Curso (s) : Engenharia Civil de Joinville Nome do projeto: Análise da Retenção de Água em Argamassas com Resíduo de Fundição

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1 FORMULÁRIO PARA INSCRIÇÃO DE PROJETO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA. Coordenação/Colegiado ao(s) qual(is) será vinculado: Curso (s) : Engenharia Civil de Joinville Nome do projeto: Análise da Retenção de Água em Argamassas com Resíduo de Fundição Nome do(s) acadêmico(s) envolvido(s): Nome do professor orientador: Helena Ravache Samy Pereira Nome do professor co-orientador: Nome do coordenador(a) do Curso: Helena Ravache Samy Pereira Para a Fundação Educacional Regional Jaraguaense FERJ, mantenedora do Centro Universitário - Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul e em Joinville, encaminhamos anexo, Projeto de Iniciação Científica a ser submetido ao Edital 05/ FERJ, e declaramos nosso interesse e prioridade conferida ao desenvolvimento do projeto ora proposto, assim como nosso comprometimento de que serão oferecidas as garantias necessárias para sua adequada execução, incluindo o envolvimento de equipe, utilização criteriosa dos recursos previstos e outras condições específicas definidas no formulário anexo. Jaraguá do Sul, 18 de setembro de 2012 Acadêmico(a) Acadêmico(a) Professor orientador Professor coorientador Coordenador do Curso 1

2 2 DESCRIÇÃO DO PROJETO Título do Projeto: Análise da Retenção de Água em Argamassas com Resíduos de Fundição Resumo do Projeto: Tipo de Projeto ( 12 meses ) ( ) Elaborado pelo professor orientador; (X ) Apresentado pela instituição; As argamassas não devem perder água quando estão em contato com superfícies que apresentam sucção elevada ou por evaporação. A retenção de água interfere nas reações químicas dos aglomerantes da argamassa que exigem uma quantidade adequada de água. A resistência mecânica, a aderência e a durabilidade são propriedades que dependem da retenção de água da argamassa. Para analisar a retenção de água em argamassas com a incorporação de resíduos de fundição será adotado um modelo de dez misturas de três componentes, onde as argamassas serão preparadas usando aglomerantes (20% a 30% em massa), areia (65% a 75% em massa) e resíduo de fundição (5% a 15% em massa). As faixas de proporções para cada componente foram definidas visando à utilização da argamassa em revestimento de parede e tetos e assentamento de alvenaria. Os aglomerantes utilizados serão cimento e cal em proporções 2:1 em massa e a quantidade de água utilizada será a necessária para a obtenção de um índice de consistência fixado em 230±10mm. Especificamente, o resíduo de fundição será o pó de exaustão, material fino originado no processo de fabricação dos moldes de areia das peças metálicas, que poderá ser incorporado em concretos, argamassas e cerâmicas pois os testes toxicológicos com o resíduo demonstram que o mesmo não causará riscos ao meio ambiente ou a saúde pública (KNOP, 2009; SANTOS, VALENTINA, SEMPTIKOVSKI e GALUPPO, 2010). Palavra-Chave: argamassas, resíduos de fundição, retenção de água. Problematizacão: Retenção de água é uma propriedade que está associada à capacidade da argamassa fresca manter a sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam perda de água de amassamento, seja por evaporação seja pela absorção de água da base (CARASEK, 2007). Em relação ao assentamento de blocos ou tijolos, a propriedade torna-se importante pois ao perder água muito rapidamente, a argamassa ressecará, e não será possível o adequado ajuste dos blocos da próxima fiada, prejudicando o seu nivelamento e o prumo da parede, o que pode levar a uma distribuição não uniforme das cargas atuantes na parede pela área resistente dos blocos. Além disso, a retenção de água influencia na aderência, uma vez que, se a argamassa perder água muito rapidamente para o bloco abaixo da junta, poderá faltar água para garantir a adequada ligação da argamassa com o bloco superior. Dentro deste contexto é importante salientar que o estudo contribui para o conhecimento e divulgação de propriedades técnicas de novos produtos com incorporação de resíduos gerados na região já que o desenvolvimento sustentável requer uma redução do consumo de matériasprimas não renováveis. 2

3 Justificativa: A indústria metalúrgica é uma grande geradora de resíduos e consumidora de matériasprimas. Os principais resíduos sólidos gerados no processo de fundição são: areia de fundição, escória de fundição, pó de exaustão, lama de tratamento da água de refrigeração e cavaco de usinagem. O pó de exaustão é um material fino originado no processo de fabricação dos moldes de areia das peças metálicas. Neste ambiente é possível perceber que o desenvolvimento de tecnologias ambientalmente eficazes e seguras para que o retorno destes resíduos a cadeia produtiva é extremamente importante. A importância do aproveitamento de resíduos na construção civil, segundo Rocha e John (2003), deve-se basicamente a possibilidade de desenvolvimento de materiais de baixo custo a partir de resíduos industriais, disponíveis localmente, através da investigação de suas potencialidades e ao uso de materiais e processos que causem mínimo impacto na cadeia produtiva. Experiências de sucesso no desenvolvimento de produtos com incorporação de resíduos para construção civil estão sendo impulsionadas pela legislação ambiental e pela política que visa reduzir a eliminação direta dos resíduos em aterros, sem prévia valorização ou tratamento (ROCHA e JOHN, 2003). As argamassas são materiais muito empregados na construção civil, sendo um dos seus principais usos no assentamento de alvenarias e revestimento de paredes e tetos. As argamassas de assentamento de alvenaria e de emboço e reboco (revestimento de tetos e paredes) possuem convencionalmente em sua composição areia, cal, cimento Portland e muito freqüentemente aditivos para melhorar algumas das propriedades. O estudo de propriedades técnicas de argamassas com incorporação de resíduos traz benefícios a toda sociedade pois a substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo pó de exaustão de fundição é conveniente economicamente e ambientalmente. Objetivo Geral: Analisar a retenção de água em argamassas com resíduos de fundição possibilitando o conhecimento técnico científico sobre propriedades de produtos com incorporação de resíduos para a construção civil. Objetivos Específicos: Dosar e produzir as argamassas utilizando os materiais propostos. Avaliar a consistência e plasticidade da argamassa através da mesa de consistência. Avaliar a retenção de água da argamassa com resíduo de fundição. Analisar a adequação da incorporação do resíduo pó de exaustão em argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos. Metodologia: O procedimento experimental pode ser resumido em quatro etapas (ver quadro 01) e deverá 3

4 ser acompanhado de revisão bibliográfica. Quadro 01 Etapas da pesquisa Etapa Descrição 1 Dosagem e produção das argamassas 2 Caracterização da consistência das argamassas 3 Caracterização da retenção de água das argamassas 4 Produção de texto científico Fonte: A autora, Dosagem e produção das argamassas Para analisar a retenção de água em argamassas com a incorporação de resíduos de fundição será adotado um modelo de dez misturas de três componentes, onde as argamassas serão preparadas usando aglomerantes (20% a 30% em massa), areia (65% a 75% em massa) e resíduo de fundição (5% a 15% em massa). As faixas de proporções para cada componente foram definidas visando à utilização da argamassa em revestimento de parede e tetos e assentamento de alvenaria. Os aglomerantes utilizados serão cimento e cal em proporções 2:1. O resíduo de fundição será o pó de exaustão que poderá ser incorporado em argamassas pois os testes toxicológicos com o resíduo demonstram que o mesmo não causará riscos ao meio ambiente ou a saúde pública (KNOP, 2009; SANTOS, VALENTINA, SEMPTIKOVSKI e GALUPPO, 2010). A tabela 01 mostra a composição em proporção de cada mistura. Tabela 01 Composição das argamassas em massa Fonte: A autora, Caracterização da consistência das argamassas Para avaliar a consistência e plasticidade das argamassas será utilizada a mesa de consistência (Figura 01) segundo a norma técnica NBR (2005). A manivela da mesa deverá ser acionada de modo que a mesa suba e caia trinta vezes em trinta segundos de maneira uniforme. Imediatamente após a última queda será medido o espalhamento do molde tronco-cônico original de argamassa. A plasticidade é a propriedade pela qual a argamassa tende a manter-se deformada após a retirada das tensões de deformação. A consistência é a maior ou menor facilidade da argamassa deformar-se sob a ação de cargas. Estas propriedades estão relacionadas com a trabalhabilidade da argamassa (BAUER, 2008). 4

5 Figura 01 Mesa de consistência com o molde tronco-cônico Fonte: A autora, Caracterização da retenção de água das argamassas A retenção de água será avaliada pelo método que segundo a NBR (2005), consiste na medida da massa de água retida pela argamassa após a sucção realizada por meio de uma bomba de vácuo a baixa pressão, em um funil de filtragem (Figura 02). Figura 02 Equipamento para ensaio de retenção de água em argamassa Fonte: A autora, 2012 Retenção de água é uma propriedade que está relacionada à capacidade da argamassa fresca manter sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que provocam perda de água de amassamento, seja por evaporação seja pela absorção de água da base. Esta propriedade além de interferir no comportamento da argamassa no estado fresco, também afeta as propriedades da argamassa endurecida (BAHIANENSE, MANHÃES, ALEXANDRE, XAVIER, MONTEIRO e VIEIRA, 2008; PATURALl, MARCHAL, GOVIN, GROSSEAU, RUOT e DEVES, 2010). 5

6 4. Produção de texto científico Para finalizar a pesquisa será produzido um texto científico com objetivo de publicação em congresso ou revista, onde será feita a descrição da etapa experimental e análise dos resultados referentes a caracterização da argamassa no estado fresco e endurecido. Fundamentação Teórica 1. Definição e Histórico de Argamassas Argamassas são materiais de construção, com propriedades de aderência e endurecimento, obtidos a partir da mistura homogênea de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo (areia) e água, podendo conter ainda aditivos e adições minerais (CARASEK, 2007). Segundo EMO (2012), a indústria de argamassas surgiu no final do século 19, mas o uso de argamassas remonta milhares de anos. Mais de anos atrás foi descoberto o registro mais antigo de emprego de argamassa de cal na Galiléia perto de Yiftah`el em Israel. Argamassas pozolânicas, compostas de resinas naturais, resistentes à água e coloridas foram usadas pelos astecas (EMO, 2012). Este trabalho tem como foco de estudo as argamassas mistas de cimento e cal utilizadas em assentamento de alvenaria e revestimento de paredes e tetos na construção civil. O cimento confere à argamassa um aumento da resistência à compressão nas primeiras idades e a cal melhora a trabalhabilidade da mistura e a retenção de água, diminuindo os efeitos de retração na argamassa. 2. Trabalhabilidade em Argamassas Os conceitos de trabalhabilidade e consistência surgem da necessidade de serem explicadas as características desejáveis das argamassas durante suas etapas de mistura, transporte, aplicação, consolidação e acabamento. Pode-se afirmar que a consistência está relacionada a facilidade da argamassa deformar-se sob a ação de cargas, enquanto a trabalhabilidade está relacionado a facilidade de manuseio. Sendo assim a consistência é uma propriedade relacionada com a trabalhabilidade das argamassas. As argamassas de assentamento devem ter consistência (abatimento) medido na mesa de consistência de 230±10mm (ASTM C- 270, 1987 apud MOHAMAD et al, 2007). Além da consistência, a plasticidade, a retenção de água, a densidade e a adesão inicial são propriedades relacionadas à trabalhabilidade das argamassa. Reologia (rheo=fluir e logos=estudo) é a ciência que estuda o fluxo e a deformação dos materiais quando submetidos a uma determinada tensão ou solicitação mecânica externa, sendo usualmente empregada na análise do comportamento de fluidos homogêneos, como os líquidos, as emulsões e as partículas (WATANABE; ISHIKAWA; WAKAMATSU, 1985 apud ROMENO; CARDOSO; PILEGGI, 2011). Nas argamassas este conceito diz respeito diz respeito à sua maior ou menor fluidez e está associado à capacidade de resistir ao escoamento. Segundo Carasek (2007) as argamassas podem ser classificadas em relação à sua consistência ou fluidez como seca, plástica ou fluida (Quadro 02). 6

7 Quadro 02 Consistência das argamassas CONSISTÊNCIA Argamassa Seca Argamassa Plástica A pasta aglomerante somente preenche os vazios entre os agregados, deixando-os ainda em contato. Existe o atrito entre as partículas que resulta em uma massa áspera. Uma fina camada de pasta aglomerante molha a superfície dos agregados, dando uma boa adesão entre eles com uma estrutura pseudosólida. Argamassa Fluida As partículas de agregado estão imersas no interior da pasta aglomerante, sem coesão interna e com tendência de depositar-se por gravidade (segregação). Os grãos de areia não oferecem nenhuma resistência ao deslizamento, e a argamassa é tão líquida que se espalha sobre a base, sem permitira a execução adequada do trabalho. Fonte: Carasek, Retenção de Água em Argamassas As argamassas não devem perder água quando estão em contato com superfícies que apresentam sucção elevada ou por evaporação. A retenção de água é uma propriedade que interfere no comportamento da argamassa tanto no estado fresco como no estado endurecido e está ligada a capacidade da argamassa fresca manter sua trabalhabilidade quando sujeita a perda de água. A retenção de água interfere nas reações químicas dos aglomerantes da argamassa que exigem uma quantidade adequada de água. A resistência mecânica, a aderência e a durabilidade são propriedades que dependem da retenção de água da argamassa. As argamassas de assentamento devem ter retenção de água maior ou igual a 75% (ASTM C- 270, 1987 apud MOHAMAD et al, 2007). 4. Aplicações de Argamassas na Construção Civil Existem várias aplicações na construção civil para as argamassas. Podem ser utilizadas para a construção de alvenarias, para o revestimento de paredes e tetos, para revestimentos de pisos, para revestimentos cerâmicos e para a recuperação de estruturas. As argamassas mais empregadas na construção civil são as argamassas de assentamento de alvenaria e de revestimento de paredes e tetos. A argamassa de revestimento de paredes e tetos (Figura 03) normalmente recebem acabamentos como pintura ou revestimentos cerâmicos. Este revestimento de argamassa pode ser constituído de várias camadas como o chapisco, emboço e reboco. Figura 03 Aplicação de argamassa de revestimento (a)manual (b)projetada mecanicamente (a) (b) 7

8 Fonte: Carasek (2007) As principais funções de um revestimento de argamassa de parede são proteger a alvenaria e a estrutura contra a ação do intemperismo, integrar o sistema de vedação dos edifícios e regularizar a superfície dos elementos de vedação e servir como base para acabamentos decorativo. A argamassa de assentamento de alvenaria (Figura 04) é utilizada na elevação de parede e muros de tijolos ou blocos. As principais funções de uma argamassa de assentamento são unir as unidades de alvenaria de forma a constituir um elemento monolítico, distribuir as cargas atuantes na parede, selar as juntas garantindo a estanqueidade e absorver as deformações naturais. Diante das funções da argamassa de assentamento, as principais propriedades almejadas são trabalhabilidade, retenção de água, aderência, resistência mecânica e capacidade de absorver deformações (associada ao módulo de elasticidade da argamassa). Figura 04 - Aplicação de argamassa de assentamento (a) por bisnaga (b)por desempenadeira (a) (b) Fonte: Carasek (2007) As principais funções de uma argamassa de assentamento são unir as unidades de alvenaria de forma a constituir um elemento monolítico, distribuir as cargas atuantes na parede, selar as juntas garantindo a estanqueidade e absorver as deformações naturais. Diante das funções da argamassa de assentamento, as principais propriedades almejadas são trabalhabilidade, retenção de água, aderência, resistência mecânica e capacidade de absorver deformações (associada ao 8

9 módulo de elasticidade da argamassa). 3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ETAPA OU FASE DO PROJETO Objetivo Específico Etapa/Fase (O que?) Especificação (Como?) Início Semanas e meses Término Semanas e meses Dosar e produzir as Dosagem e produção argamassas utilizando das argamassas os materiais propostos. Avaliar a consistência e Caracterização da plasticidade da consistência das argamassa através da argamassas mesa de consistência. Avaliar a retenção de Caracterização da água da argamassa com retenção de água das resíduo de fundição. argamassas Analisar a adequação da Produção de texto incorporação do resíduo científico pó de exaustão em argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos. -Revisão bibliográfica. -Produzir as misturas com os materiais constituintes disponíveis -Revisão bibliográfica. -Realizar a determinação do índice de consistência através do ensaio proposto pela norma técnica. -Revisão bibliográfica. - Realizar a determinação da retenção de água através do ensaio proposto pela norma técnica. -Revisão bibliográfica. -Analisar os resultados da propriedade retenção de água e a viabilidade do uso do resíduo pó de exaustão. -Produzir texto científico. 01/04/ /10/ /04/ /10/ /04/ /10/ /10/ /03/ REFERÊNCIAS 9

10 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Preparo da mistura e determinação de índice de consistência. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 13277: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação da retenção de água. Rio de Janeiro, BAHIANENSE, A. V.; MANHÃES, R. T.; ALEXANDRE, J.; XAVIER, S. N.; MONTEIRO, S. N. e VIEIRA, C. M. F. Utilização do Planejamento Experimental na Incorporação do Resíduo da Indústria cerâmica em Argamassas para Obtenção da Capacidade de Retenção de Água. In: 54º Cerâmica Foz do Iguaçu PR, Anais. Ref BAUER, L. A. FALCÃO. Materiais de Construção. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M.. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 3. ed. São Paulo: Arte Interativa, KNOP, W. R. Estudo da Viabilização da Incorporação do Pó de Exaustão em Massa Cerâmica. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - UDESC, Joinville, 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 EMO European Mortar Industry Organization. History. Disponível em: Acesso em: 05 fev MOHAMAD, G.; SANTOS NETO, A.B.S.; PELISSER, F.; LOURENÇO, P.B.; ROMAN, H.R. Caracterização mecânica das argamassas de assentamento para alvenaria estrutural previsão e modo de ruptura. Revista Matéria. v. 14, n.2, p , ROMENO, R. C. D. O.; CARDOSO, F. A.;PILEGGI, R. G. Propriedades do Concreto no Estado Fresco. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: Arte Interativa, Cap. 13, p SANTOS, C. C.; VALENTINA, L. V. O. D.; SEMPTIKOVSKI, S. C. e GALUPPO, W. C. Uso de Pó de Exaustão de Fundição em Substituição Parcial a Areia Natural no Concreto Convencional. In: 52º Congresso Brasileiro de Concreto, Porto de Galinhas PE, Anais. Ref. 0487, ROCHA, J. C.; JOHN, V. M. Utilização de Resíduos na Construção Habitacional. Porto Alegre: Coletânea Habitare, v.4. 10