4º Congr. de Argamassas e ETICS
29 e 30 de Março de 2012, Coimbra, Portugal
Universidade de Coimbra, APFAC / ITecons
ARGAMASSA MODIFICADA COM POLIESTIRENO:
REFLEXÕES E PERSPECTIVAS PARA O USO NO PATRIMÔNIO
HISTÓRICO
Thiago Henrique Omena
e-mail: [email protected]
Leila Aparecida de Castro Motta
e-mail: [email protected]
Resumo
O objetivo deste trabalho é estudar a adição de poliestireno, oriundo de copos plásticos descartados,
em argamassas de revestimento visando sua aplicação na restauração de alvenarias autoportantes de
edifícios tombados pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional – IPHAN, na cidade de
Uberlândia – MG. O planejamento experimental adotado foi do tipo fatorial, sendo os fatores
estudados os teores de poliestireno: 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% (em relação à massa de cimento) e a idade
da argamassa. Foi utilizado o cimento Portland CPV e o traço 1:2,4:0,84 em volume, com areia fina.
Para se avaliar a influência da adição de acetato de celulose nas propriedades das argamassas
determinou-se absorção de água, índice de vazios e índice de consistência. O experimento foi
desenvolvido adotando-se delineamento experimental inteiramente casualizado, para dispersar
possíveis erros de processo em todo o universo amostral que se constitui em 5 níveis de estudo, ou
seja: 4 níveis de tratamento com adição de poliestireno sulfonado e uma argamassa de controle (sem
aditivo), com 3 repetições em cada um deles.
Introdução
Partindo do pressuposto que a restauração de edifícios tombados pelo Instituto do Patrimônio
Histórico e Artístico Nacional (IPHAN) pode ou não apresentar preocupação com a fissuração do
revestimento da alvenaria, bem como com a própria estrutura portante; a pesquisa propõe verificar se
na cidade de Uberlândia – MG, os edifícios analisados apresentam esses cuidados, uma vez tendo sido
feita esta análise, a pesquisa procura estudar a aplicação de materiais reciclados, especificamente a
adição de poliestireno sulfonado (PSS) a partir de copos plásticos descartados, aditivo na argamassa,
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tornando-a modificada e visando sua aplicação na recuperação de edificações tombadas pelo
patrimônio histórico.
Para a pesquisa da técnica estudada foram ensaiados corpos de prova (CP´s) de argamassa
modificada com Poliestireno (PS) e posteriormente esta adição será comparado com outro de uso
corrente usado na construção civil.
Para que fosse realizado esse tipo de análise foi necessário primeiramente averiguar junto à
Divisão de Memória e Patrimônio Histórico (DPH) da Secretaria de Cultura de Uberlândia,
documentos que demonstrassem quais cuidados foram utilizados na restauração dos edifícios
tombados. Para depois auferir se os cuidados eram adequados ao tipo de alvenaria.
Após considerar o objetivo geral e as questões que moldam o trabalho, é possível encontrar de
forma concisa os objetivos específicos que são apresentados abaixo:
•
Identificar os métodos e técnicas de recuperação do revestimento da alvenaria
autoportante nos edifícios já restaurados pelo IPHAN na cidade de Uberlândia –
MG;
•
Produzir o polímero, derivado dos copos plásticos descartados, a ser usado como
aditivo na argamassa de cimento Portland;
•
Avaliar a influência do aditivo produzido nas propriedades da argamassa, em
diferentes teores, tanto no estado fresco quanto endurecido;
O ato de se preservar os objetos de uma sociedade incorpora valor e adquire um sentido de
existir quando o mesmo é reconhecido pelo seu meio social. Assim, não só reforça a história do
ambiente como possibilita um campo fértil para a evolução da sociedade. Muitos são os filósofos que
fazem a relação entre um povo que chegou a sua evolução dando a devida importância ao seu passado
histórico.
Para que esse tipo de raciocínio aconteça é necessário que a mobilização seja feita por todos,
assim “o ato de proteção tem que ser, necessariamente, conseqüência da ampla conscientização da
importância dos objetos preservados” (ADAMS, 2002, p. 18).
Esta pesquisa visa justamente trabalhar com o patrimônio cultural, porém, com um olhar
diferenciado, pois, os trabalhos encontrados sobre o tema em sua maioria tratam da importância de se
preservar o patrimônio, bem como algumas técnicas isoladas de preservação do material; entretanto,
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quando uma obra entra em estágio de deterioração pode conter entre os fatores que necessitem de
recuperação, patologias em seu revestimento.
Portanto, unir esforços com a engenharia, visando modificar o revestimento a ponto de que o
mesmo possa auxiliar na recuperação e proteção da edificação, torna-se uma prática mais do que
necessária dentro da área de proteção ao patrimônio histórico, área esta, cada vez mais difundida no
mundo atual.
O objetivo deste trabalho é estudar a adição de poliestireno, sulfonado a partir de copos
plásticos descartados, visando sua aplicação em argamassas de revestimento. Sendo assim, esta
pesquisa apresenta um caráter de cunho exploratório, descritiva e de aplicação, uma vez que ao mesmo
tempo em que explorava o assunto, propõe a aplicação de propostas para o problema
apresentado/estudado.
Patrimônio histórico
A recuperação de edifícios antigos é um assunto bastante explorado em cursos de arquitetura e
urbanismo, assim como é uma temática enraizada em todo o patrimônio histórico, entretanto, esses
estudos se concentram na influência do tema sobre a consciência social bem como técnicas específicas
de recuperação de patologias no edifício.
As idéias relacionadas à restauração começaram a surgir a partir do Renascimento, época em
que era perceptivo o crescente interesse pelas construções da antiguidade, as noções ligadas ao
restauro foram definindo-se e esse movimento acentuou-se com as grandes transformações que
ocorreram na Europa no século XVIII – tais como o acontecimento da chamada revolução industrial e
as mudanças por ela acarretadas, o surgimento do iluminismo, a revolução francesa – que alteraram de
forma significativa o modo como uma dada cultura se relacionava com o seu passado, provocando o
despertar da noção de ruptura entre passado e presente e produzindo um sentimento de proteção a
edifícios e ambientes históricos em vários estados europeus, Kühl (2006).
No Brasil, o organismo federal de proteção ao patrimônio foi criado graças aos intelectuais e
artistas brasileiros ligados ao movimento modernista no final dos anos 30. Era o início do despertar de
ideais que datavam do século XVII com o intuito de proteger os monumentos históricos.
O Instituto do patrimônio histórico e artístico nacional – IPHAN trabalha com a manutenção e
fiscalização das edificações históricas que são previamente tombadas, mecanismo este, que garante
por meio de legislação específica que as construções, após o processo de tombamento, não possam
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sofrer nenhum tipo de modificação sem prévia autorização deste órgão governamental. Nesse
processo, ocorre primeiramente um pedido de tombamento, em seguida profissionais especializados,
vão ao local verificar o contexto histórico da habitação bem como avaliar o seu estado de conservação,
e depois de fazer um levantamento dos dados, proceder com técnicas adequadas de restauração.
Atualmente existe mais de 100 estruturas arquitetônicas e urbanísticas inventariadas pela DPH
aguardando processo de tombamento além dos 16 imóveis já restaurados pelo Departamento de
Patrimônio Histórico.
Depois de verificar os arquivos de restauração das edificações tombadas pelo IPHAN de
Uberlândia, observou-se que a maioria das edificações eram erguidas a partir de alvenaria auto
portante e que estas apresentavam, entre suas patologias, fissurações em seus revestimentos.
Durante a pesquisa foi possível verificar que as edificações tombadas pelo IPHAN que foram
erguidas em alvenarias auto portante e que apresentavam fissurações em grande parte de sua extensão;
utilizaram como processo de restauração dessa patologia a aplicação de argamassa comum e/ou massa
corrida, o que apenas resolve momentaneamente o problema, visto que em casos como estes em que
não são tomados os cuidados necessários para solucionar a fissuração, a patologia volta a aparecer.
Essa problemática acontece, em parte, por falta de conhecimento técnico, acerca,
especificamente das argamassas de revestimento, mais precisamente das pesquisas de ponta, como é o
caso do poliestireno, sulfonado a partir de copos plásticos descartados, que como neste caso, poderia
auxiliar na solução desta patologia.
Essa explicação pode ser comprovada verificando que em todos os casos estudados aonde
havia fissuração do revestimento, os profissionais responsáveis pelo restauro, apenas preenchiam a
área com argamassa comum, nada se encontra nos arquivos de restauro sobre quais as possíveis causas
das mesmas e nem tampouco uma pesquisa acerca das novas técnicas empregadas para esse tipo de
patologia.
Argamassa de revestimento
As argamassas possuem propriedades de aderência e endurecimento obtidos através da
mistura de aglomerante hidráulico (cimento), agregado miúdo (areia) e água, podendo ser empregados
aditivos, que poderão melhorar algumas de suas características tanto no estado fresco como no
endurecido.
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Ao elaborar uma argamassa de qualidade, deve-se pensar em produzi-la para obter o melhor
desempenho e durabilidade. Levando em consideração algumas propriedades, tais como: plasticidade,
aderência no estado fresco e endurecido, ausência de fissuração, resistência à abrasão e compressão,
entre outras.
A argamassa precisa ter aderência adequada ao material que vai ser aplicada, e para que isso
ocorra, ela precisa possuir boa adesividade, pela qual se entende a aderência da argamassa ao substrato
no estado fresco. A adesividade é uma propriedade que está diretamente ligada ao desempenho
mecânico.
Aderência é a resistência de arrancamento da argamassa endurecida, influenciada pela
condição superficial do substrato em que é aplicada, pela qualidade e dosagem correta dos materiais,
pela capacidade de retenção de água, pela espessura do revestimento, etc, Santos (2008).
Silva, Roman e Gleize (1999) afirmam que o tipo de adesivo (material de assentamento)
desempenha papel fundamental na aderência de revestimentos cerâmicos. Atualmente são utilizadas,
para esse fim, as argamassas colantes, que consistem basicamente em argamassas de cimento
aditivadas com polímeros, apresentando a seguinte composição aproximada (em massa): 71% de areia,
24% de cimento Portland e 5% de constituintes secundários (resinas celulósicas ou vinílicas), podendo
conter, eventualmente, pequenos teores de calcário moído em partículas bastante finas.
Segundo os autores citados acima, os aditivos, quem em grande parte são polímeros solúveis
ou redispersíveis em água, possibilitam às argamassas colantes no estado fresco melhor capacidade de
retenção de água e maior plasticidade.
As pesquisas sobre argamassas colantes iniciaram nos Estados Unidos a partir do fim da
segunda guerra mundial (1945) ”com a finalidade de racionalizar os serviços de colocação de
revestimentos cerâmicos e oferecer aos consumidores uma alta qualidade nas instalações destes, a um
menor custo” (FIORITO, 1994, p. 9).
WAGNER (1973) afirma que na década de 60 nos Estados Unidos, as argamassas aditivadas
com polímeros começaram a ser utilizadas para o assentamento de revestimentos cerâmicos. Na
década de 70 por sua vez, outros polímeros solúveis em água, como hidroxietil-celulose (HEC),
acetato de celulose e álcool polivinílico (PVA) passaram a ser utilizados para o mesmo fim.
Atualmente, algumas argamassas industrializadas são modificadas com metil-hidroxietil celulose
(MHEC) e copolímero acetato de vinila/etileno (EVA) Silva, Roman e Gleize (1999).
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Santos (2008) define a função dos revestimentos de argamassa como sendo a de proteger os
elementos de vedação das edificações da ação direta dos agentes agressivos, auxiliar as vedações no
cumprimento das suas funções, regularizar a superfície dos elementos de vedação, tornando-o
superfícies planas para possíveis aplicações de outros revestimentos ou constituir-se ainda no
revestimento final.
Argamassa modificada com poliestireno
As adições podem ser definidas como materiais em pó empregados na elaboração das
argamassas “a fim de alterar determinadas propriedades do material no estado fresco e/ou endurecido,
tornando-o mais manuseável ou incrementando suas características em relação à resistência físicoquímica” (SANTOS, p. 29, 2008).
Essas substâncias podem ser adicionadas na sua forma natural, como por exemplo, as cinzas
da casca de arroz; bem como podem ser tratadas para adquirir uma nova forma antes de serem
adicionadas, como é o caso, por exemplo, da fibra vegetal que para ser adicionada primeiramente
precisa ser processada para tornar-se adequadamente empregável ou ainda, após tratamento químico,
tornar-se um aditivo químico hidro-solúvel. No caso desta pesquisa o aditivo tem a sua origem nos
copos plásticos, e depois do processo de sulfonação torna-se um aditivo químico também hidrosolúvel denominado poliestireno (PS).
O poliestireno é um material termoplástico que é obtido a partir do estireno. Este material
possui, de forma geral, boa resistência mecânica, térmica e elétrica, além de baixa densidade. Devido a
essas propriedades, ele é usado para produzir materiais descartáveis, como copos, bandejas de
alimentos, sacolas plásticas, etc; Landim, Rodrigues Filho e Assunção (2007).
Atualmente os materiais poliméricos têm sua aplicação bastante difundida na construção civil,
configurando-se em um caminho viável para o reaproveitamento de materiais reciclados como
afirmado por Faria et al. (2011).
Pensando em um uso consciente e sustentável do cimento Portland são estudados a adição de
diversos materiais ao concreto e à argamassa, buscando um caminho eficaz na melhora das
propriedades mecânicas, tais como resistência à compressão e a tração, durabilidade além de suas
propriedades químicas.
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Desta maneira, uma alternativa possível para o reaproveitamento do poliestireno descartado é
a sua transformação química para produção de uma nova resina virgem visando sua aplicação em
pastas cimentícias.
No presente trabalho, o Poliestireno Sulfonado (PSS) foi produzido a partir de copos
descartados da marca Zanatta. O material foi produzido através da rota heterogênea, utilizando como
agente sulfonante o Ácido Sulfúrico, e posteriormente utilizado como aditivo químico em argamassas
de revestimento.
No processo de produção do PSS, primeiramente é preciso recortar com o auxílio de uma
tesoura os copos plásticos de poliestireno; as partículas após esta etapa devem apresentar dimensões
aproximadas de 10 x 5 mm. São excluídas deste processo as áreas dos copos que possuem maior
concentração de material (Borda e fundo). Ao final do procedimento é preciso possuir uma massa de
no mínimo 10 g, para conseguir 17 g de precipitado de PSS e posteriormente 100 ml de solução
química de Poliestireno Sulfonado. Nesta etapa são necessários 6,5 copos de plásticos de 200 ml ou
pouco mais de 3 copos plásticos de 400 ml para adquirir uma massa de 10 g de copos particulado
(após o processo de corte), como demonstra a figura abaixo:
Figura 1: Copos plásticos após o processo de corte
Após este processo, adicionou-se o ácido sulfúrico como agente sulfonante e um catalisador
para acelerar a reação química, pois, sem o uso deste agente químico o processo de sulfonação que
tem um tempo de 24 horas, demoraria 72 horas.
Depois que o catalisador é dissolvido são adicionados os copos plásticos já particulados, e
tem-se então o início do processo de produção de Poliestireno Sulfonado. Imediatamente neste
momento, a solução que antes era incolor começa a ter uma coloração marrom amarelado, e vai
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escurecendo à medida que são dissolvidas as partículas dos copos plásticos como pode ser observado
na figura abaixo:
Figura 2: Mudança de coloração no processo de sulfonação do poliestireno
Na etapa seguinte, é necessário precipitar apenas a massa de PSS que foi dissolvida em
ácido sulfúrico, para que isso ocorra, é preciso despejar água destilada gelada na solução.
Tomando o cuidado de colocar o recipiente da solução dentro de um outro, com dimensões
maiores; colocar no recipiente maior uma quantidade de gelo e sobre o gelo é preciso acrescentar
sal com o intuito de abaixar ainda mais a temperatura dos cubos de gelo. O PSS é então separado
e deve ser comprimido pela espátula, para expulsar o excesso de ácido que ainda se encontra
dentro da massa de Poliestireno Sulfonado, este processo de precipitação do PSS é demonstrado
na figura abaixo:
Figura 3: Mudança de coloração no processo de sulfonação do poliestireno
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Por último, esta massa de 17 g é colocada em um recipiente cilíndrico para ser dissolvida
junto a uma solução de NaOH 1 mol (aproximadamente 40 ml). A solução é preparada em um
balão volumétrico aonde é colocado um mol de NaOH e o restante de água.
Quando a solução de NaOH 1 molar é despejada sobre a massa de PSS a coloração deste
sistema vai tornando-se mais clara, indicando que o meio encontra-se básico, ou seja, com um ph
> 7 e após misturar-se vai tornando-se escura, indicando um meio ácido (ph < 7). Para que a
solução de PSS seja utilizada, é preciso torná-la básica, portanto, neste momento é adicionado
uma solução de NaOH 50% (aproximadamente 10 ml), esta reação também é exotérmica e deve
ser auferida com o medidor de acidez, o processo é demonstrado na figura abaixo:
Figura 4: Preparo da solução de poliestireno saturado
Fonte: Autor, 2011
A massa inicial então passa a ser uma solução de Poliestireno Sulfonado, que ainda deve
passar por um coador de pano, para reter as partículas sólidas, deixando apenas a solução passível
de ser utilizada. Este processo é realizado para facilitar a dispersão das partículas de PSS que são
adicionadas nos traços de argamassa desta pesquisa que servem de como matéria prima para a
confecção dos corpos de prova (CP´s) utilizados nos ensaios laboratoriais.
Na composição do traço foi utilizado o cimento Portland CPV e o traço 1:2,4:0,84 em volume,
com areia fina. O universo amostral da pesquisa constitui-se de 5 tratamentos, ou seja: 4 níveis de
adição de poliestireno e uma argamassa de controle (sem aditivo), nas idades de 7 e 28 dias.
Para a metodologia dos ensaios, foi adotada a estratégia experimental do tipo fatorial, sendo os
fatores estudados, os teores de poliestireno: 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% (em relação à massa de cimento)
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e a idade da argamassa. Para diferenciação dos corpos de prova, os mesmos foram chamados de TA
(traço de argamassa) com o sufixo do traço, exemplo: Traço 1 (TA 01) sem adição de poliestireno;
Traço 2 (TA 02) com adição de 0,2% de poliestireno e assim por diante até o Traço 5 (TA 05) com
1,4% de aditivo. A água de amassamento utilizada foi a necessária para deixar o traço 1 com índice de
consistência de de 260 +/- 5 mm, como descrito pela NBR 13.276.
Visando uma otimização no universo da pesquisa, o experimento foi desenvolvido adotandose delineamento experimental inteiramente casualizado, para dispersar possíveis erros de processo em
todo o universo amostral, uma vez que ensaiando aleatoriamente os corpos de prova, um possível erro
do experimento pode ser distribuído igualitariamente entre as amostras.
Para se avaliar a influência da adição de poliestireno nas propriedades da argamassa em estado
fresco, determinaram-se absorção de água, índice de vazios e índice de consistência.
Resultados e discussões
Para o ensaio de Índice de consistência realizado segundo a norma NBR 13.276, foi observado
que para o traço 01 a média obtida entre os corpos de prova (CP1, CP2 e CP3) foi de 255 mm, para o
traço 02 foi de 256 mm para o traço 03 foi de 285, e os traços 04 e 05 apresentaram respectivamente
307 e 311 mm.
Gráfico 1: Resultados do ensaio de índice de consistência
Índice de consistência (Ic)
350
300
250
(mm)
CP 1
200
CP 2
150
CP 3
Média
100
50
0
TA01
TA02
TA03
TA04
TA05
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Pode-se observar um aumento gradual no ensaio de índice de consistência, este aumento no
espalhamento da argamassa pode ser explicado pela adição do poliestireno em virtude de que o mesmo
é um material que é fabricado com uma solução aquosa, trabalhando no sistema, portanto como
superplastificante.
No ensaio de índice de vazios e absorção de água, realizado segundo a norma NBR 9778,
pode-se verificar que a maior absorção de água foi adquirida pelo traço 05 (16,30%), em relação à o
traço 01 (10,03%) foi observado um aumento de 62,47% este aumento, por sua vez, pode ser
explicado pelo aumento do índice de vazios também demonstrado na tabela abaixo, uma argamassa
com maior índice de vazios permite uma maior permeabilidade na passagem da água na argamassa.
Gráfico 2: Resultados do ensaio de índice de vazios e Absorção de água
Índice de vazios (IV) e Absorção de água (A)
35,00
30,00
25,00
20,00
Iv (%)
15,00
A (%)
10,00
5,00
0,00
TA01
TA02
TA03
TA04
TA05
Traços
O menor resultado encontrado no ensaio de Índice de vazios foi no traço de referência (TA
01), 20,04% e observa-se que o aumento encontrado nos traços não apresenta configuração gradual,
visto que, o traço 02 apresenta o maior Iv (29,27%) e o traço 03 por sua vez apresenta 27,88%;
entretanto em relação à argamassa de referência todos os traços ensaiados apresentaram aumento em
seu índice de vazios.
Considerações finais
Após analisar os dados obtidos durante os ensaios laboratoriais e levando em consideração que
a pesquisa visa aplicar esta argamassa nas edificações tombadas pelo patrimônio histórico, é
necessário realizar ensaios das outras propriedades que não foram estudadas ainda como resistência
potencia de aderência à tração, resistência à compressão etc, e por último, realizar ensaio para verificar
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o comportamento desta argamassa em diferentes substratos. Como alvenaria de tijolo de barro cozido,
bloco estrutural etc. Estas observações serão levadas em consideração para o andamento da pesquisa
em um futuro próximo, e assim os autores poderão avaliar de forma mais precisa o uso desta
argamassa em alvenarias utilizadas nas edificações tombadas pelo IPHAN.
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revestimento de paredes e tetos – Preparo da mistura e determinação do índice de consistência –
NBR 13276. Rio de Janeiro, 2005.
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vazios e massa específica – NBR 9778. Rio de Janeiro, 2005.
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