
Resíduo
5
10
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-12 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 300 dias para
análise e validação da ANOVA
171
Tabela 12-6 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 300 dias”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Ft (0,1; 1; 24)
p
Cimento
1
25,481
25,481
1,46
0,239
Traço
1
103,773
103,773
5,94
0,023
a/c
1
2,425
2,425
0,14
0,713
Cimento * traço
1
12,148
12,148
0,70
0,412
Cimento * a/c
1
9,202
9,202
0,53
Traço * a/c
1
1,343
1,343
0,08
0,784
Cimento * traço *
a/c
1
1,994
1,994
0,11
0,738
Resíduo
24
418,985
17,458
Total
31
575,350
0,475
2,93
Tabela 12-7 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste
de Tukey (∆ = 7,45).
Médias
Médias
Exp. 1
Exp. 1
21,86
Exp. 2
22,92
Exp. 3
9,5
Exp. 4
11,93
Exp. 5
21,56
Exp. 6
25,69
Exp. 7
11,56
Exp. 8
7,39
Exp. 2
Exp. 3
Exp. 4
21,86
22,92
9,5
0
-1,06
12,36*
0
13,42*
0
Exp. 5
11,93
Exp. 6
Exp. 7
21,56
25,69
9,93*
0,3
10,99*
1,36
-2,43
0
Exp. 8
11,56
7,39
-3,83
10,3*
14,47*
-2,77
11,36*
15,53*
-12,06*
-16,19*
-2,06
2,11
-9,63*
-13,76*
0,37
4,54
0
-4,13
10*
14,17*
0
14,13*
18,3*
0
4,17
0
Tabela 12-8 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste
de Tukey (∆ = 8,80).
Médias
Médias
Exp. 1
Exp. 1
22,12
Exp. 2
21,73
Exp. 3
18,84
Exp. 4
20,27
Exp. 5
22,24
Exp. 6
20,60
Exp. 7
17,39
Exp. 8
15,68
Exp. 2
Exp. 3
Exp. 4
Exp. 5
Exp. 6
Exp. 7
Exp. 8
22,12
21,73
18,84
20,27
22,24
20,60
17,39
15,68
0
0,39
3,28
1,85
-0,12
1,52
4,73
6,44
0
2,89
1,46
-0,51
1,13
4,34
6,05
0
-1,43
-3,4
-1,76
1,45
3,16
0
-1,97
-0,33
2,88
4,59
0
1,64
4,85
6,56
0
3,21
4,92
0
1,71
0
172
Ensaios com Superplastificante
Gráficos de Resíduo para Viscosidade
Gráfico de Intervalos para a Viscosidade
Gráfico de Probabilidade Normal
90% IC
1200
500
90
Resíduo
Porcentagem
1400
50
10
1
0,1
1000
0
-500
-1000
-1000
-500
0
500
0
400
800
Valores
Resíduo
800
Histograma
40
400
30
200
0,3
0,6
20HE
0,9
0,3
0,6
5700
0,9
1200
1600
Versus Ordem
500
Resíduo
600
Frequência
Viscosidade
1600
0
Concentração
Tipo de SP
Versus Valores
99,9
99
1800
20
0
-500
10
-1000
0
-900
-600
-300
Resíduo
0
300
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Ordem de Observação
Figura 12-13 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “viscosidade”
para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-9 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de SP” para a resposta “viscosidade”.
Tipo de SP
N
Mediana
20HE
30
142
Média do n° da
ordem
24,3
5700
30
260
36,7
Total
60
GL
H
χ2(0,05;1)
P
7,49
5,99
0,006
1
1
30,5
Tabela 12-10 – Teste de Krukal –Wallis do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”.
Concentração
N
Mediana
0,3
20
1080
Média do n° da
ordem
48,8
0,6
20
152
26,0
2
0,9
20
120
16,7
2
Total
60
GL
H
χ2(0,05;1)
P
35,62
5,99
0,000
2
30,5
173
Tabela 12-11 – Teste de Mann-Whiteny do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”.
Concentração
0,3
N
20
Mediana
1080
0,6
20
152
0,6
20
152
0,9
20
126
0,3
20
1080
0,9
20
126
P
0,000
487
0,0395
594
0,000
Gráficos dos resíduos para Densidade da pasta
Gráfico de Intevalos para Densidade da Pasta
Gráfico de Probabilidade Normal
90% IC
Versus Valores
99
2,2
2,0
1,9
90
Resíduo
Porcentagem
0,2
2,1
50
1
0,1
0,0
-0,1
10
-0,2
-0,2
-0,1
1,8
0,0
Resíduo
0,1
0,2
1,80
1,85
Histograma
1,7
1,90
Valores
1,95
2,00
Versus Ordem
8
0,2
1,5
1,4
Concentração
T ipo de SP
0,0
0,3 0,6
20HE
0,9
0,0
0,3
0,6
5700
0,9
6
Resíduo
1,6
Frequência
Densidade da pasta
W
590
4
2
0
0,1
0,0
-0,1
-0,2
-0,2
-0,1
0,0
0,1
Resíduo
0,2
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ordem de Observação
Figura 12-14 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade da
pasta” para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-12 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.
Ft (0,1; 1 e
p
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de pigmento
1
0,00992
0,00992
0,94
3,05
0,348
Concentração
3
0,12099
0,04033
3,81
2,46
0,031
Tipo x Concentração
3
0,03363
0,01121
1,06
2,46
0,394
Resíduo
16
0,16948
0,01059
Total
23
0,33401
3;16)
174
Tabela 12-13 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– para a
resposta “tempo de pega”.
Concentração
(%m de
cimento)
0
20HE
5700
d (diferença)
323
323
0,000
0,3
474
339
135
0,6
412
430
-18,0
0,9
351
623
-272
ñ
(média diferenças)
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
-38,75
28842,25
-0,4563
1,638
Gráfico de resíduos para Densidade do produto
Gráfico de Intervalos para Densidade do produto
Gráfico de probabilidade normal
90% IC
2,00
0,05
90
Resíduo
Porcentagem
2,05
50
-0,05
1,90
0,00
Resíduo
0,05
1,85
1,90
1,95
Valores
Histograma
Versus Ordem
1,80
0,0
0,3
0,6
20HE
0,9
0,0
0,3
0,6
5700
0,9
3,6
Resíduo
1,85
2,4
0,00
-0,05
1,2
0,0
2,00
0,05
4,8
Concentração
Tipo de SP
0,00
-0,05
10
1
-0,10
1,95
Frequência
Densidade do produto
Versus Valores
99
-0,08
-0,06
-0,04
-0,02 0,00
Resíduo
0,02
0,04
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de observação
Figura 12-15 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-14 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”.
Fonte de variação
Ft (0,1; 1 e 3;
p
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de SP
1
0,000082
0,000082
0,06
2,93
0,803
Concentração
3
0,083234
0,027745
21,63
2,33
0,000
Tipo x Concentração
3
0,014483
0,004828
3,76
2,33
0,024
Resíduo
24
0,030787
0,001283
Total
31
0,128587
24)
175
Tabela 12-15 - Teste t na comparação de dois grupos pareados –concentração de 0,3% e
0,9% dos SP, para a resposta “densidade do produto”.
Tipo de SP
0,3
0,9
d (diferença)
20HE
1,926
2,007
-0,081
5700
2,006
2,022
-0,016
20HE
1,975
2,012
-0,037
5700
1,956
2,026
-0,070
20HE
1,959
2,011
-0,052
5700
2,007
1,912
0,095
20HE
1,867
2,023
-0,157
5700
2,008
2,005
0,004
ñ
(média diferenças)
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=7)
-0,03933
0,005287
-1,53007
1,415
Tabela 12-16 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– na
concentração de 0,9%, para a resposta “densidade do produto”.
Concentração
(%m de
cimento)
0,90%
20HE
5700
d (diferença)
2,007
2,022
-0,015
0,90%
2,012
2,026
-0,015
0,90%
2,011
1,912
0,099
0,90%
2,023
2,005
0,019
ñ
(média diferenças)
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
0,02207
0,002862
0,825
1,638
Tabela 12-17 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– na
concentração de 0,3%, para a resposta “densidade do produto”.
Concentração
(%m de
cimento)
20HE
5700
d (diferença)
0,30%
1,926
2,006
-0,080
0,30%
1,975
1,956
0,019
0,30%
1,959
2,007
-0,048
0,30%
1,867
2,008
-0,141
ñ
(média diferenças)
variância
tcalculado
-0,06275
0,004444
-1,883
t (α = 0,1 e gl=3)
1,638
176
Gráficos de Resíduos para RC aos 28 dias
Gráfico de Intrevalos para RC aos 28 dias
Gráfico de Probabilidade Normal
90% IC
20,0
17,5
5,0
90
Resíduo
Porcentagem
RC aos 28 dias, em MPa
Versus Valores
99
22,5
50
0,0
-2,5
10
-5,0
1
-5,0
15,0
2,5
-2,5
12,5
0,0
Resíduo
2,5
5,0
14
16
Histograma
7,5
5,0
Concentração
Tipo de Fluid.
0,0
0,3
0,6
20HE
0,9
0,0
0,3
0,6
5700
0,9
20
Versus Order
4,8
5,0
3,6
2,5
Resíduo
Frequência
10,0
18
Valores
2,4
0,0
-2,5
1,2
-5,0
0,0
-4
-2
0
Resíduo
2
1
4
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Ordem de Observação
Figura 12-16 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “RC aos 28 dias”
para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-18 - Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”.
Fonte de variação
Ft (0,1; 1 e 3;
p
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de SP
1
0,036
0,036
0,00
0,949
Concentração
3
178,528
59,509
6,90
0,001
Tipo x Concentração
3
154,888
51,629
5,98
0,002
Resíduo
32
276,063
8,627
Total
39
609,516
32)
Tabela 12-19 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE (0,9%) e SP 5700
(0,3%) – para a resposta “RC aos 28 dias”.
20HE
5700
d (diferença)
19,53
17,85
-1,678
21,25
16,61
-4,643
20,13
18,68
-1,447
21,34
18,40
-2,931
ñ
(média diferenças)
variância
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
-2,674
2,147
-3,651
1,638
177
Ensaios com Pigmento
Gráficos de Resíduos para Viscosidade
Gráfico de Intervalos para Viscosidade
Gráfico de Probabilidade Normal
90% IC
1600
1000
1200
90
Resíduo
Porcentagem
99
1400
Viscosidade
Versus Valores
99,9
50
-500
0,1
-1000
-500
0
Resíduo
800
500
1000
0
300
Histograma
600
600
Valores
900
1200
Versus Ordem
1000
Frequência
200
Resíduo
20
400
0
Concentração
Tipo de pigmento
0
10
1
1000
500
15
10
5
0
4
8
12
N
0
4
8
12
500
0
-500
0
-600 -400 -200
V
0
200
Resíduo
400
600
800
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
Ordem de Observação
Figura 12-17 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-20 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de pigmento” para a resposta
“viscosidade”.
Tipo de
Pigmento
N
N
Mediana
40
738
Média do n° da
ordem
40,7
V
40
659
40,3
Total
80
GL
H
χ2(0,05;1)
P
0,01
3,84
0,935
1
1
40,5
Tabela 12-21 – Teste de Krukal –Wallis do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”.
Concentração
N
Mediana
0
20
142
Média do n° da
ordem
10,5
4
20
578
37,6
3
8
20
1030
57,5
3
12
20
921
56,4
3
Total
80
GL
H
χ2(0,05;1)
P
53,8
7,81
0,000
3
40,5
178
Tabela 12-22 – Teste de Mann-Whiteny do fator “concentração” para a resposta
“viscosidade”.
Concentração
0
N
20
Mediana
142
4
20
578
0
20
142
8
20
1030
0
20
142
12
20
921
4
20
578
8
20
1030
4
20
578
12
20
921
12
20
1030
16
20
921
P
0,000
210
0,000
210
0,000
277,5
0,0004
284,5
0,0007
417
0,8604
Gráfico de resíduos para a Densidade da pasta
Gráfico de Intrevalos para Densidade da pasta
90% IC
Gráfico de probabilidade normal
Porcentagem
2,4
2,3
2,2
2,1
0,050
90
50
10
0,025
0,000
-0,025
-0,050
1
-0,10
2,0
-0,05
0,00
Residual
1,9
0,05
0,10
1,900
1,925
Histograma
1,8
1,950
1,975
Valores
2,000
Versus Ordem
4
0,050
1,6
1,5
4
8
12
N
16
4
8
12
16
V
3
Resíduo
Frequencia
1,7
Concentração
T ipo de Pigmento
Versus Valores
99
Resíduo
Densidade da pasta, em g cm-3
W
210
2
1
0
0,025
0,000
-0,025
-0,050
-0,06 -0,04 -0,02 0,00 0,02
Residuo
0,04
0,06
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Ordem de Observação
Figura 12-18 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade da
pasta” para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-23 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Tipo de pigmento
1
0,000040
0,000040
Concentração
3
0,025428
Tipo x Concentração
3
Resíduo
Total
Fcalculado
Ft (0,1; 1 e 3; 8)
p
0,02
3,46
0,893
0,025428
4,05
2,92
0,051
0,000383
0,000383
0,06
2,92
0,979
8
0,016752
0,002094
15
0,042603
179
Tabela 12-24 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – pigmento natural e
vermelho – para a resposta “tempo de pega”.
Concentração
(%)
Natural
4
292
395
-103
8
307
327
-20
12
311
337
-26
16
264
300
-36
Vermelho d (diferença) ñ (média diferenças) variância
-46
1475
tcalculado
t (α = 0,1 e gl=3)
-2,409
1,638
Tabela 12-25 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”.
Ft (0,1; 1 e 3;
p
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de pigmento
1
0,011949
0,011949
41,44
2,93
0,030
Concentração
3
0,038921
0,012974
45,00
2,33
0,000
33,38
2,33
0,000
Tipo x Concentração
3
0,028872
0,009624
Resíduo
24
0,006920
0,000288
Total
31
0,086662
Gráficos de resíduo para a Densidade do produto
Gráfico de Intervalos para Densidade do Produto
Gráfico de probabilidade normal
90% IC
Versus valores
99
2,00
90
50
10
1
-0,04
1,95
0,02
Resíduo
Porcentagem
2,05
0,00
-0,02
-0,04
-0,02
0,00
Resíduo
0,02
0,04
1,85
1,90
Histograma
2,00
2,05
Versus Ordem
0,02
4
8
12
N
16
4
8
12
V
16
6
Resíduo
1,85
Concentração
T ipo de pigmento
1,95
Valores
8
1,90
Frequência
Densidade do Produto, em g cm-3
24)
4
2
0
0,00
-0,02
-0,04
-0,032
-0,016
0,000
Resíduo
0,016
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de observação
Figura 12-19 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do
produto” para análise e validação da ANOVA.
180
Tabela 12-26 – Diferenças das médias, duas a duas, da densidade do produto para análise do
Teste de Tukey (∆ = 0,04).
Tipo de
Pigmento
Tipo de
Pigmento
Conc.
Conc.
Natural
Vermelho
Natural
Vermelho
4
8
12
16
4
8
12
16
Média
1,844
1,979
1,952
1,957
1,958
1,952
1,939
2,038
4
1,844
0
-0,135*
-0,108*
-0,113*
-0,114*
-0,108*
-0,095*
-0,194*
8
1,979
0
0,027
0,022
0,021
0,027
0,040
-0,059*
12
1,952
0
-0,005
-0,006
0
0,013
-0,086*
16
1,957
0
-0,001
0,005
0,018
-0,081*
4
1,958
0
0,006
0,019
-0,080*
8
1,952
0
0,013
-0,086*
12
1,939
0
-0,099*
16
2,038
0
Gráficos dos resíduos para RC (28 dias)
Gráfico de Intervalos para a RC aos 28 dias
Gráfico Normal de Probabilidade
Porcentagem
19
18
17
Versus Valores
2
90
1
50
10
1
16
15
0
-1
-2
-2
-1
0
Resíduo
1
2
12,0
15,0
Valores
16,5
18,0
Versus Ordem
2
8
12
4
8
12
N
16
4
8
12
16
V
1
Resíduo
13
11
Concentração
T ipo de pigmento
13,5
Histograma
14
Frequência
RC aos 28 dias, em MPa
20
99
Resíduo
90% IC
6
4
2
0
0
-1
-2
-2,0 -1,5 -1,0 -0,5 0,0
Resíduo
0,5
1,0
1,5
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32
Ordem de Observação
Figura 12-20 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “RC aos 28 dias”
para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-27 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”.
Ft (0,1; 1 e 3;
p
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de pigmento
1
4,463
4,463
4,14
2,93
0,053
Concentração
3
73,579
24,526
22,75
2,33
0,000
Tipo x Concentração
3
27,041
9,014
8,36
2,33
0,001
Resíduo
24
25,869
1,078
Total
31
130,951
24)
181
Tabela 12-28 – Diferenças das médias, duas a duas, da RC aos 28 dias para a análise do Teste
de Tukey (∆ = 2,19).
Tipo de
Pigmento
Conc.
Conc.
Natural
Vermelho
Natural
4
8
Vermelho
12
16
4
8
12
Média
13,54
16,16
14,2
14,54
11,91
16,68
14,74
18,09
13,54
0
-2,62*
-0,66
-1
1,63
-3,14
-1,2
-4,55*
8
16,16
0
1,96
1,62
4,25*
-0,52
1,42
-1,93
0
-0,34
2,29*
-2,48*
-0,54
-3,89*
0
2,63*
-2,14
-0,2
-3,55*
0
-4,77*
-2,83*
-6,18*
0
1,94
-1,41
0
-3,35*
12
14,2
16
14,54
4
11,91
8
16,68
12
14,74
16
18,09
0
Gráficos de resíduos para o Índice de Vazios
Gráfico de Intervalos para Índice de Vazios
Gráfico de probabilidade normal
90% IC
23
1
90
Resíduo
Porcentagem
24
50
0
-1
10
1
22
-2
21
-1
0
Resíduo
1
2
20,5
21,0
21,5
Valores
Histograma
22,0
Versus Order
8
20
1
Frequência
Índice de Vazios, em %
Versus valores
99
25
19
18
Concentração
Tipo de Pigmento
16
4
4
8
12
16
N
4
8
12
16
V
6
Resíduo
Tipo de
Pigmento
4
2
0
-1
0
-1,6 -1,2 -0,8 -0,4 0,0
Resíduo
0,4
0,8
1,2
2
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ordem de observação
Figura 12-21 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “índice de
vazios” para análise e validação da ANOVA.
Tabela 12-29 – Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”.
Ft (0,1; 1 e
p
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo de pigmento
1
0,1229
0,1229
0,16
3,05
0,695
Concentração
3
3,9065
1,3022
1,68
2,46
0,211
Tipo x Concentração
3
5,5327
1,8442
2,38
2,46
0,107
Resíduo
16
12,3777
0,7736
Total
23
21,9398
3;16)
182
Tabela 12-30 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazios (∆=2,21).
Tipo de
Pigmento
Natural
Vermelho
Tipo de
Pigmento
Conc.
Conc.
Natural
Vermelho
4
8
12
16
4
8
12
16
Média
21,54
21,68
20,58
21,48
20,44
20,53
22,08
20,37
4
21,54
0
-0,14
0,96
0,06
1,1
1,01
-0,54
1,17
8
21,68
0
1,1
0,2
1,24
1,15
-0,400
1,31
12
20,58
0
-0,9
0,14
0,05
-1,5
0,21
16
21,48
0
1,04
0,95
-0,6
1,11
4
20,44
0
-0,09
-1,64
0,07
0
-1,55
0,16
0
1,71
8
20,53
12
22,08
16
20,37
0
183
Ensaios de Reprodutibilidade
Gráfico de Intervalo para a Viscosidade
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
(resposta - Viscosidade, Alfa = 0,10)
500
99
400
95
90
300
200
Efeitos
Não significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
Porcentagem
Viscosidade, em Pa.s
90% IC
100
AB
B
Fator
A
B
Nome
Tipo
Ordem
A
10
5
0
Ordem
Tipo
7
8
7
Lab
1
8
-15
-10
PP
-5
0
5
Efeitos Padronizados
Figura 12-22 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “viscosidade”.
Gráficos de Resíduos para Viscosidade
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
99,9
400
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
10
200
0
1
-200
0,1
-200
0
Resíduo
200
400
0
Histograma
100
200
Valores
300
400
Versus Ordem
400
Resíduo
Frequência
40
30
20
200
0
10
0
-200
-200
-100
0
100
200
Resíduo
300
400
1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
Ordem de Observação
Figura 12-23 – Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da
ANOVA.
Tabela 12-31 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “viscosidade”.
Tipo
N
Mediana
Lab
34
8,78
Média do n° da
ordem
17,5
PP
34
240
51,5
Total
68
GL
H
χ2(0,05;1)
P
50,27
3,84
0,00
1
1
34,5
184
Tabela 12-32 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “viscosidade”.
Ordem
N
Mediana
7
34
124
Média do n° da
ordem
34,5
8
34
73,0
34,5
Total
68
GL
1
P
0,00
3,84
1,00
34,5
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - Densidade da Pasta, Alfa = 0,10)
2,25
99
2,20
95
90
Porcentagem
2,15
2,10
2,05
2,00
Efeitos
Não Significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
Fator
A
B
B
Nome
Tipo
Ordem
A
10
5
1,95
1
7
8
7
PP
8
-15
-10
-5
Efeitos Padronizados
Lab
0
Figura 12-24 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade da pasta”.
Gráficos de Resíduos para Densidade da pasta
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
0,010
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
10
1
0,005
0,000
-0,005
-0,010
-0,02
-0,01
0,00
Resíduo
0,01
0,02
2,00
2,05
Histograma
0,010
3
0,005
2
2,15
2,20
0,000
-0,005
1
0
2,10
Valores
Versus Ordem
4
Resíduo
Frequência
Densidade da pasta, em g cm-3
χ2(0,05;1)
1
Gráfico de Intervalos para Densidade da pasta
1,90
Ordem
Tipo
H
-0,010
-0,01
0,00
Resíduo
0,01
1
2
3
4
5
6
Ordem de Observação
7
8
Figura 12-25 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e
validação da ANOVA.
185
Tabela 12-33 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo
1
0,03645
0,03645
182,3
0,000
Ordem
1
0,00605
0,00605
30,25
0,005
Tipo x Ordem
1
0,00005
0,00005
0,25
Resíduo
4
0,00080
0,0002
Total
7
Gráfico de Intervalo para Densidade do produto
0,643
(resposta - Densidade do Produto, Alfa = 0,10)
99
2,15
95
90
2,10
80
70
60
50
40
30
20
Porcentagem
2,20
2,05
2,00
Efeitos
Não Significativos
Significativos
A
Fator
A
B
Nome
Tipo
Ordem
B
10
5
1,95
1
7
8
7
8
Lab
-20
-10
PP
0
10
20
30
Efeitos Padronizados
40
50
Figura 12-26 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “densidade do produto”.
Gráficos de Resíduos para Densidade do produto
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
0,01
90
Resíduo
Porcentagem
99
50
10
0,00
-0,01
1
-0,02
-0,01
0,00
Resíduo
0,01
0,02
1,95
2,00
Histograma
2,10
2,15
0,01
Resíduo
3,6
2,4
1,2
0,0
2,05
Valores
Versus Ordem
4,8
Frequência
Densidade do produto, em g cm-3
4,54
p
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
1,90
Ordem
Tipo
Ft (0,1; 1; 4)
0,00
-0,01
-0,015
-0,010
-0,005
0,000
0,005
Resíduo
0,010
0,015
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Ordem de Observação
Figura 12-27 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto para análise e
validação da ANOVA.
186
Tabela 12-34 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”.
Fonte de variação
GL
Soma quadrática
Média quadrática
Fcalculado
Tipo
1
0,14234
0,14234
1912
0,000
Ordem
1
0,01243
0,01243
167,0
0,000
Tipo x Ordem
1
0,00006
0,00006
0,75
Resíduo
12
0,00089
0,00007
Total
15
Gráfico de Intervalos para RC dos cp aos 28 dias
0,403
(resposta - RC de cp aos 28 dias, Alfa = 0,10)
26
99
24
95
90
Porcentagem
22
20
18
16
Efeito
Não significativo
Significativo
80
70
60
50
40
30
20
A
Fator
A
B
Nome
Tipo
Ordem
10
5
14
1
7
8
7
Lab
8
-4
-2
0
2
4
6
Efeitos Padronizados
PP
8
10
Figura 12-28 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC dos cp aos 28 dias”.
Gráficos de Resíduos para RC de cp aos 28 dias
Versus Valores
99
3,0
90
1,5
Resíduo
Porcentagem
Gráfico de Probabilidade Normal
50
0,0
-1,5
10
1
-3,0
-4
-2
0
Resíduo
2
4
14
16
Histograma
3,0
6
1,5
4
20
22
0,0
-1,5
2
0
18
Valores
Versus Ordem
8
Resíduo
Frequência
RC dos cp aos 28 dias, em MPa
3,18
p
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
12
Ordem
Tipo
Ft (0,1; 1; 12)
-3,0
-3
-2
-1
0
Resíduo
1
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16
Ordem de observação
Figura 12-29 – Gráficos de Resíduos dos dados da RC dos cp aos 28 dias para análise e
validação da ANOVA.
187
Tabela 12-35 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de cp aos 28
dias”.
Tipo
N
Mediana
Lab
8
14,00
Média do n° da
ordem
4,5
PP
8
21,54
12,5
Total
16
GL
H
χ2(0,05;1)
P
11,31
3,84
0,001
1
1
8,5
Tabela 12-36 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de cp aos 28
dias”.
Ordem
N
Mediana
7
8
17,48
Média do n° da
ordem
9,8
8
8
15,98
7,3
Total
16
GL
1
P
1,11
3,84
0,294
8,5
Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados
90% IC
(resposta - RC de blocos aos 28 dias, Alfa = 0,10)
99
25
Efeito
Não significativo
Significativo
95
90
20
Porcentagem
RC dos blocos aos 28 dias, em MPa
χ2(0,05;1)
1
Gráfico de Intervalo para RC dos blocos aos 28 dias
15
10
5
Ordem
Tipo
H
80
70
60
50
40
30
20
Fator
A
B
Nome
Tipo
Ordem
A
10
5
1
7
8
Lab
7
8
PP
-3
-2
-1
0
1
Efeitos Padronizados
2
3
Figura 12-30 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC de blocos aos 28 dias”.
188
Gráficos de Resíduos para RC dos blocos aos 28 dias
Gráfico de Probabilidade Normal
Versus Valores
99
10
Resíduo
Porcentagem
90
50
5
0
10
1
-5
-10
-10
-5
0
Resíduo
5
10
10
12
Histograma
14
Valores
16
18
Versus Ordem
8
6
Resíduo
Frequência
10
4
5
0
2
0
-5
-10
-5
0
5
10
2
Resíduo
4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24
Ordem de Observação
Figura 12-31 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a
resposta “RC dos blocos aos 28 dias”.
Tabela 12-37 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de blocos aos 28
dias”
Tipo
N
Mediana
Lab
12
8,92
Média do n° da
ordem
8,3
PP
12
16,24
2,94
Total
24
GL
H
χ2(0,05;1)
P
8,68
3,84
0,003
1
1
12,5
Tabela 12-38 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de blocos aos
28 dias”.
Ordem
N
Mediana
7
12
10,18
Média do n° da
ordem
12,1
8
12
13,08
12,9
GL
H
χ2(0,05;1)
P
0,08
3,84
0,773
1
1
Total
189