UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO ACADÊMICO DO AGRESTE NÚCLEO DE TECNOLOGIA CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL CAIO HENRIQUE BATISTA DE SOUZA Desenvolvimento de argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento de porcelanato Caruaru, 2013 Catalogação na fonte Bibliotecária Simone Xavier CRB4 - 1242 S729d Souza, Caio Henrique Batista de. Desenvolvimento de argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento do porcelanato. / Caio Henrique Batista de Souza. - Caruaru: O Autor, 2013. 64f ; il.; 30 cm. Orientadora: Ana Cecília Vieira da Nóbrega Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) – Universidade Federal de Pernambuco, CAA. Engenharia Civil, 2013. Inclui bibliografia 1. Argamassa. 2. Resíduos. 3. Porcelanato. I. Nóbrega, Ana Cecília Vieira da (orientadora). II. Título. 620 CDD (23. ed.) UFPE (CAA 2013-16) CAIO HENRIQUE BATISTA DE SOUZA Desenvolvimento de argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento de porcelanato Trabalho apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro Acadêmico do Agreste - CAA, da Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, como requisito para aprovação na disciplina Trabalho de Conclusão de Curso 2. Área de concentração: Construção Civil Orientadora: Profa. Dra. Ana Cecília Vieira da Nóbrega Caruaru, 2013 A Deus. À minha esposa, Gislaine Batista. Aos meus pais, Henrique e Niédja. À minha irmã e amigos. AGRADECIMENTOS Primeiramente a Deus, autor da vida. À minha esposa, Gislaine Batista, pelo o amor e por estar sempre do meu lado, ajudando e motivando para realizar meus objetivos. Aos meus pais, Henrique e Niédja, à minha irmã Isabella, e a todos os meus amigos por sempre está nos apoiando. Á professora Dra. Ana Cecília, pela orientação e apoio não só neste trabalho, mas em todo o curso. A todos os professores que nos passaram os seus conhecimentos. À empresa Elizabeth Porcelanatos S.A, por gentilmente ter cedido o material para realização do estudo. RESUMO Desenvolvimento de argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento de porcelanto O processo de fabricação de materiais para construção civil gera grandes quantidades de resíduos, aos quais, muitas vezes, não é dado o destino final correto para que os mesmos não venham a agredir de alguma maneira o meio ambiente. A argamassa é um produto essencial e de grande consumo em qualquer construção. Esta pesquisa tem como objetivo proporcionar o reaproveitamento do resíduo do polimento de porcelanato em argamassas de revestimentos, através da avaliação das propriedades da argamassa tanto no estado fresco como no estado endurecido, com acréscimo de resíduo em relação à massa de cimento. Foi possível incorporar até 20% do resíduo, mantendo a consistência na faixa 260±5 mm, bem como outras propriedades nos estados fresco e endurecido, sendo todas as argamassas desenvolvidas classificadas como P2-M5-R3-C6-D5-U3, segundo a NBR 13281(2005). A aplicação e o retorno das impressões tátil-visuais de um mestre de obras durante a aplicação das argamassas com até 20% de adição de pó de polimento do porcenato em campo ratificam a manutenção das propriedades das argamassas. Palavras-chave: Argamassa. Resíduo. Porcelanato. ABSTRACT Development of Masonry Mortars Produced with Porcelain Tile Polishing Waste The manufacturing process of materials for construction generates large amounts of waste, which often is not given the correct final destination. So, in that way, they will not harming the environment. A mortar is an essential product and it is consumed in any building. This research aims to provide the reuse of waste polishing porcelain tile in mortar coatings, by evaluating the properties of fresh mortar as in the hardened state, based on the increase of the residue on the mass of cement. It was possible to incorporate up to 20% of the porcelain tile polishing waste, maintaining the consistency in the range of 260 ± 5 mm, as well as other properties on the fresh and hardened state. All developed mortars were classified as M5-P2R3-U3-C6-D5, according to NBR 13 281 (2005). The application and tactile-visual impressions of a foreman during application of mortars up to with 20% of addition of the porcelain tile polishing waste in a construction site confirms the maintenance of the mortars properties. Key words: mortar, residue, Porcelain Tile Polishing Waste. LISTA DE EQUAÇÕES Equação 1............................................... .................................................................................. 34 Equação 2................. ................................................................................................................ 35 Equação 3.......................... ....................................................................................................... 36 Equação 4........................ ......................................................................................................... 41 Equação 5...................................... ........................................................................................... 41 Equação 6....................... .......................................................................................................... 41 Equação 7 ................................................................................................................................. 42 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1: Instalações da fábrica Elizabeth Porcelanatos. ......................................................... 22 Figura 2: Distribuição de tamanho de partículas dos resíduos de polimento e abrasivo. ........ 23 Figura 3: Fluxograma de atividades. ........................................................................................ 27 Figura 4: Curva granulométrica da areia utilizada nas argamassas. ........................................ 30 Figura 5: Preparo da argamassa. .............................................................................................. 32 Figura 6: Medida do índice de consistência da argamassa. ...................................................... 33 Figura 7:Conjunto funil de Buchner com argamassa. .............................................................. 34 Figura 8: Corpos de prova, autor 2013. .................................................................................... 37 Figura 9: à esquerda: corpo de prova posicionado na prensa para ruptura, à direita: corpo de prova após a ruptura. ................................................................................................................ 38 Figura 10: à esquerda: corpo de prova posicionado na prensa para ruptura à compressão, à direita: corpo de prova após a ruptura, autor 2013. .................................................................. 39 Figura 11: Corpo de prova em recipiente para ebulição, autor 2013. ...................................... 40 Figura 12: Pesagem do corpos de prova em balança hidrostática. ........................................... 40 Figura 13: Gráfico da consistência normal das argamassas. .................................................... 45 Figura 14: Gráfico da retenção de água das argamassas. ......................................................... 46 Figura 15: Gráfico dos resultados do ensaio de densidade de massa. ...................................... 47 Figura 16: Gráfico dos resultados do ensaio para determinação massa aparente no estado endurecido. ............................................................................................................................... 48 Figura 17: Gráfico dos resultados do ensaio de resistência à tração na flexão. ....................... 49 Figura 18: Gráfico dos resultados do ensaio de resistência à compressão. .............................. 50 Figura 19: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água. .......................................... 51 Figura 20: Gráfico dos resultados do ensaio de índice de vazios. ............................................ 52 Figura 21: Gráfico dos resultados do ensaio de determinação da massa específica. ............... 52 Figura 22: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade para o tempo de 10 minutos. ............................................................................................................... 53 Figura 23: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade para o tempo de 90 minutos. ............................................................................................................... 54 Figura 24: Gráfico dos resultados do ensaio para determinação do coeficiente de capilaridade. .................................................................................................................................................. 54 Figura 25: Corpos de prova antes da exposição aos ciclos de molhagem e secagem, da esquerda para direita: CP referência, CP com adição de 10% do RPP, CP com adição de 15% do RPP e CP com adição de 20% do RPP................................................................................ 55 Figura 26: Aspectos finais dos corpos de prova após os ciclos de molhagem e secagem, da esquerda para direita: CP referência, CP com adição de 10% do RPP, CP com adição de 15% do RPP e CP com adição de 20% do RPP................................................................................ 55 LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Análise química dos resíduos .................................................................................. 24 Tabela 2: Características químicas do cimento. ....................................................................... 28 Tabela 3: Características físicas do cimento. ........................................................................... 28 Tabela 4: Distribuição granulométrica da areia ....................................................................... 29 Tabela 5- Características físicas da areia. ................................................................................ 30 Tabela 6: Composição química do resíduo do polimento do porcelanato. .............................. 31 Tabela 7: Conversão do traço em volume para o traço em massa. .......................................... 44 Tabela 8: Classificação de retenção de água segundo a NBR 13281 (2005). .......................... 46 Tabela 9: Classificação da densidade de massa no estado fresco segundo a NBR 13281 (2005). ...................................................................................................................................... 47 Tabela 10: Classificação da densidade de massa aparente no estado endurecido segundo a NBR 13281 (2005). .................................................................................................................. 48 Tabela 11: Classificação da resistência à tração na flexão segundo a NBR 13281 (2005)...... 49 Tabela 12: Classificação da resistência a compressão segundo a NBR 13281 (2005). ........... 50 Tabela 13: Fotos da aplicação, acabamento e cura após 3 dias. ............................................... 56 LISTA DE SIGLAS CP ABNT RPP FRX Cimento portland Associação Brasileira de Normas Técnicas Resíduo do polimento do porcelanato Fluorescência de Raios-X SUMÁRIO AGRADECIMENTOS ............................................................................................................. 1 RESUMO .................................................................................................................................. 2 ABSTRACT .............................................................................................................................. 3 LISTA DE EQUAÇÕES .......................................................................................................... 4 LISTA DE ILUSTRAÇÕES .................................................................................................... 5 LISTA DE TABELAS .............................................................................................................. 6 LISTA DE SIGLAS .................................................................................................................. 7 SUMÁRIO................................................................................................................................. 8 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................................... 13 1.1 Histórico e Contextualização do Problema .............................................................. 13 1.2 Objetivos ...................................................................................................................... 14 2 REFERENCIAL TEÓRICO ..................................................................................... 15 2.1 Argamassas ................................................................................................................. 15 2.1.1 Definição ....................................................................................................................................... 15 2.1.2 Tipos de argamassas ................................................................................................................. 15 2.1.3 Argamassa para revestimento de paredes e tetos ............................................................ 15 2.1.4 Propriedades das argamassas de revestimento ................................................................ 16 2.1.5 Propriedades para estado fresco ........................................................................................... 16 2.1.6 Massa específica ......................................................................................................................... 17 2.1.7 Trabalhabilidade ....................................................................................................................... 17 2.1.8 Retenção de água ....................................................................................................................... 18 2.1.9 Aderência inicial ........................................................................................................................ 18 2.1.10 Retração na secagem ................................................................................................................. 18 2.1.11 Propriedades para estado endurecido ................................................................................. 18 2.1.12 Aderência ...................................................................................................................................... 18 2.1.13 Capacidade de absorver deformações ................................................................................. 19 2.1.14 Resistência mecânica................................................................................................................. 19 2.1.15 Permeabilidade ............................................................................................................................ 20 2.1.16 Durabilidade ................................................................................................................................. 20 2.2 Reciclagem na construção civil.................................................................................. 20 2.2.1 Fatores Ambientais ..................................................................................................................... 20 2.2.2 Fatores Econômicos .................................................................................................................... 21 2.3 Resíduo do polimento do porcelanato ...................................................................... 21 2.3.1 Características da geração do resíduo ................................................................................ 22 2.3.2 Características do resíduo....................................................................................................... 23 2.3.3 Resultados de pesquisas realizadas com resíduos ........................................................... 24 3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL ..................................................................... 27 3.1 Materiais ...................................................................................................................... 28 3.1.1 Cimento......................................................................................................................................... 28 3.1.2 Cal .................................................................................................................................................. 29 3.1.3 Água ............................................................................................................................................... 29 3.1.4 Agregado miúdo (areia) ........................................................................................................... 29 3.1.5 Resíduo do polimento do porcelanato ................................................................................. 30 3.2 Produção da argamassa ............................................................................................. 31 3.2.1 Preparo da argamassa .............................................................................................................. 31 3.2.2 Consistência da argamassa ...................................................................................................... 32 3.2.3 Retenção de água ........................................................................................................................ 33 3.2.4 Determinação da Densidade de massa ................................................................................. 35 3.2.5 Moldagem dos corpos de prova.............................................................................................. 36 3.2.6 Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido ..................... 37 3.2.7 Determinação da resistência à tração na flexão e a compressão ................................. 37 3.2.7.1Determinação da resistência à tração na flexão ................................................................ 38 3.2.7.2Determinação da resistência à compressão axial.............................................................. 38 3.2.8 Absorção de água, índice de vazios e massa específica ................................................... 39 3.2.8.1Determinação da Absorção de água ..................................................................................... 40 3.2.8.2Determinação dos índices de vazios ...................................................................................... 41 3.2.8.3Determinação da massa específica ........................................................................................ 41 3.2.9 Absorção de água por capilaridade ........................................................................................ 41 3.2.10 Ciclos higrotérmico .................................................................................................................... 42 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................................................. 44 4.2.10 Definição do traço da argamassa .............................................................................. 44 4.2 Propriedades das argamassas no estado fresco ....................................................... 44 4.2.1 Consistência da argamassa ..................................................................................................... 44 4.2.2 Retenção de água ....................................................................................................................... 45 4.2.3 Densidade de massa .................................................................................................................. 46 4.3 Propriedades das argamassas no estado endurecido .............................................. 47 4.3.1 Massa aparente........................................................................................................................... 47 4.3.2 Resistência à tração na flexão ................................................................................................ 48 4.3.3 Resistência à compressão ........................................................................................................ 49 4.3.4 Absorção de água........................................................................................................................ 51 4.3.5 Índice de vazios .......................................................................................................................... 51 4.3.6 Massa específica ......................................................................................................................... 52 4.3.7 Absorção de água por capilaridade ..................................................................................... 53 4.3.8 Ciclos higrotérmicos ................................................................................................................. 54 4.4 Avaliação da aplicabilidade em campo..................................................................... 55 5 CONCLUSÕES........................................................................................................... 58 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ................................................................ 59 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 60 13 1 INTRODUÇÃO Nos últimos anos, vemos que a sociedade tem despertado para uma consciência ambiental. Várias propostas são levantas para a prática de uma produção ambientalmente correta, tanto no que diz respeito à diminuição da geração de resíduos, quanto ao seu destino final, podendo até agregar ao resíduo um poder econômico. Souza (2007) estudou o comportamento plástico, mecânico, microestrutural e térmico do concreto produzido com o resíduo do porcelanato e observam que a incorporação entre 10% e 50%, em massa, para o mesmo fator água/cimento, resultou em um aumento de até 40% na resistência à compressão do concreto. Porém, não se pode afirmar nada em relação às argamassas, pois sua caracterização físico-mecânica é diferente da caracterização do concreto, bem como as propriedades que deve atender no estado fresco e endurecido. Espera-se que algumas propriedades das argamassas possam ser melhoradas com o acréscimo do resíduo de polimento de porcelanato. Esse resíduo tem características de um pó, composto essencialmente por finos; portanto, pode resultar no aumento do efeito filler. Além disso, análises químicas reportadas na literatura indicam presença de alumina e sílica, de forma que, possivelmente, esse resíduo poderá apresentar atividade pozolânica se esses óxidos estiverem em seu estado amorfo. As argamassas de revestimento são utilizadas em boa parte das obras de construção civil e como o seu uso não apresenta nenhuma função estrutural, como o concreto, e sim de acabamento, a implantação de uma nova tecnologia seria mais simples, pois a cultura da construção civil é muito tradicional. Adicionalmente, o sucesso da incorporação do presente resíduo reduzirá os custos da geração da argamassa de revestimento. 1.1 Histórico e Contextualização do Problema Uma das etapas finais da fabricação de pisos de porcelanto é o polimento das peças sinterizadas, a fim de garantir o acabamento e brilho a superfícies. Souza (2007) destaca que são geradas cerca de 32 ton./dia desse resíduo na empresa Elizabeth Porcelanatos S.A, especializada exclusivamente na produção de pisos cerâmicos do tipo porcelanato em uma área de produção de mais de 40.000 m2. Esse patamar de produção de resíduo foi ratificado pelo atual gerente industrial em abril de 2012. 14 Diante da expressiva produção, há um sério problema de armazenamento na área de produção e descarte desse material, que por ser fino, propicia a poluição de ar, água e solo. Para a adição em materiais cimentício, por outro lado, essa finura intrínseca é extremamente desejada, dada a possibilidade do desenvolvimento de efeito filler. A reutilização desse resíduo é ainda mais justificado quando não se necessita empregar energia para moagem e/ou peneiramento, uma vez que é interessante do ponto de vista prático, ou seja, para que as indústrias possam absorver essa inovação futuramente que não haja custo agregado no pré-tratamento do resíduo. 1.2 Objetivos O presente trabalho de conclusão de curso tem como objetivo o desenvolvimento de argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento de porcelanato, caracterizado a argamassa e avaliando suas propriedades, tanto no estado fresco como no estado endurecido. Para análise das argamassas será desenvolvido um traço de referência, dentro dos padrões normativos da ABNT tais como: trabalhabilidade, retenção de água, resistência mecânica à compressão e à tração, durabilidade, entre outras propriedades. Após definido o traço de referência, serão desenvolvidos novos traços com a adição do resíduo do polimento do porcelanato, em distintas porcentagens em relação à massa de cimento, e para cada novo traço desenvolvido, os ensaios para determinação das propriedades das argamassas serão novamente realizados, com intuito comparativo. Caso as argamassas com adição do resíduo do polimento do porcelanato não alterem negativamente as propriedades da argamassa o presente trabalho tem como objetivo também propor a utilização em campo das argamassas, verificando, assim, a aceitabilidade por um mestre de obras experiente da sua aplicabilidade do ponto de vista prático. 15 2 REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Argamassas 2.1.1 Definição Segundo Petrucci (2003), as argamassas podem ser definidas como materiais de construção constituídos por uma mistura íntima de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo e de água. Além destes componentes essenciais, presentes nas argamassas, podem ainda ser adicionados produtos especiais com a finalidade de melhorar ou conferir determinadas propriedades ao conjunto. A NBR 13281 (ABNT, 2005) define as argamassas da seguinte maneira: mistura homogenia de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos, com propriedades de aderência e endurecimento, podendo ser dosada em obra ou em instalação própria (argamassa industrializada). 2.1.2 Tipos de argamassas Quanto à utilização das argamassas elas podem ser classificadas em: Argamassa para assentamento; Argamassa para revestimentos de paredes e tetos; Argamassa de uso geral; Argamassa decorativa. 2.1.3 Argamassa para revestimento de paredes e tetos Baía (2008) destaca as seguintes funções para as argamassas de revestimentos: Proteger os elementos de vedação dos edifícios de ação direta dos agentes agressivos; 16 Auxiliar as vedações nos cumprimentos das funções, como, por exemplo, o isolamento termoacústico e a estanqueidade à água e os gases; Regularizar a superfície dos elementos de vedação, servindo de base regular e adequada ao recebimento de outros revestimentos ou constituir-se no acabamento final; Contribuir para a estética da fachada. Alguns construtores de maneira errada utilizam as argamassas de revestimento para corrigir as imperfeições da base, o desaprumo ou a falta de alinhamento, chamam esse recurso de “tirar na massa” ou “dar uma cheia de massa”, desta forma o revestimento pode ser comprometido. Quando ocorre a utilização de alguns desses recursos para correção das imperfeições da base com argamassas comumente a espessura deste revestimento fica maior que o recomendado ocasionando assim algumas patologias, as mais comuns são: aparecimento de fissuras, descolamento do revestimento. Além da ocorrência dessas patologias é importante também destacar que quando a espessura for maior que a espessura considerada pelo projetista este procedimento pode está oferecendo aos elementos estruturais cargas maiores que as quais eles foram dimensionados. 2.1.4 Propriedades das argamassas de revestimento Para serem utilizadas conforme previsto na NBR 13281 (ABNT, 2005) as propriedades das argamassas de revestimento devem atender a alguns requistos. Tais requisitos são determinados através dos ensaios para caracterização das propriedades. Com relação às argamassas de revestimento elas apresentam propriedades tanto para o estado fresco quanto para o estado endurecido. 2.1.5 Propriedades para estado fresco Avaliar as propriedades das argamassas no estado fresco é importante, pois elas que podem oferecer melhor acabamento, proporcionar maior facilidade de transporte e aplicação. A seguir mostraremos algumas das propriedades das argamassas no estado fresco. 17 2.1.6 Massa específica Massa específica é a razão entre massa da argamassa e seu volume. A massa específica pode ser expressa em como massa específica absoluta ou como massa específica relativa. Para a determinação da massa específica absoluta não se considera os vazios existentes no volume da argamassa. Para a determinação da massa específica relativa são considerados tais vazios. O teor de ar incorporado na argamassa é uma medida da quantidade de ar existente para um determinado volume de argamassa, o teor de ar na argamassa influencia diretamente na massa específica relativa. O teor de ar na argamassa pode conferir trabalhabilidade à argamassa no estado fresco, porém se o teor de ar for muito elevado pode interferir de maneira negativa em outras propriedades, exemplo: resistência mecânica. A NBR 13278 (ABNT, 2005) tem como objetivo estabelecer o método para determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado em argamassas no estado fresco, destinadas ao assentamento e revestimento de paredes. 2.1.7 Trabalhabilidade Trabalhabilidade da argamassa é uma medida qualitativa. Baía (2008) considera uma argamassa trabalhável quando: Deixa penetrar facilmente a colher de pedreiro, sem ser fluida; Mantém-se coesa ao ser transportada, mas não adere à colher ao ser lançada; Distribui-se facilmente e preenche todas as reentrâncias da base; Não endurece rapidamente quando aplicada. Não existe um ensaio especifico a determinação da trabalhabilidade. A trabalhabilidade é medida em laboratório através do índice de consistência da argamassa NBR 13276 (ABNT, 2005). 18 2.1.8 Retenção de água A retenção de água é a capacidade da argamassa não perder a água de amassamento por sucção da superfície, mesmo quando esta superfície apresente elevada sucção, ou perda de água através da evaporação. A NBR 13277 (ABNT, 2005) é a norma que regulamenta a determinação da retenção da água da argamassa. 2.1.9 Aderência inicial Aderência inicial é capacidade que a argamassa tem de ancorar na base a qual está sendo aplicada. Báia (2008) ressalta que as condições da base podem interferir na aderência inicial, tais como: porosidade, rugosidade e condições de limpeza da superfície. 2.1.10 Retração na secagem Segundo Fiorito (1994), a retração das argamassas é o endurecimento acompanhado por uma diminuição de volume proveniente a perda da água por evaporação e/ou das reações de hidratação. A retração é responsável pelo o aparecimento de fissuras, isso ocorre quando os revestimentos são muito espessos ou quando as argamassas são “ricas”, argamassas ricas são aquelas que possuem elevado teor de cimento. Baía (2008) afirma que as argamassas de revestimento com espessuras maiores que 25 mm estão mais sujeitas ao aparecimento de fissuras devido a retração por secagem. 2.1.11 Propriedades para estado endurecido 2.1.12 Aderência Segundo Gomes (2008) aderência é a capacidade do revestimento já endurecido de resistir às tensões normais e tangenciais. Gomes (2008) ainda cita a definição de Carasek (1996): 19 ...a aderência da argamassa endurecida ao substrato é um fenômeno essencialmente mecânico, devido, basicamente, à penetração da pasta aglomerante ou da própria argamassa nos poros ou entre as rugosidades da base de aplicação (Carasek, 1996). A NBR15258 (ABNT, 2005) define aderência da seguinte forma: propriedade da argamassa de resistir às tensões atuantes na interface com o substrato. A NBR15258 (ABNT, 2005) é a norma de determinação da resistência potencial de aderência à tração para argamassas para revestimento de paredes e tetos. 2.1.13 Capacidade de absorver deformações Baía (2008) define a capacidade de absorver deformações como a propriedade da argamassa, já endurecida, suportar as tensões sem romper, sem apresentar fissuras prejudiciais e sem perder a aderência. Tais fissuras são consideradas prejudiciais quando possibilitam a percolação de água pelo revestimento. Baía (2008) também explica que a capacidade de absorver deformações depende: do módulo de deformação da argamassa; da espessura das camadas; das juntas de trabalho de revestimento; da técnica de execução. 2.1.14 Resistência mecânica De acordo com Baía (2008) a resistência mecânica é definida como uma propriedade dos revestimentos de suportarem as ações mecânicas de diferentes naturezas: devido à abrasão superficial, ao impacto e à contração termohigroscópica. Santos (2008) ressalta que após o endurecimento as argamassas, seja de assentamento ou de revestimento, são submetidas a algum tipo de esforço mecânico. As argamassas de revestimento são submetidas à abrasão superficial, impactos, tensões de cisalhamento decorrentes de movimentação do substrato e variações térmico-higrométricas. 20 Baía (2008) evidencia que a resistência mecânica aumenta com a redução da proporção de agregado na argamassa e varia inversamente co a relação água/cimento da argamassa. Na NBR 13279 (ABNT, 2005), encontra-se o método para determinação da resistência à tração na flexão e da resistência à compressão de argamassas para assentamento e revestimento de paredes e tetos, no estado endurecido. 2.1.15 Permeabilidade Permeabilidade é a propriedade do revestimento relaciona a passagem de água pela camada de argamassa, que é um material poroso e permite a percolação da água tanto no estado líquido como no de vapor (BAÍA , 2008). Baía (2008) também enfatiza que o revestimento deve ser estanque a passagem de água, impedindo a sua percolação. Mas deve ser permeável ao vapor para favorecer a secagem de umidade de infiltração, como a água de chuva, ou decorrente da ação direta do vapor de água, principalmente nos banheiros. 2.1.16 Durabilidade Propriedade relacionada ao tempo de uso do revestimento. Baía (2008) afirma que a durabilidade é resultante das propriedades do revestimento no estado endurecido e que reflete o desempenho do revestimento diante das ações do meio externo ao longo do tempo. A fissuração; a espessura excessiva; a cultura e proliferação de micro-organismos; a qualidade das argamassas e a falta de manutenção são alguns fatores que diminuem a durabilidade dos revestimentos. 2.2 Reciclagem na construção civil 2.2.1 Fatores Ambientais Nos últimos anos a sociedade tem despertado para uma consciência ambiental, e este conceito também chegou à construção civil e as indústrias que produzem materiais para a construção. A construção civil gera diariamente toneladas de entulho, assim como os 21 processos de produção de materiais para construção também geram toneladas de resíduos diariamente. O destino final destes resíduos é de responsabilidades dos seus geradores, porém, nem sempre os produtores deste resíduo dão a ele um destino ambientalmente correto, muitas vezes porque as cidades não oferecem um local adequado para que este resíduo seja lançado sem que afete o meio ambiente. Bernardin e col. (2006) relata que comumente os resíduos são depositados em aterros de forma desordenada podendo trazer inúmeros problemas, como contaminação do solo, contaminação do lençol freático, contaminação dos rios e lagos, surgimento de doenças e redução dos recursos naturais não renováveis, além de influenciar negativamente o ciclo biológico da vegetação presente. Atualmente existem sistemas de gerenciamento ambiental para obras, Reis (xxxx) define o sistema de gestão ambiental como a administração racional dos recursos naturais de modo que preserva a biodiversidade. O ISO 14000 é um dos sistemas de gestão ambiental mais conhecido. As empresas com certificado ISO 14000 ou qualquer outro sistema de gestão ambiental buscam conhecer, controlar, gerenciar, reaproveitar (quando possível) e oferecer um destino correto a todos os resíduos gerados nos seus processos construtivos. 2.2.2 Fatores Econômicos Em geral, todo processo construtivo gera desperdícios, ou resíduo. Não é diferente com a produção dos materiais para construção civil. Esse desperdício tem um custo. Para diminuir esses custos, primeiramente, pensasse em minimizar os desperdícios ou até em gerar a menor quantidade de resíduo possível. Diminuindo assim as despesas com para dar ao resíduo um destino correto. Uma segunda alternativa seria agregar um poder econômico a esse “lixo” reaproveitando ele nos processos construtivos. Atualmente pesquisadores estão estudando novos produtos com a incorporação dos resíduos de materiais de construção tais como: concreto, argamassas, blocos cerâmicos, telhas, pedras artificiais, entre outros. 2.3 Resíduo do polimento do porcelanato 22 2.3.1 Características da geração do resíduo O resíduo é gerado a partir do processo de polimento do porcelanato que é realizado por uma série de máquinas polidoras a fim de transformar o porcelanato rústico (sem brilho) em um porcelanato polido (com brilho). Bittencourt e Benincá (2002) descrevem o processo de polimento da seguinte forma: consiste em um equipamento dotado de várias cabeças polidoras compostas de materiais abrasivos, que em contato com as peças em rotação alta, velocidade controlada em presença de água executam o polimento, sendo que à medida que a peça passa pela máquina os abrasivos usados apresentam gradativamente uma granulométrica mais fina, até conseguir-se o resultado desejado. Para o presente trabalho o material foi coletado na Fábrica Elizabeth Porcelanatos S. A. atualmente é a maior fábrica de porcelanato do Brasil, situada na rodovia BR 101, Km 98, distrito industrial, Conde - PB. A fábrica possui uma área de produção de mais de 40.000 m2 , gerando mais de 30 toneladas de resíduo do polimento do porcelanato por dia. Uma vista superior da fábrica Elizabeth Porcelanatos pode ser visualizada na Figura 1. Figura 1: Instalações da fábrica Elizabeth Porcelanatos. Fonte: http://www.elizabethcimentos.com.br/quem-somos Atualmente este resíduo é armazenado dentro do pátio da própria fábrica, e pesquisadores contratados pela fábrica estão estudando a reutilização deste resíduo na produção do porcelanato. 23 2.3.2 Características do resíduo Santos (2008) caracteriza o resíduo do polimento do porcelanato como uma mistura de material cerâmico oriundo do polimento do porcelanato e material abrasivo desprendido durante o processo, resultando em um pó de coloração branco. As curvas de distribuição do tamanho das partículas do resíduo do polimento do porcelananto e do resíduo do abrasivo feitas por Bernardin e col. (2007) podem ser visualizadas na Figura 2. Observa-se, portanto, que o material é formando essencialmente por finos. Figura 2: Distribuição de tamanho de partículas dos resíduos de polimento e abrasivo. Fonte: Bernardin e col (2007). Quanto às características químicas, Santos (2008) afirma que o resíduo do polimento do porcelanato possui características variadas. Bernardin e col. (2007) analisaram quimicamente o resíduo do polimento do porcelanato e dos abrasivos, o resultado encontra-se exposto na Tabela 1. Tabela 1 - Análise química dos resíduos Resíduo SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O P.F. Polimento 59,50 17,30 0,70 0,30 1,60 5,30 2,80 3,60 5,60 Abrasivo 10,50 1,60 1,60 0,10 4,10 34,80 0,10 6,30 40,20 Fonte: Bernardin e col (2007) Bernardin e col. (2007) afirmam, ainda, que o resíduo do polimento do porcelanato é formado por: quartzo, albita e zircônia, as fases majoritárias da pasta porcelânica estudada. 24 Marquez (2007) apresenta a composição química do polimento do porcelanato conforme a Tabela 2. Analisando as Tabela 1 e Tabela 2 pode-se observar uma grande quantidade de sílica, alumina e oxido de magnésio no resíduo do polimento do porcelanato. Tabela 1 - Análise química dos resíduos Amostra PR ª SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O Rl ᵇ Resíduo 7,5 55,16 18,75 0,80 - 10,00 0,17 0,54 4,90 Fonte: Marques e col (2007) 2.3.3 Resultados de pesquisas realizadas com resíduos Em pesquisa intitulada “Estudo do comportamento plástico, mecânico, microestrutural e térmico do concreto produzido com resíduo de porcelanato”, Souza (2007) concluiu que a presença do resíduo na composição do concreto proporciona muitas mudanças nas características do concreto, tanto no estado fresco como no estado endurecido. Souza (2007) resalta as principais influencias do resíduo do polimento do porcelanato nas propriedades do concreto, tais como: Na plasticidade: Para os traços executados sem aditivo plastificante, o abatimento do concreto fresco decresceu rapidamente. Com uma variação de 10% na concentração do resíduo de porcelanato entre os traços, foi constatada uma diminuição média de 30% no valor do abatimento; Em concretos sem aditivo, foi possível adicionar até 40% de resíduo em relação à massa de cimento. Com concentrações maiores, o concreto não apresentou plasticidade suficiente para utilização prática; Para concentrações superiores a 50%, é necessário alterar a quantidade inicial de água da mistura. Tal iniciativa diminui a resistência mecânica e aumenta a porosidade do concreto. 25 Na resistência à compressão: Houve um aumento significativo da resistência mecânica à compressão decorrente da utilização do resíduo de porcelanato no traço; Com a máxima concentração de resíduo (40%) e sem aditivo, a resistência alcançada foi de 37,44 MPa. Com isso, conclui-se que é possível utilizar o resíduo de porcelanato objetivando o aumento da resistência a partir do traço padrão. Na porosidade e absorção: Houve uma diminuição da porosidade e da absorção no concreto com utilização do resíduo de porcelanato; O aumento da concentração de resíduo de porcelanato no traço resultou em uma menor porosidade, favorecendo a durabilidade do concreto. Santos (2009), em pesquisa realizada sobre a influência da adição de grés porcelanato no comportamento mecânico e microestrutural em pastas de cimento Portland para cimentação de poços de petróleo, utilizando concentrações que variavam entre 10% a 30% de resíduo em relação à massa de cimento concluiu que: foram encontradas, para as maiores concentração de resíduo, maior resistência mecânica e menor permeabilidade, além de ser comprovada a reatividade pozolânica do resíduo com o cimento Portland. Em estudo realizado sobre o aproveitamento de resíduos minerais na formulação de argamassas para a construção civil, Santos (2008) apresentou que em algumas propriedades como: índice de consistência, retenção de água, densidade de massa no estado fresco, teor de ar incorporado e densidade de massa aparente no estado endurecido não houve alteração significativa com a incorporação de resíduo. Com a adição do resíduo o módulo de elasticidade diminuiu, ocasionando um melhor desempenho para a argamassa, mas algumas 26 propriedades foram comprometidas, tais como: resistência à tração na flexão, resistência à compressão e absorção de água por capilaridade. 27 3 METODOLOGIA EXPERIMENTAL A metodologia experimental foi realizada para atender aos objetivos desta pesquisa, de forma a desenvolver argamassas de revestimento com adição do resíduo do polimento do porcelanato. O resíduo do polimento do porcelanato entrou no sistema como adição em porcentagens de 10%, 15% e 20% em relação à massa do cimento. Figura 3: Fluxograma de atividades. Fonte: Autor, 2013. 28 3.1 Materiais 3.1.1 Cimento O cimento utilizado foi o do tipo CP II Z – 32 da marca Nassau. A massa específica do cimento foi determinada através da metodologia da NBR NM 23 o valor encontrado foi de 3,01g/cm³. As características químicas e físicas do cimento fornecidas por Boletim Técnico da Empresa Nassau para o lote em questão, podem ser vistas, respectivamente, nas Tabela 2 e Tabela 3. Tabela 2: Características químicas do cimento. Caracterização Química Resultado (%) Perda ao fogo 5,33 Resíduo Insolúvel 11,06 SiO2 22,79 Al2O3 4,73 Fe2O3 2,37 CaO 54,09 MgO 4,51 SO3 3,65 Na2O 0,14 K2O 1,58 Fonte: Boletim Técnico, empresa Nassau. Tabela 3: Características físicas do cimento. Caracterização Física Unidade Resultado Massa específica g/cm³ 3,01 Área específica m²/kg 418,00 Consistência normal % 28,3 Início de pega horas 4,15 Fim de pega horas 5,2 Resistência a compressão 1 dia MPa 12,6 Resistência a compressão 3 dias MPa 23,1 Resistência a compressão 7 dias MPa 28,1 Resistência a compressão 28 dias MPa 38,1 Fonte: Boletim Técnico, empresa Nassau. 29 3.1.2 Cal Foi utilizada a cal hidratada para argamassa do tipo CH – 1 da marca Achaqui. A massa especifica da cal foi determinada através da metodologia da NBR NM 23 o valor encontrado foi de 2,47g/cm³. 3.1.3 Água Foi utilizada a água proveniente da rede de abastecimento da Universidade Federal de Pernambuco – Campus Agreste. 3.1.4 Agregado miúdo (areia) A areia utilizada foi proveniente de depósitos do rio Ipojuca na região de Caruaru-PE. O agregado miúdo foi lavado para a retirada das impurezas, seco em estufa a 100 ºC por 24 horas e peneirado em peneira de malha 4,75mm, sendo classificado assim como uma areia média. A massa específica da areia foi determinada através da metodologia da NBR NM 23, sendo o valor encontrado de 2,60 g/cm³. A Tabela 4 e a Figura 4 mostram a distribuição e a curva granulométrica do agregado miúdo, respectivamente. Tabela 4: Distribuição granulométrica da areia Peneira ( mm) % Retida acumulada 4,75 2,38 1,18 0,590 0,300 0,150 0,075 0 2 10 41 88 98 100 Fonte: Tabela do autor, 2012. 30 Figura 4: Curva granulométrica da areia utilizada nas argamassas. Fonte: Figura do autor, 2012. As características físicas foram realizadas seguindo os procedimentos da NBR NM 248 (2003) e NBR 9776 (1986) e encontram-se na Tabela 5- Características físicas da areia.. Tabela 5- Características físicas da areia. Característica Unidades Resultado Módulo de finura - 2,39 Dimensão máxima característica mm 2,38 Massa específica g/cm³ 2,60 Fonte: Tabela do autor, 2012. 3.1.5 Resíduo do polimento do porcelanato O resíduo foi fornecido pela empresa Cerâmica Elizabeth S.A, sendo posteriormente seco em estufa a uma temperatura de 100 ºC por 24 horas em laboratório, para favorecer sua desagregação e posterior peneiramento. A massa específica do resíduo do polimento do porcelanato foi de 2,40g/cm³, determinada através da metodologia da NBR NM 23. A massa específica aparente de 1,02 31 kg/dm3. A determinação de seu módulo de finura indica valores médios de 2,2, sendo um material muito fino. Os teores dos seus constituintes químicos determinados por fluorescência de Raios-X (FRX) encontram-se expostos na Tabela 6. Tabela 6: Composição química do resíduo do polimento do porcelanato. Caracterização Química Resultado (%) SiO2 60% Al2O3 MgO Outros 20% 10% 10% Na análise FRX observou-se também a existência de K2O, SO3, CaO e Fe2O3. Análises de difração de Raios-X realizadas em resíduo de pó de polimento de porcelanato da mesma fábrica, resultaram na presença das fases cristalinas mulita, quartzo, carbeto de silício e óxido de magnésio (SOUZA, 2007). O autor salienta que a mulita e o quartzo são oriundos da massa porcelânica, enquanto que o carbeto de silício e o óxido de magnésio integram a composição do abrasivo utilizado durante o processo de polimento do porcelanato. 3.2 Produção da argamassa O traço utilizado para a produção da argamassa de revestimento foi um traço comumente usado da região de Caruaru-PE: Traço 1:2:9, cimento, cal, agregado miúdo. Tal traço em volume. O resíduo do polimento do porcelanato entrou no sistema como adição em relação à massa de cimento. Os percentuais de adição de resíduo foram de 10%, 15% e 20%. A água do sistema foi determinada através da NBR 13276 – Preparo da mistura e determinação do índice de consistência. Ajustou-se a água para que a argamassa apresentasse um índice de consistência de 265 mm. 3.2.1 Preparo da argamassa 32 A argamassa foi preparada conforme a NBR 13276 (2005), a cal foi maturada com uma antecedência de 16 a 24 horas do preparo da argamassa. Para a maturação, no recipiente do misturador, foi colocada a cal hidratada, areia e água. Esse conjunto foi, então, misturado por 4 minutos em misturador em baixa velocidade e pesado para posterior correção da água perdida na evaporação. Após o tempo de maturação da cal, o recipiente foi pesado novamente e acrescentada a água perdida na evaporação. Por fim, colocou-se o cimento e o resíduo do polimento do porcelanato. Tais materiais foram novamente misturados por quatro minutos em uma argamassadeira em baixa velocidade para obtenção da argamassa. O preparo da argamassa pode ser visto na Figura 5. Figura 5: Preparo da argamassa. Fonte: Foto do autor, 2013. 3.2.2 Consistência da argamassa As medidas de consistência das argamassas produzidas foram realizadas conforme a NBR 13726 (ABNT, 2005). Os equipamentos utilizados foram: mesa para determinação de consistência, molde de tronco de cônico, soquete metálico e um paquímetro. Procedimento de ensaio: A mesa e o molde receberam uma fina camada de óleo; 33 O molde foi colocado sobre a mesa e preenchido com a argamassa. A argamassa foi colocada em camadas com altura aproximadamente iguais. Para distribuir melhor a argamassa foi utilizado o soquete metálico e foram dados 15 golpes na primeira camada, 10 golpes na segunda camada e 5 golpes na segunda camada. A argamassa foi rasada com uma régua metálica para retirada do excesso; Retirado do molde; Após a retirado do molde foi acionada a manivela da mesa para índice de consistência para proporcionar 30 quedas em 30 segundos. Imediatamente após a última queda foram realizadas as medidas do espalhamento da argamassa. Foram realizadas três medidas e registradas. Ver Figura 6. Figura 6: Medida do índice de consistência da argamassa. Fonte: Foto do autor, 2013. 3.2.3 Retenção de água O ensaio de retenção de água foi realizado conforme a NBR 13277 (ABNT, 2005) Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da retenção de água. Etapas do ensaio: Preparo da argamassa conforme o item 3.2.1 deste; 34 Montagem do conjunto funil de Buchner, prato e papel filtro umedecido, aplicado uma sucção de 51 mm de mercúrio por 90s através de uma bomba de vácuo, para retirar o excesso de água. Em seguida o conjunto foi pesado; Em seguida, o prato foi preenchido com argamassa de modo que a argamassa ficasse uma pouco acima da borda do prato. A argamassa foi adensada com 37 golpes de soquete metálico, sendo 16 golpes aplicados uniformemente junto as bordas e 21 golpes aplicados uniformemente distribuídos na parte central da amostra. Com o auxilio de uma régua metálica foi realizado o rasamento no sentido do centro para as bordas em duas etapas, ver Figura 7; Pesado o conjunto; Em seguida foi aplicada uma sucção de 51 mm de mercúrio durante 15 min, através de uma bomba de vácuo. Após tal procedimento o conjunto foi novamente pesada. Figura 7: Conjunto funil de Buchner com argamassa. Fonte: Foto do autor, 2013. Para o cálculo da retenção de água foi utilizada a equação1. (1) 35 Sendo: , fator água argamassa fresca; ma é a massa do conjunto com argamassa, em gramas; ms é a massa do conjunto após a sucção, em gramas; mw é a massa total de acrescentada a mistura, em gramas; m é a soma das massas dos componentes anidros, em gramas. 3.2.4 Determinação da Densidade de massa Os ensaios para determinação da densidade de massa foram realizados seguindo as instruções da NBR 13278 (ABNT, 2005). O ensaio foi divido em três etapas: calibração do recipiente cilíndrico, preparação da argamassa e colocação da argamassa no recipiente. Calibração do recipiente: foi escolhido um recipiente cilíndrico e pesado vazio com placa de vidro, em seguida o recipiente foi cheio com água destilada, o recipiente foi novamente pesado agora com água. Cálculo do volume: (2) Onde: Vr é a voluma do recipiente; ma é a massa do recipiente com água e placa de vidro; mv é a massa do recipiente com a placa. Preparo da argamassa: a argamassa foi preparada conforme visto no item 3.2.1 Colocação da argamassa no recipiente: o recipiente foi cheio com argamassa, imediatamente após a mistura, em três camadas com alturas aproximadamente iguais. Cada camada foi adensada com 20 golpes com uma espátula de uma forma que os golpes nas camadas correspondentes, em seguida, foram efetuadas três quedas a uma 36 altura de aproximadamente 3 cm para eliminar os vazios. O recipiente foi rasado e pesado e registrado sua massa (mc). A densidade de massa, em kg/m³, foi calculada através da fórmula expressa na Equação 3. (3) Sendo: mc é a massa do recipiente cilíndrico contendo a argamassa de ensaio, em gramas; mv é a massa do recipiente cilíndrico vazio, em gramas; Vr é a volume do recipiente, em centímetros cúbicos. 3.2.5 Moldagem dos corpos de prova Para a realização dos ensaios de determinação da resistência a tração na flexão e à compressão, bem como para o ensaio de absorção de água foram moldados corpos de prova prismáticos do tipo 4 cm x 4 cm x 16 cm. A moldagem foi realizada confirme a NBR13729 (ABNT, 2005). Após o preparo da argamassa, conforme visto no item 3.2.1, a argamassa foi colocada no molde em duas camadas adensadas com o auxílio de uma mesa de adensamento por queda com operação manual. Foram realizados 30 quedas por camadas e em seguida foi efetuado o rasamento dos corpos de prova com uma régua metálica. Os corpos de prova logo após as suas moldagens podem ser vistos na Figura 4. Os corpos de prova permaneceram no molde por 24 horas, depois desmoldados e condicionados no Laboratório de Materiais e Estrutura UFPE-CAA. 37 Figura 8: Corpos de prova, autor 2013. Fonte: Foto do autor. 3.2.6 Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido A densidade de massa aparente no estado endurecido foi determinada através das instruções contidas na NBR 13280.(ABNT, 2005) - Procedimentos de execução do ensaio: Foram utilizados 3 corpos de prova moldados conforme visto no item anterior; Cura dos corpos de prova de 28 dias; Com o auxilio de um paquímetro, foi determinada a altura, largura e comprimento de cada corpo de prova, para o cálculo do volume; Em seguida, os corpos de prova foram pesados; Com o volume e a massa foi determinada a densidade de massa no estado endurecido. Para este ensaio foram utilizados três corpos de prova prismáticos de cada tipo de argamassa. 3.2.7 Determinação da resistência à tração na flexão e a compressão 38 Os ensaios para determinação da resistência a tração na flexão e a compressão foram realizados em conformidade com a NBR13279 (ABN¨T, 2005). 3.2.7.1 Determinação da resistência à tração na flexão O corpo de prova foi colocado numa prensa universal e aplicada uma carga de 50N/s até que ocorresse a ruptura. A Figura 9 mostra o corpo de prova posicionado na prensa para ruptura por tração na flexão e a peça após o rompimento. Em média, foram utilizados seis corpos de prova de cada tipo de argamassas por idade. Figura 9: à esquerda: corpo de prova posicionado na prensa para ruptura, à direita: corpo de prova após a ruptura. Fonte: Foto do autor (2013). 3.2.7.2 Determinação da resistência à compressão axial Após o rompimento dos corpos de prova à tração na flexão foram utilizadas as metades dos corpos de provas. Tais corpos foram colocados na prensa universal de modo que a face rasada não ficasse em contato com os dispositivos de apoio e com o dispositivo de carga. Em seguida foi aplicada uma carga de 500 N/s até que ocorresse a ruptura, ver Figura 10. Para determinação de resistência a compressão foram utilizados, em média, doze corpos de prova. 39 Figura 10: à esquerda: corpo de prova posicionado na prensa para ruptura à compressão, à direita: corpo de prova após a ruptura, autor 2013. Fonte: Foto do autor (2013). 3.2.8 Absorção de água, índice de vazios e massa específica Os ensaios para determinar a absorção de água, índice de vazios e massa específica foram realizados seguido às instruções da NBR 9778 (ABNT, 2005). Dos corpos de prova prismáticos moldados (4x16x16)cm, conforme visto no item 3.2.5 deste, foram utilizados três corpos de prova com idades de 28 dias, de cada tipo argamassa, para realização dos ensaios. O ensaio foi realizado da seguinte forma: Separados três corpos de prova de cada tipo de argamassa; Em seguida, as amostras foram colocadas para secar em estufa a uma temperatura de 105ºC, por 72 horas e em seguidas resfriadas ao ar e pesadas; Depois as amostras foram colocadas para ser imersas em água por mais 72 horas, logo após, as amostras foram colocadas por 5 horas em recipiente com água em ebulição, ver Figura 11; As amostras foram resfriadas naturalmente e pesadas em uma balança hidrostática conforme Figura 12. 40 Figura 11: Corpo de prova em recipiente para ebulição, autor 2013. Fonte: Foto do autor (2013). Figura 12: Pesagem do corpos de prova em balança hidrostática. Fonte: Foto do autor (2013). 3.2.8.1 Determinação da Absorção de água Para determinação da absorção de água foi utilizada a Equação 4. 41 . 100 (4) Sendo: Msat: massa das amostras saturadas (pesadas em balança convencional); Ms: massa das amostras secas. 3.2.8.2 Determinação dos índices de vazios A Equação 5 foi utilizada para determinar o índice de vazios das amostras: (5) Onde: Msat: massa das amostras saturadas (pesadas em balança convencional); Ms: massa das amostras secas; Mi: massa das amostras saturadas (pesadas em balança hidrostática). 3.2.8.3 Determinação da massa específica A massa específica das amostras foram determinadas através da Euqação 6. (6) Sendo: Msat: massa das amostras saturadas (pesadas em balança convencional); Ms: massa das amostras secas; Mi: massa das amostras saturadas (pesadas em balança hidrostática). 3.2.9 Absorção de água por capilaridade 42 As medidas de absorção de água por capilaridade foram realizadas seguindo as instruções da NBR15259 (ABNT, 2005). Tal ensaio foi realizado com três corpos de prova de cada tipo de argamassa e seguiu as tais etapas: Os corpos de prova foram marcados, três de cada tipo de argamassa; Em seguida, tiveram uma de suas faces lixadas e limpas com o auxilio de um pincel; Posteriormente, tais corpos de prova foram pesados para obtenção da massa inicial, mo; Em seguida, os corpos de prova foram colocados dentro de um recipiente com água em uma altura de (5+-1)mm; Após 10 minutos e 90 minutos os corpos de prova foram pesados e registrados a sai massa, m10 e m90, respectivamente. A absorção de água por capilaridade e o coeficiente de capilaridade foram determinados através das seguintes equações, Equação 7: (7) Onde: At é a absorção de água por capilaridade, para cada tempo, em gramas por centímetro quadrado; mt é a massa do corpo de prova em cada tempo, em gramas; mo é a massa inicial do corpo de prova, em gramas; t corresponde aos tempos; 16 é a área do corpo de prova, em centímetros quadrados. 3.2.10 Ciclos higrotérmico Três amostras de corpos de prova prismáticas de cada tipo de argamassa foram submetidas a 10 ciclos de molhagem e secagem, simulando assim as intempéries que as argamassas podem sofrer nos revestimentos. 43 Cada ciclo correspondia em as amostras serem secas em estufa a uma temperatura de 56ºC por duas horas e em seguida as amostras foram colocadas em imersas em água por mais duas horas. 44 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Neste capítulo serão apresentaremos e discutidos os resultados obtidos na presente pesquisa. 4.2.10 Definição do traço da argamassa O traço definido para realização da pesquisa foi um traço rico em cimento, traço para revestimento do tipo emboço, o traço 1:4,17:7,5 (cimento, cal hidratada e areia), em volume. Para desenvolver a pesquisa, tal traço foi convertido para massa. O traço em volume e sua conversão de volume para massa encontram-se expostos na Tabela 7. Tabela 7: Conversão do traço em volume para o traço em massa. Material Cimento Cal Areia 4.2 Traço em volume 1 4,17 7,5 Traço em massa 1,00 1,64 7,77 Propriedades das argamassas no estado fresco 4.2.1 Consistência da argamassa Conforme estabelece a NBR 13276 (ABNT, 2005), a quantidade de água no sistema foi ajustada para que o valor de consistência da argamassa estivesse entre 255 mm e 265 mm. Nesse sentido, para a argamassa de referência, a proposta era ajustar a quantidade de água para que o valor de consistência da argamassa fosse o mais próximo possível do limite superior definido pela NBR 13276 (2005), 265 mm. Como era esperado, com o acréscimo do resíduo do polimento do porcelanato ocorreu a diminuição do valor de consistência. Os resultados de consistência obtidos com a adição do resíduo do pó de polimento de porcelanato encontram-se expostos na Figura 13. Verifica-se que a adição máxima foi de 20%, estando as adições de 10, 15 e 20% enquadradas no intervalor de consistência adequado. A perda de consistência com a adição está intimamente relacionado com a finura e alta área superficial do resíduo. 45 Figura 13: Gráfico da consistência normal das argamassas. Gráfico de consistência Consistência (mm) 270,00 265,00 264,93 261,56 Ref 258,75 260,00 10% 255,09 255,00 15% 20% 250,00 245,00 Ref 10% 15% 20% 4.2.2 Retenção de água A Figura 14 apresenta os resultados obtidos nos ensaios de retenção de água. Observa-se que ocorreu uma pequena redução no valor a porcentagem de retenção de água; porém, todas as argamassas foram classificadas como sendo argamassas do tipo U3, segundo a NBR 13281 (ABNT, 2005). Ver classificação das argamassas na Tabela 8. Portanto podemos afirmar que todas as argamassas possuem praticamente a mesma capacidade de não perder a água de amassamento por sucção da superfície. Destaca-se que comportamento inverso era esperado em termos de retenção de água quando da adição gradual do resíduo, uma vez que este possui alta área superficial, o que favorece a captação e retenção de água no estado fresco. No entanto, a não influência significativa da adição mineral nesse parâmetro está consoante com Santos (2008). 46 Figura 14: Gráfico da retenção de água das argamassas. Gráfico de retenção de água Retenção de água (%) 95 90 89 90 Referência 88 10% 85 15% 85 20% 80 Ref 10% 15% 20% Tabela 8: Classificação de retenção de água segundo a NBR 13281 (2005). Classe Retenção de água % Tipo de argamassa U1 < 78 U2 72 a 85 U3 80 a 90 Ref, 10%, 15% e 20% U4 86 a 94 U5 91 a 97 U6 95 a 100 4.2.3 Densidade de massa Na Figura 15 podemos ver os resultados do ensaio de determinação da densidade de massa no estado fresco. Observa-se que a variação dos resultados é muito pequena, sendo da ordem de apenas 21,11 kg/m³. Portanto, todas as argamassas podem ser classificadas em relação à densidade de massa no estado fresco como da classe D5, conforme Tabela 9. Ressalta-se que a redução de densidade de massa no estado fresco está relacionada com o baixo peso específico do resíduo. Assim, para um mesmo volume de argamassa com a presença do resíduo, tem-se, comparativamente à argamassa padrão, menor quantidade de cimento e demais agregados. 47 Figura 15: Gráfico dos resultados do ensaio de densidade de massa. Densidade de massa (kg/m³) Gráfico da densidade de massa 2040,00 2034,30 ref 2028,06 2030,00 2023,75 10% 2020,00 2013,19 15% 20% 2010,00 Ref 10% 15% 20% Tabela 9: Classificação da densidade de massa no estado fresco segundo a NBR 13281 (2005). Classe Densidade de massa no estado fresco (kg/m³) D1 D2 D3 D4 D5 D6 4.3 < 1400 1200 a 1600 1400 a 1800 1600 a 2000 1800 a 2200 > 2000 Tipo de argamassa Ref, 10%, 15% e 20% Propriedades das argamassas no estado endurecido 4.3.1 Massa aparente Os resultados do ensaio para determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido estão expostos na Figura 16. Nota-se que não há nenhuma diferença significativa em os quatros tipos de argamassas. Portanto, todos os quatros tipos de argamassas ensaiados podem ser classificados como da mesma classe, M5, segundo a classificação da NBR 13281 (2005), ver Tabela 10. 48 Figura 16: Gráfico dos resultados do ensaio para determinação massa aparente no estado endurecido. Gráfico da massa aparente no estado endurecido 1830,0 1822,3 ρmáx (kg/m³) 1825,0 1820,0 1823,2 REF 1817,1 1812,9 1815,0 10% 1810,0 15% 1805,0 20% 1800,0 Ref 10% 15% 20% Tabela 10: Classificação da densidade de massa aparente no estado endurecido segundo a NBR 13281 (2005). Classe Densidade de massa aparente no estado endurecido(kg/m³) M1 M2 M3 M4 M5 M6 < 1200 1000 a 1400 1200 a 1600 1400 a 1800 1600 a 2000 > 2000 Tipo de argamassa Ref, 10%, 15% e 20% 4.3.2 Resistência à tração na flexão Os resultados do ensaio de resistência à tração na flexão estão apresentados na Figura 17. Porém, pode-se observar que uma variação entre os resultados que podem ter sido geradas quando foi configurada a prensa universal para o rompimento. Entretanto, analisando os resultados podemos ver um pequeno crescimento da resistência à tração na flexão nas argamassas com adição do resíduo. Porém, quanto à classificação da argamassa, conforme a NBR 13281 (2005), novamente todas as argamassas podem ser classificadas em uma mesma classe, a classe R2, conforme a Tabela 11. 49 Figura 17: Gráfico dos resultados do ensaio de resistência à tração na flexão. Resistência a tração na flexão 1,80 1,71 Resistência a tração na flexão (MPa) 1,70 1,65 Ref 7 dias 1,59 1,60 1,53 1,50 10% 7 Dias 15% 7 Dias 1,48 1,44 20% 7 Dias Ref 14 Dias 1,40 1,36 10% 14 dias 1,31 15% 14 Dias 1,28 1,30 1,25 20% 14 Dias 1,18 1,20 1,18 Ref 28 Dias 10% 28 dias 1,10 15% 28 Dias 20% 28 Dias 1,00 7 dias 1 14 dias 28 dias Tabela 11: Classificação da resistência à tração na flexão segundo a NBR 13281 (2005). Classe Resistência a tração na flexão (MPa) R1 R2 R3 R4 R5 R6 < 1,5 1,0 a 2,0 1,5 a 2,71 2,0 a 3,5 2,7 a 4,5 > 3,5 Tipo de argamassa Ref, 10%, 15% e 20% 4.3.3 Resistência à compressão O gráfico abaixo, Figura 18, apresenta os resultados do ensaio de resistência à compressão. Da mesma forma como ocorreu no ensaio de resistência à tração na flexão a configuração da prensa universal pode ter alterado alguns resultados. 50 Mesmo assim, avaliando os resultados obtidos, pode-se observar que, na maioria dos casos, as argamassas com adição do pó de polimento do porcelanato apresentaram resultados superiores à argamassa convencional, que provavelmente deve ter sido motivado por ação do efeito filler, já que não foram ainda avaliadas as resistências aos 56 dias, para verificação da possibilidade de atividade pozolânica. Para classificação das argamassas segundo a NBR 13281 (ABNT, 2005) serão desconsiderados os resultados que estão aparentemente fora do intervalo de confiança. Sendo assim, podemos classificar as argamassas como P1, de acordo com a Tabela 12. Figura 18: Gráfico dos resultados do ensaio de resistência à compressão. Resistência compressão Resistência a compressão (MPa) 3,500 2,500 2,000 Ref 7 dias 2,983 3,000 2,266 1,991 1,958 1,700 2,4952,489 2,578 10% 7 Dias 15% 7 Dias 1,435 1,382 1,500 2,441 1,549 20% 7 Dias Ref 14 Dias 10% 14 dias 1,000 15% 14 Dias 0,500 20% 14 Dias 0,000 7 dias 14 dias 28 dias Ref 28 Dias Tabela 12: Classificação da resistência a compressão segundo a NBR 13281 (2005). Classe Resistência a compressão (MPa) Tipo de argamassa P1 < 2,0 P2 1,5 a 3,0 Ref, 10%, 15% e 20% P3 2,5 a 4,5 P4 4,0 a 6,5 P5 5,5 a 9,0 P6 > 8,0 Ressalta-se a necessidade de realizar rompimento pelos menos aos 56 dias. De fato, Pelisser et al. (2012) avaliaram a adição de pó de porcelanato em pastas e argamassas de cimento Portland, nas adições de 10 e 20% em relação à massa de cimento e substituindo esse 51 componente, e encontraram como conclusões que o resíduo de polimento de porcelanto é pozolânico, encontrando melhoras no valor da resistência à compressão apenas quando dos 28 para 56 dias. 4.3.4 Absorção de água Os resultados do ensaio de absorção de água encontram-se expostos na Figura 19. Analisando os resultados observa-se a ocorrência de um pequeno aumento na porcentagem de absorção de água. Como tal aumento foi menor que 1%, pode-se concluir que, praticamente, não há alterações nas características das argamassas avaliadas quanto a essa propriedade. Figura 19: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água. Gráfico de absorção de água Absorção de água (%) 17,00% 16,41% 16,50% 16,00% 16,34% 16,00% ref 15,64% 15,50% 10% 15,00% 15% 14,50% 20% 14,00% Ref 10% 15% 20% 4.3.5 Índice de vazios Da mesma forma que não houve uma alteração considerável nos resultados do ensaio de absorção água, ao avaliar os resultados do ensaio de determinação do índice de vazios, apresentados na Figura 20, também se observa que as argamassas ora em análise, com e sem a adição de pó de polimento de porcelanato, possuem praticamente as mesmas características em relação a esta propriedade. 52 Figura 20: Gráfico dos resultados do ensaio de índice de vazios. Gráfico de índice de vazios 30,00% Índide de vazios (%) 29,68% 29,56% 29,50% ref 29,05% 10% 29,00% 15% 28,59% 28,50% 20% 28,00% Ref 10% 15% 20% 4.3.6 Massa específica Novamente, assim como ocorreu nas propriedades de absorção de água e índice de vazios, ao observar os resultados da Figura 21, os quatro tipos de argamassas apresentam praticamente a mesma massa específica. Portanto, pode-se afirmar que, para estas propriedades, a adição do resíduo do polimento do porcelanato não alterou nem para melhor, nem para pior a qualidade da argamassa, comparando com a argamassa de referência, mantendo as características em relação à argamassa padrão, o que é extremamente positivo em termos de aplicação dessa argamassa em campo. Além disso, a garantia da incorporação do resíduo é garantida, retirando-o da natureza. Figura 21: Gráfico dos resultados do ensaio de determinação da massa específica. Gráfico da massa específica Massa específica 1,85 1,83 1,83 1,82 1,81 1,81 1,81 ref 10% 1,79 15% 1,77 20% 1,75 Ref 10% 15% 20% 53 4.3.7 Absorção de água por capilaridade As Figura 22 e Figura 23 apresentam os resultados dos ensaios de absorção de água por capilaridade para um tempo de 10 minutos e de absorção de água por capilaridade para um tempo de 90 minutos, respectivamente. Analisando estes resultados, podemos ver que houve uma redução considerável na absorção de água quando a argamassa apresenta o pó do polimento do porcelanato. Tal efeito pode ter ocorrido por causa do bloqueio dos capilares pelas partículas do resíduo do polimento do porcelanato. Outro fenômeno que pode ter ocorrido pode ter sido a redução dos raios dos capilares através da adição do resíduo. Figura 22: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade para o tempo de 10 minutos. Gráfico da absorção de água por capilaridade t=10min Absorção de agua (g/cm³) 0,800 0,777 0,750 0,700 0,650 ref 0,600 10% 0,527 0,550 0,519 0,521 0,500 15% 20% 0,450 0,400 Ref 10% 15% 20% A Figura 24 mostra os resultados do ensaio com relação ao coeficiente de capilaridade. Apesar de apresentar uma grande redução no coeficiente de capilaridade, ao se classificar as argamassas de acordo com NBR 13281 (ABNT, 2005) todas elas estão na classe C6, por apresentarem coeficientes de capilaridade superiores a 10 g/dm².min1/2. 54 Figura 23: Gráfico dos resultados do ensaio de absorção de água por capilaridade para o tempo de 90 minutos. Gráfico da absorção de água por capilaridade t=90min Absorção de agua (g/cm³) 2,200 2,144 2,000 1,800 ref 10% 1,600 1,377 1,400 1,329 1,319 15% 20% 1,200 1,000 Ref 10% 15% 20% Figura 24: Gráfico dos resultados do ensaio para determinação do coeficiente de capilaridade. coeficiente de capilaridade (g/dm³.min¹/2) Gráfico do coeficiente de capilaridade 22,0 21,9 20,0 ref 18,0 10% 16,0 13,6 14,0 13,0 12,8 12,0 15% 20% 10,0 Ref 10% 15% 20% 4.3.8 Ciclos higrotérmicos A Figura 25 mostra os corpos de prova antes das exposições dos ciclos de molhagem e secam. Após os ciclos não foram observadas alterações visíveis em nenhuma das condições, nem nos corpos de referência, nem nos corpos de prova com incorporação do resíduo. As características visuais finais dos corpos de prova após os ciclos higrotérmicos, comparativamente, encontram-se expostas na Figura 26. 55 Figura 25: Corpos de prova antes da exposição aos ciclos de molhagem e secagem, da esquerda para direita: CP referência, CP com adição de 10% do RPP, CP com adição de 15% do RPP e CP com adição de 20% do RPP. Figura 26: Aspectos finais dos corpos de prova após os ciclos de molhagem e secagem, da esquerda para direita: CP referência, CP com adição de 10% do RPP, CP com adição de 15% do RPP e CP com adição de 20% do RPP. 4.4 Avaliação da aplicabilidade em campo Fotos referentes à aplicação, acabamento e cura após 3 dias das argamassas encontram-se compiladas na Tabela 13 . Tal aplicação foi realizada pelo mestre de obras José Galdino, mestre de obra com experiência de mais 40 anos. Tanto visualmente, como em termos dos comentários do mestre de obras, verifica-se que os resultados obtidos em termos 56 da avaliação das argamassas em laboratório são corroborados em termos de aplicação em campo. Todas as argamassas, conforme Tabela 12, apresentam mesmo aspecto visual no estado fresco e endurecido, quando das incorporações dos resíduos, ratificando as classificações das argamassas mantidas em termos das propriedades avaliadas laboratorialmente. Tabela 13: Fotos da aplicação, acabamento e cura após 3 dias. Argamassa Referência 10% 15% 20% Aplicação Acabamento Cura após 3 dias 57 Seguem alguns comentários realizados pelo mestre José Galdino: Argamassa de referência: o Muito cimento; o Boa liga; o Boa trabalhabilidade. Argamassa com adição de 10% do resíduo do polimento do porcelanato: o Boa trabalhabilidade; o Solta mais água, quando muito misturada; o Já apresentou algumas fissuras durante o assentamento; o Muita liga. Argamassa com adição de 15% do resíduo do polimento do porcelanato: o Boa trabalhabilidade, igual a anterior; o Solta mais água, quando muito misturada; o Excelente aderência; o Muita liga; o Daria para trabalhar o tranquilamente no dia-a-dia da obra. Argamassa com adição de 20% do resíduo do polimento do porcelanato: o Boa trabalhabilidade, igual a anterior; o Melhor de todas as argamassas testadas; o Solta mais água, quando muito misturada; o Excelente aderência; o Muita liga; o Todas possuem o mesmo acabamento, por causa da areia; o Daria para trabalhar o tranquilamente no dia-a-dia da obra. 58 5 CONCLUSÕES Como conclusão geral do presente trabalho, pode-se dizer que as argamassas desenvolvidas com adição do resíduo do polimento do porcelanato são possíveis de serem conformadas e não apresentaram alterações significativas nas propriedades nos estados fresco e endurecido quando comparada com a argamassa de referência, com a incorporação de até 20%, porcentagem quando a consistência é perdida em termos do intervalo 260±5 mm. É importante ressaltar que as argamassas desenvolvidas com a adição do resíduo não pioraram nenhuma das propriedades da argamassa, nem no estado fresco e nem estado endurecido. Pelo contrário, a adição do resíduo do polimento do porcelanato levemente melhoraram algumas propriedades da argamassa, mantendo a maioria delas, provavelmente em termos de efeito filler. De uma forma geral pode-se classificar, segundo a NBR 13281(2005), todas as argamassas desenvolvidas, com e sem a adição de até 20% do resíduo de pó de polimento de porcelanato, como sendo do tipo: P2-M5-R3-C6-D5-U3. A aplicação em campo das argamassas e as impressões de um mestre de obras experiente ratifica a possibilidade de receptividade das argamassas com incorporação do resíduo pela construção civil, bem como suas propriedades. Portanto, como uma das propostas do presente trabalho era de proporcionar um destino final do resíduo do polimento do porcelanato, pode-se concluir que a incorporação de até 20% de tal resíduo na argamassa seria uma boa solução para minimizar este problema. 59 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS Para as argamassas de revestimentos de tetos e paredes seria importante também avaliar algumas propriedades que porventura não puderam ser determinada por causa de um cronograma apertado típico de um trabalho de conclusão de curso: Aderência; Início e fim de pega; Atividade pozolânica; Possibilidade de substituição parte da areia pelo resíduo. 60 REFERÊNCIAS BAÍA, L. L. M.; SABBATINI, F. H. Projeto de execução de revestimentos de argamassas, 4ª edição, São Paulo: O nome da rosa, 2002. BERNARDIN, A. M.; SILVA, M. J.; CARVALHO, E. F. U.; RIELLA, H. G. Cerâmicas celulares obtidas a partir de resíduo do polimento, 2007. BERNARDIN, A. M.; SILVA, M. J.; CARVALHO, E. F. U.; RIELLA, H. G. Reaproveitamento de Resíduos de Polimento e de Esmaltação para Obtenção de Cerâmica Celular, 2006. BITTENCOURT, E.L.; BENINCÁ E. Aspectos Superficiais do Produto Grês Polido, 2002. FIORITO, A. J. S. I. Manual de argamassas e revestimentos: estudos e procedimentos de execução, São Paulo: Pini, 1994. GOMES, A. O. Propriedades das argamassas de revestimento de fachada. Salvador, 2008. MARQUES, L.N.; MENEZES, R. R.; NEVEZ, G. A.; SANTANA, L. N. L.; LIRA, H. L.; FERREIRA, H. C. Re-aproveitamento do resíduo do polimento de porcelanato para utilização em massa cerâmica, Revista Eletrônica de Materiais, v. 2.2, 2007. NBR 13276; Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Preparo da mistura e determinação do índice de consistência. ABNT, 2005. NBR 13277; Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da retenção de água. ABNT, 2005. NBR 13278; Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. ABNT, 2005. NBR 13279; Argamassa para revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. ABNT, 2005. NBR 13280; Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido. ABNT, 2005. NBR 13281; Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Requisitos. ABNT, 2005. NBR 15258 Argamassa para revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração. ABNT, 2005. NBR 15259 Argamassa para revestimento de paredes e tetos – Determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade. ABNT, 2005. 61 PETRUCCI, E. G. R. Materiais de construção, 12ª edição, São Paulo: Globo, 2003. REIS, A. J. A. J. Construção civil sustentável a partir da implantação de um sistema de gestão ambiental (SGA). Salvador. SANTOS, M. L. L. O. Aproveitamento de resíduos minerais na formulação de argamassas para a construção civil, Natal, 2008. SANTOS, T. R. Influência da Adição de Grés Porcelanato no Comportamento Mecânico e Microestrutural em Pastas de Cimento Portland para Cimentação de Poços de Petróleo. Natal, 2009. SOUZA, P. A. B. F. Estudo do comportamento plástico, mecânico, microestrutural e térmico do concreto produzido com o resíduo do porcelanato. Natal, 2007.