UTILIZAÇÃO DA FIBRA DE RÁFIA COMO ADIÇÃO EM SOLO-CIMENTO PARA PRODUÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS: UMA AVALIAÇÃO FÍSICO-MECÂNICA

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1 UTILIZAÇÃO DA FIBRA DE RÁFIA COMO ADIÇÃO EM SOLO-CIMENTO PARA PRODUÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS: UMA AVALIAÇÃO FÍSICO-MECÂNICA Ádila Michele Santos 1, Marina Gomes Passos 2, José Humberto Teixeira Santos 3, Fernanda Nepomuceno Costa 4 1, 2, 3,4 Universidade Federal do Recôncavo da Bahia Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (CETEC), Rua Rui Barbosa, 710 Centro, Cruz das Almas BA, adila_micheli@hotmail.com; marygpassos@hotmail.com; jhtsantos@yahoo.com.br; fernandacosta@ufrb.edu.br; Resumo - À medida que a construção civil impacta negativamente sobre o meio ambiente, buscamse cada vez mais soluções que viabilizem a relação desenvolvimento-sustentabilidade. Visando encontrar o material e proporção ideais para produzir solo-cimento-resíduo estável, resistente e durável, diversos resíduos tem sido utilizado em estudos no comportamento técnico e mecânico do composto solo-cimento. O presente trabalho baseia-se na análise do desempenho do solo-cimento incorporado com fibra de ráfia, proveniente de sacarias residuais do município de Cruz das Almas - BA. Os resultados obtidos dos ensaios de resistência à compressão axial e absorção de água por imersão, indicaram que com o aumento da quantidade de fibra, a resistência mecânica evoluiu até certo ponto, a partir do qual, voltou a reduzir, devido ao fato de as fibras não impedirem a fissuração do corpo de prova, mas apenas controlar a propagação das mesmas ao longo do composto. Verificou-se também que com o aumento da proporção de resíduo, houve redução da absorção de água em razão de ter elevado a impermeabilidade do composto a partir da inserção da fibra. Palavras-chave: Resíduo, Solo-cimento, Fibra de ráfia, Sustentabilidade Área do Conhecimento: Engenharias Introdução Uma das técnicas mais empregadas com sucesso como alternativa mitigadora dos impactos ambientais na construção civil, segundo Ferreira (2003 apud SOUZA, 2013) é o uso dos tijolos de solo-cimento, também conhecidos como tijolos ecológicos. De acordo com Segantini (2000 apud DE MAGALHÃES, 2010), sua fabricação é feita a partir da mistura de solo, cimento e água, resultando em um composto homogêneo que após o processo de compactação e cura, enrijece, se torna impermeável e adquire estabilidade formando um produto com resistência maior que a de componentes dos solos puros. A crescente produção e utilização dos tijolos ecológicos no Brasil é algo notável, e vem se consolidando no mercado na última década. Por não utilizar barro vermelho, o mesmo evita a degradação do meio ambiente causada pela exploração de jazidas de argila, além de não necessitar passar pelo processo de cozimento em fornos, eliminando assim a utilização de lenha e a emissão de gases do efeito estufa pela queima Sjöström (1996, apud SILVA, 2011). O atual desafio da construção sustentável consiste em encontrar um tipo de resíduo ideal que ao ser incorporado ao composto de solo-cimento, ofereça aumento na resistência das propriedades físico-mecânicas do mesmo. Nesse aspecto, utilizou-se a Ráfia, uma fibra de alta resistência, durabilidade e baixa absorção de água, provinda de uma espécie de palmeira e composta de polipropileno, polietileno de baixa densidade e aditivos, que é bastante utilizada em indústrias de plástico (HOLZSCHUH et al., 2008). Nas diversas fases do processo de produção e descarte, a embalagem de ráfia tem como resultados resíduos e aparas, que contribuem para o aumento significativo dos impactos ambientais, principalmente quando não ocorre a correta destinação da mesma, podendo afetar os corpos d água e a sua biodiversidade, obstruir bueiros, poluir ruas e o potencial risco aos animais caso sejam consumidos pelos mesmos. Em virtude do desenvolvimento de pesquisas no âmbito da produção de tijolos ecológicos com adição de resíduos ou fibrilas (como a fibra de ráfia), a fim de viabilizar soluções econômicas e 1

2 introduzir novas alternativas no mercado da construção civil, produzindo consequentemente, grande incentivo ao reaproveitamento dos resíduos de sacarias, provenientes principalmente da comercialização de insumos agrícolas. O presente trabalho objetiva avaliar o desempenho do composto de solo-cimento para produção de tijolos ecológicos, utilizando como parte de sua composição o resíduo, fibra de ráfia, oriundos da venda de produtos, do município de Cruz das Almas- Bahia. Metodologia Para os procedimentos experimentais, utilizou-se o cimento CP II Z 32 RE da marca POTY, que possui adição de material pozolânico, o solo foi obtido do campus da Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, na cidade de Cruz das Almas BA, foi utilizada água potável proveniente da concessionária local, a fibra em forma de fitas longas com comprimento de 3 a 5 cm, foi obtida a partir de sacos residuais, oriundos do descarte comercial. A aparelhagem utilizada é composta por uma balança Marte (4200g ± 0,01g), estufa elétrica, máquina Universal Time Group INC (capacidade máxima de 200KN), recipiente para cura e imersão dos corpos de prova, formas cilíndricas metálicas para moldagem de corpos de prova. Foi realizada a caracterização física do solo, em relação ao teor de umidade e porcentagem de areia. Este ensaio seguiu as diretrizes da norma ET-35 (ABCP, 1986). Com base no procedimento realizado, o teor de umidade (h) foi igual a 5,26% e o teor de areia encontrado no solo foi correspondente a 84,63%, sendo que, o considerado como solo adequado para a produção de solo cimento é um solo com porcentagem de areia maior ou igual a 60%. Todos os ensaios foram realizados em corpos de prova cilíndricos (50 x 100 mm, diâmetro x altura), conforme a NBR 7215 (1996) que trata de ensaios realizados em corpos de prova cilíndricos de argamassa, visto que não há uma norma específica para solo-cimento. O traço adotado foi de 1:7 (cimento: solo), em massa. Foram produzidos 2 (dois) traços com substituição parcial à massa aparente seca do solo nas seguintes percentagens 0,5% (T1) e 1% (T2), e um traço, sem substituição do resíduo, ou seja, com 0% (T0), considerado como traço de referência, o qual serviu de parâmetro comparativo em relação aos demais. A relação água/cimento considerada inicialmente neste trabalho foi de 0,86. Porém a mistura não alcançou condições ótimas de trabalhabilidade. Então, foi adicionando-se quantidades de água em doses de 50 ml, até conseguir uma mistura homogênea que pudesse ser moldada no processo de amassamento, sendo que o resultado alcançado foi de 0,93; 1,85; 1,50; para os traços T0, T1 e T2, respectivamente. O procedimento de moldagem e avaliação dos corpos de prova foram realizadas conforme os seguintes passos: a) Preparo da mistura em uma betoneira, seguido da compactação em 3 camadas iguais, com 30 golpes de soquete cada, no molde cilíndrico e posterior cura ao ar durante 24h (Figura 1). Figura 1 Cura inicial ao ar b) Desmoldagem dos corpos-de-prova (CPs)e posterior procedimento de cura úmica, com os CPs imersos em um recipiente com água à temperatura ambiente, permanecendo em cura submersa até a data determinada para cada ensaio. 2

3 c) Após cura, os corpos de prova seguiram para o processo de capeamento, realizado com enxofre, visando a uniformização de suas superfícies, e correção de algumas imperfeições para ajuste na prensa hidráulica, e posterior rompimento (Figura 2). d) Ensaios de resistência à compressão axial dos corpos de prova em uma máquina universal, com velocidade de carga da prensa de 5 mm/s (Figura 3). Figura 2 Corpos de prova capeados Figura 3- Compressão Axial e) O ensaio de absorção por imersão foi realizado ao fim de cada cura, os CPs foram pesados, submetidos à secagem em estufa 105 ± 5 C até que as massas dos corpos de prova se mantivessem constantes. Resfriou-se as amostras ao ar (temperatura ambiente) e realizou-se a pesagem da massa seca. Após esse processo, foi reservado um recipiente e preenchido com um o nível d água que cobrisse totalmente os corpos de prova à temperatura ambiente constante de 23 ± 2 C (temperatura interna ao laboratório). Foram determinadas as massas de cada corpo de prova novamente após 24 horas do momento de imersão, e para a determinação do teor de absorção de água (A) foi utilizada a equação abaixo: A(%) = m 2 m 1 m Sendo m1 é a massa seca, e m2 a massa úmida. (NBR 8492: 1984). Resultados Os valores referentes aos testes de resistência à compressão axial dos corpos de prova para 7 e 28 dias são apresentados nas tabelas 1 e 2, respectivamente: Tabela 1 Resistência aos 7 dias (Mpa) Amostras T0 T1 T2 1 3,1 5,36 9,84 2 3,9 15,21 8,18 3 3,84 16,56 12,29 4 3,21 10,95 10,83 5-7,5 6,06 Média 3,51 11,12 9,44 DP 0,36 4,3 2,15 CV (%) 10,26 38,72 22,83 Tabela 2 Resistência aos 28 dias (Mpa) Amostras T0 T1 T2 1 4,1 9,7 11,51 2 5, ,75 3 4,8 17,8 6,48 4 5,4 9,5 10,46 5 3,9 11,9 13 Média 4,76 12,18 10,84 DP 0,67 3 2,36 CV (%) 8,54 24,63 21,79 3

4 Os resultados referentes ao ensaio de absorção de água por imersão, contendo o teor de umidade dos corpos de prova e sua média, o desvio padrão em relação às amostras e seu respectivo coeficiente de variação para cada tempo de cura, 7 e 28 dias estão descritos nas tabelas 3 e 4: Tabela 3 Absorção de água por imersão/ 7 dias Teor de CV Traço Amostras umidade Média DP (%) (%) 1 1,36 Tabela 4 Absorção de água por imersão/ 28 dias Teor de Traço Amostras umidade (%) Média DP CV (%) 1 0,56 T0 2 1,91 1,55 0,78 50,44 T0 2 0,65 0,89 1,54 173,76 3 1,38 3 1,45 4 1,10 4 0,45 T1 5 0,94 0,97 0,37 38,43 T1 5 0,33 0,48 0,53 110,42 6 0,86 6 0,66 7 0,92 7 0,53 T2 8 0,84 0,91 0,19 20,88 T2 8 0,58 0,62 0,38 60,52 9 0,96 (Fonte: Autor, 2016) 9 0,75 (Fonte: Autor, 2016) Discussão A figura 4 mostra o desenvolvimento da resistência à compressão simples dos corpos de prova aos 7 e 28 dias. Nota-se que houve um aumento de resistência à compressão axial dos corpos de prova com adição de fibra de ráfia em relação à matriz de referência (T0). O T1 e o T2 apresentaram melhoria média de 216,81% e 168,94% respectivamente, em relação ao T0. Entretanto, quando comparados os valores entre os CPs do T1 (0,5% de resíduo) e do T2 (1% de resíduo), observou-se que houve decréscimo de 47,87% da resistência mecânica. Para o tempo de cura de 28 dias, o desempenho da resistência à compressão axial apresentou comportamento similar ao de 7 dias. Em relação à matriz de referência, ambos os traços apresentaram significativo avanço, sendo que o T1 evidenciou melhoria de 155,88% e o T2 de 127,73%. Novamente quando equiparados, o T1 mostrou uma diferença de progresso mecânico de 28,15% em relação ao T2. Figura 4 Resistência à compressão simples (MPa) 7 e 28 dias Figura 5 Absorção de água por imersão 7 e 28 dias TENSÃO MÉDIA DE RUPTURA - 7 e 28 dias ABSORÇÃO DE ÁGUA - 7 e 28 dias 15, ,00 5,00 1,5 1 0,5 0,00 T0 T1 T2 0 T0 T1 T2 7 Dias 28 Dias 7 Dias 28 Dias 4

5 Esse fato pode ser explicado por DA SILVA (2005), a qual em seu trabalho intitulado Tijolos de solo cimento reforçado com serragem de madeira, afirma existir um valor limite para ganho de resistência do solo-cimento em função do aumento do teor de resíduo adicionado e do tamanho da fibra. Segundo a autora, a melhoria da resistência é influenciada diretamente por esse valor limite, a partir do qual a contribuição da fibra no composto passa a possuir menor eficácia. Não obstante, Da Silva (2005) afirma que outros fatores também influenciam para a melhoria da resistência mecânica, tais como a força de compactação, e a rigidez das fibras. Quando mais intensa a pressão de compactação e mais rígido for o tipo de fibra utilizado, mais acentuada será a resistência à ruptura. Esse pode ter sido um fator que colaborou para o ganho da resistência, visto que os corpos de prova não explodiram, mas observou-se apenas a presença de pequenas fissuras ao longo do composto. Analisando o desempenho médio, entre os tempos de cura de 7 e 28 dias, pôde-se observar que em todos os traços, a resistência média dos corpos de prova de 28 dias se mostrou melhorada em 35,61%, 9,53% e 14,83%, para os traços T0, T1 e T2 respectivamente. Esses resultados sustentam o que Da Silva (2005), certifica em seu trabalho: Ensaios efetuados em corpos-de-prova de solocimento evidenciaram ganhos de resistência em função do tempo de cura. Consoante as NBRs 8491 (1984) e (1994) - tijolo maciço de solo-cimento e bloco vazado de solo-cimento sem função estrutural, respectivamente, a resistência média à compressão simples dos tijolos não deve ser inferior a 2 MPa, e a resistência individual não deve ser inferior a 1,7 MPa, após 7 e 28 dias de cura. Embora não tenha sido ensaiados blocos ou tijolos, de modo a comparar os valores obtidos com os estipulados pelas normas, pode-se observar que os resultados médios e individuais alcançados são superiores aos referidos. Para Costa Neto (1998), uma amostra é considerada aceitável quando apresenta um CV igual ou menor a 25%. Observa-se pela figura 5 que todos os valores das amostras se enquadram nesse intervalo, com exceção do T1 com 7 dias de cura, que apesar de apresentar um CV maior do que o considerado aceitável para os dados, foi o traço que apresentou melhor resistência mecânica para 7 dias de idade. Constatou-se ainda, que o aumento do teor de água na produção dos CPs, não foi um fator que diminuiu à resistência à compressão, diferindo de comportamentos realizados em outros estudos. Apesar disso, os resultados obtidos podem ser justificados por Da Silva (2005) no que diz respeito à distribuição aleatória das fibras, sobre a qual afirma: Fibras distribuídas aleatoriamente mantêm a resistência isotrópica não sendo observados planos potenciais de fragilidade. Apesar de este trabalho não estar objetivando o estudo do solo-cimento para emprego em parede monolítica e blocos vazados, pôde-se verificar que os CPs se enquadram no intervalo de teor de umidade estabelecido pela NBR13553:2012 que estabelece a média dos valores de absorção d água, após 7 dias de cura e 24 h de imersão em água, deve ser igual ou inferior a 20% e pelas NBR 8491:1984 e NBR 10834:1994, para tijolos e blocos vazados de solo cimento respectivamente, também estabelecem que a média dos valores para absorção de água não deve ser superior a 20%, após 28 dias de cura. Observou-se que ao inserir a fibra vegetal na mistura solo-cimento, ocorreu uma diminuição da absorção de água em relação ao T0, o T1 apresentou uma redução de 37,42% e o T2 de 41,29%. Além disso, esperava-se que com o acréscimo do teor de fibra, ocorresse um aumento também do teor de umidade, devido a tendência das fitas a se agruparem em feixes e ficarem expostas na face do corpo de prova, introduzindo mais vazios à matriz e favorecendo a entrada de água no CP, entretanto ocorreu uma redução de 3,87% entre eles, demonstrando absorção inversamente proporcional ao teor de fibra. Devido, possivelmente, ao fato de ao adicionar-se uma fibra polimerizada ter sido dificultado o caminho da entrada da água no corpo-de-prova, visto que o polipropileno apresenta mínima absorção de água (menor que 0,03%). Para o tempo de cura de 28 dias, o desempenho da absorção de água apresentou comportamento similar ao de 7 dias, houve redução de 46,07% do T1 e de 30,34% do T2, ambos em relação à matriz de referência. E quando equiparados, observou-se que o T1 apresentou melhor teor de umidade, com redução de 15,73% em relação ao T2. Com o acréscimo do teor de fibra, ocorreu um aumento também do teor de umidade, devendo-se levar em consideração, os erros experimentais associados ao processo de produção e ensaios dos corpos de provas, dentre os quais, não se conseguiu uma distribuição uniforme da fibra de ráfia ao longo do corpo de prova no processo de moldagem, fazendo com que os resultados na determinação da absorção de água não fossem tão homogêneos, pois as 5

6 fitas podem ter ficado mais dispersas em alguns, e mais concentradas em outros corpos-de-prova, favorecendo a obtenção de resultados positivos em detrimento de outros. Analisando o desempenho do teor de umidade médio nas idades de 7 e 28 dias, pôde-se verificar que com o aumento do teor de fibra, houve variação da absorção inversamente proporcional ao teor de fibra para 7 dias de cura, e de maneira não linear ao teor de fibras para o tempo de cura de 28 dias, ambos em relação à matriz de referência. Conclusão Com base nos resultados obtidos pode-se concluir: Os teores de absorção de água por imersão dos corpos de prova com adição de fibra de ráfia apresentaram significativa redução em relação à matriz de referência. As amostras atendem aos critérios para absorção de água, preconizados pelas normas brasileiras para tijolos e blocos vazados de solo-cimento sem função estrutural. O solo-cimento-resíduo (com teor de 0,5%) apresentou, na média, maior resistência à compressão simples do que o solo-cimento sem adição de fibra, e com adição de 1%. Os resultados do ensaio de compressão simples demonstram que o material solo-cimento-resíduo, em ambas percentagens, apresenta potencial para ser utilizado na confecção de tijolo maciço sem função estrutural, tendo como referência a norma NBR 8491 (1984). De modo geral, os ensaios realizados indicaram que a amostra de solo-cimento-fibra com teor de 0,5% foi a que obteve o melhor desempenho nos ensaios realizados. Os resultados obtidos neste estudo permitem concluir que o material à base de solo-cimento incorporado com fibra de ráfia, ampliaram as propriedades físico-mecânicas, ao conferir maior resistência e menor teor de umidade ao composto em relação à matriz de referência. Referências ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Dosagem Das Misturas De Solo-Cimento/ Normas De Dosagem E Métodos De Ensaios. (ET-35) 3.ed.atual.revisada pelo Eng. Márcio Rocha Pitta. São Paulo, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR Tijolo maciço de solocimento. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR Determinação da resistência à compressão e da absorção de água. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT. NBR Bloco vazado de solocimento sem função estrutural. Rio de Janeiro, COSTA NETO, P. L. O. Estatística. 2. ed. São Paulo: Edgard Blücher, p. DA SILVA, Sandra Regina. Tijolos de solo cimento reforçado com serragem de madeira FERREIRA, R. C.; SILVA, E. M.; FREIRE, W. J. Tijolos Prensados de solo-cimento em alvenaria aparente auto-portante no Conjunto Nossa Morada. Goiânia-GO. In: Encontro Nacional sobre edificações e comunidades sustentáveis, 3, 2003, São Carlos. Anais. São Paulo (s.n.), HOLZSCHUH, Gilson Gilmar et al. Otimização dos processos na indústria de ráfia: com enfoque no mapeamento dos processos e na geração de resíduos. Encontro nacional de engenharia de produção. A integração de cadeias produtivas com a abordagem da manufatura sustentável. Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 13 a 16 de outubro de SEGANTINI A. A. S. Utilização de solo-cimento plástico em estacas escavadas com trado mecânico em Ilha Solteira SP. Tese de Doutorado, Campinas, SP, FEAGRI, UNICAMP, 176p, SJÖSTRÖM, E. Service life of the building. In: Application of the perfomance concept in building. CIB: Tel-Aviv: 1996, v.2, p.6;