ANÁLISE COMPARATIVA DA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM ARGAMASSAS COM PÓ DE PEDRA EM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL À AREIA NATURAL

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1 ANÁLISE COMPARATIVA DA DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO EM ARGAMASSAS COM PÓ DE PEDRA EM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL À AREIA NATURAL FRAGAS, Tamara de (1); MACIEL, Lucas D.(2); COELHO, Adenilson R.(3); PEREIRA, Helena R. S.(4); (1)Graduanda em Engenharia Civil na Católica de Santa Catarina (2)Graduando em Engenharia Civil na Católica de Santa Catarina (3)Graduando em Engenharia Civil na Católica de Santa Catarina (4)Doutora em Ciência e Engenharia dos Materiais na Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC) e professora do curso de Engenharia Civil da Católica de Santa Catarina helena.pereira@catolicasc.org.br RESUMO O consumo de areia natural na construção civil é um dos fatores contribuintes de danos ao meio ambiente. Frente a isso, este artigo avalia a resistência à compressão das argamassas produzidas com os aglomerantes: cimento Portland composto (CPII-F32) e a cal hidratada (CH-III); água e os agregados miúdos: areia natural e fração fina do processo de britagem de rochas em substituição parcial da areia natural através de dois métodos de ensaio. Sendo assim, analisaram-se a resistência à compressão das argamassas com traços pré-definidos para o assentamento e revestimento de alvenaria com a substituição parcial do agregado pelo pó de pedra nas proporções de 0, 5, 10 e 15% em massa. As resistências obtidas para os métodos apresentam valores conforme os requisitos para argamassas de revestimento e assentamento. Portanto, com relação à resistência à compressão, considera-se viável a utilização de frações finas de britagem nas argamassas. Palavras-Chave: Argamassas. Resistência à compressão. Frações de britagem. 1 INTRODUÇÃO A construção civil é uma grande consumidora de materiais naturais para a produção de materiais cimentícios como concreto e argamassa onde o consumo de água e agregados é inevitável, sendo estes na maior parte em grandes quantidades. As argamassas são relevantes na construção civil para o revestimento e assentamento de paredes e tetos. A composição da argamassa simples baseia-se na pasta aglomerante com agregado miúdo, usualmente a areia natural. 830

2 A obtenção de areia natural para utilização na construção civil gera impacto ambiental. A areia natural proveniente dos leitos de rios é retirada através da dragagem dos depósitos naturais nos leitos. A extração da areia natural pode ser realizada também através de escavações mecânicas dos solos residuais oriundos das deformações e alterações físico-químicas ou também por desmonte hidráulico das acumulações e sua dragagem, até o armazenamento. A utilização exagerada da areia natural na construção civil traz impactos ambientais relevantes como a modificação da vazão dos rios, perda aleatória da biodiversidade no local e o assoreamento devido à devastação das margens. Com o intuito de minimizar a utilização da areia natural para evitar futuros danos ao meio ambiente, este trabalho pretende estudar a utilização do pó de pedra em argamassas de assentamento e revestimentos de paredes e tetos. Muitos pesquisadores estudam a utilização de frações finas de britagem em materiais cimentícios como Cuchierato (2000), Topçu e Ugurlu (2003), Bosiljkov (2003), Almeida e Silva (2005) e Alves o Souza (2007). Sabe-se que as argamassas possuem diversas propriedades que devem ser analisadas quando utilizadas. No entanto, o objetivo deste trabalho é analisar o comportamento das argamassas de assentamento com a utilização parcial do pó de pedra em relação resistência à compressão axial. Nas alvenarias estruturais as propriedades mecânicas tem significativa importância e existem vários fatores que influenciam a resistência mecânica das argamassas, como a proporção dos componentes, o fator água/cimento, as condições de cura e a metodologia de ensaio para a determinação das propriedades. 2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 DOSAGEM DAS ARGAMASSAS Para a formulação das argamassas foi utilizado um traço já pré-fixado sugerido pela literatura (ver Quadro 1). Houve variações na composição do agregado miúdo no qual a areia natural foi substitutida por pó de pedra nas proporções 0%, 5%,10%,15%. 831

3 Alvenaria estrutural Quadro 1 Traços recomendados por algumas entidades normalizadoras Tipo de argamassa Traço em volume Cimento Cal Areia Revestimento a 11 Alvenaria em contato com o solo 1 0-1/4 Alvenaria sujeita a esforços de flexão 1 ½ Uso geral, sem contato com o solo 1 1 Uso restrito, interno/baixa resistência 1 2 Fonte: Caraseck, ,25 a 3 x (volume de cimento + cal) Referências NBR 7200 (ABNT, 1982) ASTM C270 A escolha do traço em volume foi 1:1:5 (cimento: cal: areia) é adequada para argamassa de revestimento de alvenaria estrutural de uso geral, sem contato com o solo. A quantidade de água foi determinada conforme o preparo da argamassa para que a mesma atingisse a característica plástica. A partir do traço em volume foi determinado o traço em massa de argamassa com a dosagem dos seguintes materiais: cimento Portland composto CP-II F32, cal hidratada CH-III e agregado miúdo. Os valores obtidos para os traços em massas são apresentados na Tabela 1. Após a definição do traço 1:0,67:6,98 (cimento:cal:areia natural) foi possível definir os traços 1:0,67:6,63:0,35 (cimento:cal:areia natural:pó de pedra) para argamassa com 5% de pó de pedra, 1:0,67:63,25:0,69 (cimento:cal:areia natural:pó de pedra) para argamassas com 10% de pó de pedra e 1:0,67:5,93:1,05 para argamassas com 15% de pó de pedra. Após a obtenção das dosagens em massa, os valores foram multiplicados por 200, para utilizar o espaço máximo da cuba do misturador mecânico de argamassa. A quantidade de água adicionada para todas as misturas foi 350 ml. Tabela 1 - Traços em massa das argamassas Porcentagem de brita (%) Traço em massa (g) Traço multiplicado por 200 (g) 0 1: 0,67: 6,98 200,00: 133,40: 1395,60 5 1: 0,67: 6,63: 0,35 200,00: 133,40: 1325,80: 69, : 0,67: 63,25: 0,69 200,00: 133,40: 1265,00: 139, : 0,67: 5,93: 1,05 200,00: 133,40: 1186,30: 209,30 Fonte: Autores,

4 2.2 PROCEDIMENTOS DA MISTURA E DETERMINAÇÃO DO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA O preparo da mistura e a determinação do índice de consistência deve seguir o procedimento descrito da norma brasileira NBR (ABNT, 2005). As misturas de argamassa com a cal hidratada e água devem ser preparadas com antecedência de 24 horas. No período de 4 minutos foi misturado em velocidade baixa no recipiente do misturar mecânico, areia natural, pó de brita e cal hidratada nas quantidades já definidas. O conjunto de argamassa e recipiente foi pesado para posterior acréscimo de água correspondente a perda por evaporação, retornando a quantidade inicial de água. Após 24 horas, foi adicionado o cimento e a argamassa foi misturada durante 4 minutos no misturador mecânico. Após a preparação da argamassa, foi determinado o índice de consistência. A argamassa foi inserida em um molde tronco-cônico em três camadas e foi aplicado em cada camada, 15, 10 e 5 golpes respectivamente com o auxílio de um soquete. Retirado o molde, foram efetuados 30 golpes mecânicos na mesa de consistência com acionamento elétrico. Realizado a última queda na mesa, foi medido com o uma régua metálica o diâmetro do espalhamento do molde tronco cônico. O resultado do índice de consistência é a média de 3 valores medidos em centímetros. 2.3 PRODUÇÕES DOS CORPOS DE PROVAS CILÍNDRICOS Os equipamentos utilizados para a produção de corpo de prova cilíndricos foram: molde de corpo de prova cilíndrico, soquete metálico, espátula, colher e régua metálica. Após o procedimento de mistura da argamassa foram moldados 4 corpos de prova cilíndricos para cada traço de argamassa contendo as proporções 0%, 5%, 10% e 15% de pó de pedra. A moldagem dos corpos de prova cilíndricos, foi realizada de acordo com a determinação da norma brasileira NBR (ABNT, 1995). O preenchimento dos corpos de prova cilíndricos (ver Figura 8) com argamassa foi realizado em 4 camadas, com o auxílio de uma espátula. Cada camada recebeu 30 golpes homogêneos distribuídos sobre a superfície, utilizando o soquete. Por fim, foi realizado o arrasamento da argamassa na superfície dos corpos de prova, por meio de uma régua, deslizando sobre a borda do molde em movimentos de vaivém. 833

5 Em seguida, os corpos de prova foram submetidos a um período de cura de 28 dias descrita pela norma citada anteriormente, ao ar livre, nas condições ambientais do laboratório (24±4)ºC. Figura 1 - Molde cilíndrico. Fonte: Os autores, PRODUÇÃO DOS CORPOS DE PROVAS PRISMÁTICOS Os equipamentos utilizados foram: régua metálica, espátula, molde para corpo de prova prismático, soquete metálico, mesa de consistência e colher. Após a produção da argamassa foram moldados 3 corpos de prova prismáticos (ver Figura 2) para cada tipo de mistura. O procedimento seguiu as determinações da norma brasileira NBR (ABNT, 2005). Os moldes prismáticos foram fixados adequadamente sobre a mesa de adensamento e posteriormente foi aplicada uma fina camada de vaselina nas partes internas do molde. Em cada compartimento do molde, foi colocada uma porção de argamassa. A primeira camada de argamassa foi nivelada com uma espátula em cada compartimento. Em seguida, foi aplicado 30 quedas através da mesa de adensamento. Foi colocada novamente a última camada de argamassa bem nivelada com a espátula e posteriormente foram realizadas novamente 30 quedas através da mesa de adensamento. Os corpos de prova prismáticos foram rasados com régua metálica. 834

6 Em seguida, os corpos de prova foram submetidos a um período de cura, de 28 dias, descrita pela norma citada anteriormente, ao ar livre, nas condições ambientais do laboratório (24±4)ºC. Figura 2 - Molde prismático Fonte: Os autores, ENSAIO DE RUPTURA DOS CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS A determinação da resistência à compressão utilizando de corpos de prova cilíndricos seguiu as indicações da norma brasileira NBR (ABNT, 1995). A ruptura dos corpos de prova foi realizada com auxílio do acessório rílen como mostra a Figura 3 no equipamento da Emic PC 200 do Laboratório de Ensaios Mecânicos do Centro Universitário Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul. Figura 3 - Ensaio de compressão para corpo de prova cilíndrico Fonte: Os autores,

7 2.6 ENSAIO DE RUPTURA DOS CORPOS DE PROVA PRISMÁTICO A determinação da resistência à compressão utilizando moldes de corpos de prova prismáticos seguiu as indicações da norma brasileira NBR (ABNT, 2005). Após o procedimento de mistura foram moldados 3 corpos de prova prismáticos para cada tipo de mistura. Estes corpos de prova foram partidos ao meio totalizando 6 metades de corpos de prova que serão submetidos a ruptura com o auxílio do acessório rílem no equipamento da Emic PC 200 do Laboratório de Ensaios Mecânicos o Centro Católico de Santa Catarina de Jaraguá (ver Figura 11(a) e 11(b). Figura 4 - Ensaio de compressão para corpo de prova prismático. (a) (b) Fonte: Os autores, RESULTADOS E DISCUSSÕES 3.1 ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA Os resultados de índice de consistência são apresentados na Tabela 2 para cada traço de argamassa preparada. Porcenta gem de pó de brita (%) Diâm. 1 (cm) Tabela 2 - Índice de consistência Argamassa com molde prismático Diâm. 2 Diâm. Média (cm) 3 (cm) (cm) Desvio Padrão (±) Diâm. 1 (cm) Argamassa com molde cilíndrico Diâm. Diâm. 2 (cm) 3 (cm) Médi a (cm) Desvio Padrão (±) 0 25,40 25,20 25,70 25,44 0,17 27,00 28,00 28,00 27,66 0, ,50 26,50 27,00 26,66 0,23 29,00 29,00 28,50 28,83 0, ,50 28,50 28,00 28,33 0,23 31,00 30,00 30,50 30,50 0, ,50 29,50 29,50 29,50 0,00 29,50 30,00 30,00 29,83 0,23 Fonte: Autores,

8 A média dos valores obtidos para o índice de consistência indicou argamassas plásticas e trabalháveis para a aplicação em revestimento de paredes e tetos. 3.2 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO compressão. A tabela 3 apresenta os resultados obtidos através do ensaio de resistência à Tabela 3 - Resistência à compressão dos corpos de prova cilíndricos e prismáticos Porcentagem de pó de brita (%) Argamassa com molde cilíndrico Média da Desvio Padrão Resistência à (MPa) compressão (MPa) Argamassa com molde prismático Média da Desvio Padrão Resistência à (MPa) compressão (MPa) 0 4,09 0,21 3,92 0,27 5 3,74 0,09 4,49 0, ,75 0,09 4,53 0, ,55 0,32 4,61 0,16 0 4,09 0,21 3,92 0,27 Fonte: Os autores, 2015 Os resultados apresentam valores muito próximos considerando o desvio padrão. Estes valores estão adequados para argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos conforme os requisitos da NBR (2005). 4 CONCLUSÕES A areia natural e o resíduo pó de pedra apresentam características favoráveis para o uso em argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos em relação à propriedade de resistência à compressão nas proporções estudadas. As argamassas produzidas apresentaram características de trabalhabilidade em relação à aplicação e resultados adequados de índice de consistência. Em relação às duas metodologias utilizadas para a determinação da resistência à compressão é possível afirmar que não houve uma variação considerável de resultados. 837

9 Neste contexto, o estudo contribui para o conhecimento do uso das frações finas residuais de britagem em argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos. AGRADECIMENTOS A realização deste trabalho foi possível devido ao apoio do PROINPES do Centro Universitário - Católica de Santa Catarina. Os autores também agradecem a colaboração do técnico de laboratório Robson Rosa e do tradutor Miguel Ângelo da Silva. REFERÊNCIAS ALMEIDA, S. L. M.; SILVA V.S. Areia artificial: Uma alternativa econômica e ambiental para o mercado nacional de agregados. In: II SUFFIB- SEMINÁRIO: O USO DA FRAÇÃO FINA DA BRITAGEM. São Paulo ALVES, J. D.; SOUZA, R. A. A. Concretos de alto desempenho com adição de finos de micaxisto. In: 49 CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO. Bento Gonçalves RS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 13279: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 13281: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos - Requisitos. Rio de Janeiro, BOSILJKOV, V. B. SCC mixes with poorly graded aggregate and high volume of limestone filler. Cement and Concrete Research, v.33, p , CARASEK, H. Argamassas. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. São Paulo: Arte Interativa, Cap. 26, p CUCHIERATO, G. Caracterização tecnológica dos resíduos de mineração de agregados da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), visando seu aproveitamento econômico f. Dissertação (Mestrado em Geociências) - Universidade de São Paulo, São Paulo, TOPÇU, I. B.; UGURLU, A. Effect of the use of mineral filler on the properties of concrete. Cement and Concrete Research, v.33, p ,

10 ANALYSIS COMPARATIVE OF DETERMINATION OF COMPRESSIVE STRENGTH IN MORTAR WITH STONE DUST IN PARTIAL SUBSTITUTION TO NATURAL SAND ABSTRACT The consumption of natural sand in civil construction is one of the contributing factors of environmental damage. Front of it, this paper evaluates the compressive strength of mortars produced with binders: Portland cement (CPII-F32) and hydrated lime (CH-III); water and fine aggregates: natural sand and fine fraction of the rock crushing process in partial replacement of natural sand through two test methods. Therefore, they analyzed the compressive strength of the mortar with predefined features for nesting and masonry coating with partial substitution of the aggregate stone dust in proportions of 0, 5, 10 and 15% by mass. The strength obtained for the methods present values as the requirements for coating and laying mortar. Therefore, with respect to compressive strength, it is considered feasible to use the fine fraction crushing mortars. Key-words: Mortars. Compressive strength. Fractions crushing. 839