Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Tecnologia

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1 Universidade Estadual de Feira de Santana Departamento de Tecnologia ALEX BORGES ROQUE INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO Feira de Santana 2012

2 ALEX BORGES ROQUE INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO Projeto Final submetido ao curso de Engenharia Civil da Universidade Estadual de Feira de Santana como parte dos requisitos necessários para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientadora: Profª. Drª. Cintia Maria Ariani Fontes Co-Orientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Lopes Lima Feira de Santana 2012

3 INFLUÊNCIA DO RESÍDUO CERÂMICO NAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS NO ESTADO FRESCO ALEX BORGES ROQUE PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CURSO DE ENGENHARIA CIVIL DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA, COMO PARTE DOS REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO TÍTULO DE BACHAREL EM ENGENHARIA CIVIL. Feira de Santana, 20 de março de Examinada por: Profª. Drª Cintia Maria Ariani Fontes (Orientadora) (Universidade Estadual de Feira de Santana) Prof. Dr. Paulo Roberto Lopes Lima (Co-Orientador) (Universidade Estadual de Feira de Santana) Prof. Washington Almeida Moura, DSc (Examinador) (Universidade Estadual de Feira de Santana) Feira de Santana 2012

4 AGRADECIMENTOS A alegria e satisfação que sinto em concluir este trabalho são imensas. Foi uma jornada longa e algumas vezes me senti perdido e fraco, nesses momentos o apoio, o carinho e a amizade que recebi de inúmeras pessoas me deram grande suporte para que eu pudesse levantar, seguir em frente e chegar até este momento. Deste modo, embora seja bastante difícil expressar o quão importante é cada uma dessas pessoas na minha vida, quero agradecer imensamente a todos que contribuíram para a realização deste trabalho. Agradeço a Deus, por me iluminar sempre e por me dar forças pra ir adiante nas diversas vezes em que pensei estar esgotado. Muito obrigado Senhor! Agradeço a minha mãe, Nilza, a quem também dedico este trabalho e toda a felicidade que tenho e terei na minha vida. A saudade que sinto dela todos os dias me dilacera o coração. Porém, sua alegria de viver, seu caráter e sua força me inspiram todos os dias a continuar caminhando e trabalhando para tornar reais os planos que, juntos, tínhamos pro futuro. Eu te amo mãe, muito obrigado. Ao meu pai, Carlos José, pelo amor e dedicação, sem os quais eu não teria conseguido realizar este trabalho, em especial pelas caronas de Santo Amaro para Feira de Santana, nossas conversas durante o percurso me davam ânimo pra encarar a semana que viria de forma mais leve. Agradeço de coração. Agradeço imensamente às minhas irmãs, ou melhor, hermanas : Mone e Sandrinha que sempre me apoiaram, torceram por mim e sempre me ajudam a levar a vida com mais alegria. Quero agradecer por compreenderem minhas ausências, principalmente, nesta fase de conclusão de curso. Nossas xícaras de café nos aguardam para colocarmos a conversa em dia! Amo vocês. Um agradecimento especial aos meus melhores amigos desde a infância: Lary s, Dry e Melqui. É muito bom saber e sentir que poderemos sempre contar uns com os outros, não

5 importando o tempo ou a distância geográfica. Obrigado pelo apoio, por torcerem por mim e por fazerem parte de mais esta etapa da minha vida, dividir esta vitória com vocês é mais que uma felicidade, é uma honra! Muito obrigado a Marquinhos e Josy, pela paciência em dias de tensão, como os que antecedem as provas. Também pelo grande apoio nos dias em que precisei de ânimo. Quero fazer um agradecimento especial à minha orientadora, Profª Cintia Fontes, pelos conhecimentos transmitidos, por confiar na minha capacidade e no meu trabalho, pelos valiosíssimos conselhos e também pelos puxões de orelha que me proporcionaram um grande amadurecimento, tanto científico quanto pessoal. A palavra Orientadora tem muito mais significado depois deste trabalho. Ao meu co-orientador, Prof. Paulo Roberto, que foi meu orientador de Iniciação Científica e o qual tenho a felicidade de poder chamar também de amigo. Um muito obrigado pelas contribuições valiosas neste trabalho, pelos conhecimentos compartilhados e pela confiança depositada. Aos grandes amigos que fiz na UEFS: Clélia, Michel, Josivan, Vivian, Rapha Lima, Ranniere, Antonio (Juninho), Rafa Campos, Larissa (Lalah), Norma, Fran, Laís Falcão, Jackie, Géssica, Rosane, entre outros grandes amigos que manterei no coração com imenso carinho por tantos momentos que compartilhamos. Aos funcionários do LaboTec da UEFS, Rosana, Suane, Nilson, Myrella, Uiliana, Nete, pela valiosa ajuda que todos me deram, agradeço de coração a contribuição de cada um de vocês. Por fim, agradeço a UEFS, pela oportunidade de crescimento e por ser a fonte onde busquei o conhecimento que me possibilitou a realização do sonho de ser Engenheiro.

6 RESUMO A argamassa de cimento Portland é um produto largamente utilizado na construção civil com diversas finalidades. Ela é obtida através da mistura, em proporções adequadas, de aglomerante, agregado miúdo e água. O principal aglomerante utilizado na produção de argamassas é o cimento Portland. Este é obtido através da moagem do clínquer, que é o resultado de uma mistura convenientemente dosada de calcário e argila, aquecida até temperaturas de cerca de 1450 C. A produção de cimento consome quantidades significativas dessas matérias-primas que são bens naturais não renováveis, além de lançar na atmosfera, durante o processo de obtenção do clinquer, toneladas de gases intensificadores do efeito estufa, tais como o CO 2, CO, NO 2, entre outros. Deste modo, tem-se buscado cada vez mais alternativas para conciliar o desenvolvimento tecnológico e a preocupação com o meio ambiente. Um modo eficiente para contribuir com a diminuição das emissões atmosféricas e o consumo de energia, se tratando da produção de cimento Portland, é a incorporação de resíduos sólidos para a produção de argamassas, o que contribui também com a redução do impacto ambiental relacionado à destinação desses resíduos. No presente trabalho, foi utilizado resíduo da indústria cerâmica como substituto parcial do cimento Portland em argamassas nos teores de substituição de 10%, 20%, 30% e 40% em massa e avaliadas as características das misturas no estado fresco. Foram realizados ensaios de densidade de massa, teor de ar aprisionado, consistência e retenção de água para avaliar a influência do resíduo cerâmico nessas propriedades. Os resultados obtidos indicaram que a utilização desses resíduos proporcionou benefícios para o desempenho das argamassas. Palavras Chaves: Resíduo cerâmico, propriedades no estado fresco, argamassa.

7 ABSTRACT The mortar of Portland cement is a product widely used in civil construction with various purposes. They are obtained through the mixture, in appropriate proportions of binders, aggregate kid and water. The main binder used in the production of mortar and Portland cement. This is obtained through the milling of the clinker, which is the result of a mixture properly dosed of limestone and clay, heated to temperatures of approximately 1450 C. The cement production consumes significant quantities of these raw materials that are a nonrenewable natural resources, in addition to launch in the atmosphere during the process of obtaining the clinker, tons of gases enhancers of the greenhouse effect, such as CO2, CO, NO2, among others. In this way have been sought ever more alternatives to reconcile the technological development and the concern with the environment. An efficient way to contribute to the reduction of atmospheric emissions and the consumption of energy, about production of Portland cement, it's the incorporation of solid waste for the production of mortar, which also helps with reducing the environmental impact related to the disposition of such waste. In this work, was used residue of the ceramics industry as a partial replacement of Portland cement in mortars in the percentage of replacement of 10 %, 20 %, 30% and 40% by mass, and evaluated the characteristics of the mixtures in the fresh state. Tests were carried out mass density, content of trapped air, consistency and water retention to evaluate the influence of the residue in these ceramic properties. The results indicated that the use of such waste brought benefits to the performance of mortars. Key Words: ceramic residue, properties in the fresh state, mortar

8 LISTA DE FIGURAS Figura 3.1: Curva granulométrica do cimento Figura 3.2: Etapas de moagem do resíduo cerâmico Figura Corpos moedores Figura Granulômetro a laser Figura Análise granulométrica do resíduo cerâmico moído Figura Índice de Atividade Pozolânica Figura 3.7- Recipiente cilíndrico para determinação da densidade de massa Figura 3.8 Medidor de ar Figura 3.9 Mesa de consistência padrão Figura Aparelhagem para ensaio de retenção de água Figura Densidade de massa Figura Relação entre a densidade de massa das argamassas contendo RC e a de referência Figura Valores do teor de ar aprisionado, calculados pela NBR e os medidos pelo ensaio pressométrico Figura 4.4- Índice de Consistência (flow table) Figura Relação entre o IC das argamassas contendo RC e o de referência Figura 4.6- Retenção de Água... 45

9 LISTA DE TABELAS Tabela Classificação das argamassas Tabela Caracterização do cimento Tabela Caracterização da Areia Tabela 3.3: Traço e consumo de materiais em kg/m

10 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO Objetivos Objetivo Geral Objetivos Específicos Estrutura da monografia REVISÃO BIBLIOGRÁFICA Argamassa Influência dos Materiais Constituintes nas Propriedades das Argamassas Comportamento do resíduo cerâmico em argamassas PROGRAMA EXPERIMENTAL Materiais Cimento Portland Agregado miúdo Resíduo Cerâmico (RC) Produção das Argamassas Propriedades no estado fresco Densidade de Massa e Teor de Ar Aprisionado (teórico) Teor de Ar Aprisionado Consistência Retenção de Água APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS Densidade de Massa Teor de Ar Aprisionado Índice de Consistência Capacidade de Retenção de Água CONCLUSÕES... 47

11 6 REFERÊNCIAS... 48

12 11 1 INTRODUÇÃO Na construção civil, a argamassa é um dos produtos mais utilizados, desempenhando diversas funções como: contribuição para a estanqueidade à água, conforto térmico e acústico do ambiente, para segurança ao fogo e contribuir com a estética das construções. Porém, um desafio enfrentado atualmente por este setor, no que diz respeito à produção de argamassas e concretos, é a relação entre o desenvolvimento tecnológico e a preservação ambiental, principalmente, no que diz respeito ao cimento Portland seu principal constituinte. Dados apresentados por Mehta & Monteiro (2008) mostram que a produção de uma tonelada de cimento necessita de, aproximadamente, 1,7 toneladas de matéria-prima, que é composta, basicamente, de argila e calcário. Em relação ao dióxido de carbono (CO 2 ), segundo Cordeiro (2006), o fator de emissão total para a indústria de cimento Portland brasileira, em 2004, foi de 0,68 ( 680kg de CO 2 por tonelada de cimento produzido ). Vale ressaltar que além do CO 2, a produção de cimento lança na atmosfera outros gases intensificadores do efeito estufa, tais como: CO, CH 4, NO x, NO 2 e SO 2 em proporções menores (MEHTA & MONTEIRO, 2008). Dentro desse contexto, a incorporação de resíduos sólidos na produção de matrizes cimentícias surge como uma opção, pois pode reduzir tanto a emissão de CO 2, quanto o consumo de energia, além de contribuir para a redução do impacto ambiental associado à destinação dos mesmos (Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn, 2006). Sua utilização em matrizes cimentícias pode ter uma aplicação prática para atender à demanda, por exemplo, por revestimentos com menor custo para a população. Para Cordeiro (2006), o uso de resíduos industriais na confecção de argamassas pode promover a redução de custos, ajudar a solucionar o problema relacionado à sua destinação e contribuir para a melhoria das condições das habitações. De acordo com Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn (2006), no Brasil há uma indisponibilidade de grandes volumes de materiais com propriedades pozolânicas como a sílica ativa, cinza volante e a escória de alto forno. Sendo assim, essas adições minerais apresentam limitações de uso e, portanto, não são suficientes para satisfazer à demanda. Com isso novos insumos vêm sendo estudados. A argila calcinada é um exemplo, podendo ser utilizada como um material alternativo com propriedades pozolânicas. Uma possibilidade de

13 12 obtenção desse material é a partir de resíduos de industriais que utilizam argila como matériaprima, como ocorre na indústria cerâmica (GONÇALVES, 2007). A indústria de cerâmica vermelha brasileira produz cerca de 65 milhões de toneladas por ano, gerando um volume de resíduo que varia de 10 a 19,5 milhões de toneladas (ABCERAM, 2003). Segundo Gonçalves, Toledo Filho & Fairbairn (2006), devido ao volume que é gerado e aos benefícios técnicos e ambientais que a sua utilização pode promover, esse resíduo representa uma atrativa alternativa para a utilização como substituto parcial do cimento Portland na produção de argamassas e concretos. Junior & Rondon (2009) avaliaram a reatividade do pó cerâmico com o cimento Portland e com a cal. Gonçalves (2005) avaliou o comportamento de argamassas contendo resíduo cerâmico em substituição parcial ao cimento Portland. O mesmo estudo foi realizado por Costa, Martins & Baldo (2007) e Alcântara & Nóbrega (2011), porém em substituição ao agregado miúdo. Mendes & Borja (2007), investigaram a influência do RC em substituição a cal em argamassas de revestimento. Como pode ser observado, há várias pesquisas sendo realizadas para investigar a viabilidade da incorporação de resíduo da indústria cerâmica para a produção de argamassas, com ênfase nas propriedades no estado endurecido. O presente trabalho pretende utilizar o resíduo da indústria cerâmica como substituto parcial do cimento Portland na produção de argamassas com agregado miúdo natural visando avaliar sua influência nas propriedades do estado fresco. 1.1 Objetivos Objetivo Geral Avaliar a influência do resíduo cerâmico (RC) como substituto parcial do cimento Portland nas propriedades das argamassas. 1.2 Objetivos Específicos Moagem do resíduo cerâmico (RC);

14 13 Caracterização do resíduo cerâmico; Investigar o comportamento das argamassas com RC no estado fresco (teor de ar incorporado, densidade de massa, retenção de água e índice de consistência). 1.3 Estrutura da monografia A presente monografia é composta por 6 capítulos organizados do seguinte modo: CAPÍTULO 1 Introdução: neste capítulo é feita uma abordagem geral sobre a importância da reutilização de resíduos sólidos na construção civil e apresenta o resíduo da indústria cerâmica como um material para reaproveitamento na produção de matrizes cimentícias. Em seguida são expostos os objetivos do trabalho. CAPÍTULO 2 Revisão Bibliográfica: neste capítulo é feito um estudo técnico sobre as argamassas, suas propriedades no estado fresco, influência dos materiais constituintes, bem como do resíduo cerâmico nessas propriedades e são apresentados estudos feitos sobre o assunto. CAPÍTULO 3 Materiais e Métodos: este capítulo mostra os materiais utilizados no trabalho, a caracterização dos mesmos, bem como a descrição dos ensaios realizados para avaliação do comportamento das argamassas. CAPÍTULO 4 Apresentação e Análise dos Resultados: neste capitulo os dados obtidos nos ensaios realizados são apresentados e discutidos CAPÍTULO 5 Conclusões: neste capítulo são apresentadas as conclusões e considerações finais do trabalho. CAPÍTULO 6 Referências: materiais teóricos utilizados para embasamento do trabalho.

15 14 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1 Argamassa A NBR (ABNT, 2001) define argamassa como uma mistura homogênea de agregado(s) miúdo(s), aglomerante(s) inorgânico(s) e água, contendo ou não aditivos ou adições, com propriedades de aderência e endurecimento. Segundo Carasek (2007), as argamassas podem ser classificadas com relação a vários critérios (ver tabela 3.1). Tabela Classificação das argamassas Critério de Classificação Quanto à natureza do aglomerante Quanto ao tipo de aglomerante Quanto ao número de aglomerantes Quanto à consistência da argamassa Quanto à densidade de massa da argamassa Fonte: (CARASEK, 2007) Tipo Argamassa aérea Argamassa hidraulica Argamassa de cal Argamassa de cimento Argamassa de cimento e cal Argamassa de gesso Argamassa de cal e gesso Argamassa simples Argamassa mista Argamassa seca Argamassa plástica Argamassa Fluida Argamassa leve Argamassa normal Argamassa pesada Essas argamassas, denominadas de convencionais, são essencialmente compostas por cimento, agregado miúdo e água. Utiliza-se também, em alguns traços, a adição de cal para atuação como aglomerante, junto ao cimento. De forma geral, são largamente utilizadas na construção civil para assentamento de alvenarias, assentamento e rejuntamento de revestimentos de cerâmica e pedra, execução de contrapisos, execução de chapisco em alvenarias, execução de revestimentos como emboço, reboco e massa única para uma aplicação posterior de pintura, entre outras diversas funções. As argamassas possuem diversas propriedades importantes, tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. De acordo com a função que irão desempenhar, algumas propriedades das argamassas podem ser mais relevantes que outras. Tais propriedades estão intimamente

16 15 relacionadas às características dos materiais constituintes, à proporção entre eles e ao processo de mistura empregado Influência dos Materiais Constituintes nas Propriedades das Argamassas Cimento Portland O cimento Portland é o principal responsável pela resistência mecânica das argamassas. De acordo com Maciel, Barros & Sabbatini (1998), os cimentos de endurecimento mais lento, por exemplo, os pozolânicos, podem contribuir para o aumento da capacidade de deformação das argamassas. Segundo Neville (1997), o tipo e a composição do cimento podem influenciar na retração. Cimentos de rápida hidratação (ou seja, cimentos com elevado teor de C 3 A ou alta resistência inicial) causam menor retração plástica, já que criam um esqueleto de cimento hidratado mais precoce, dificultando a exsudação. Em relação ao consumo de cimento, o seu aumento provoca uma maior retração térmica e por secagem, podendo ocorrer o surgimento de fissuras com a conseqüente redução da durabilidade. Por outro lado, baixos consumos podem reduzir a resistência à abrasão dos revestimentos, tornando-os desagregáveis. A finura é uma das características do cimento que tem importância com relação às argamassas. Segundo Sabbatini (1986), o aumento da finura do cimento contribui para o aumento da trabalhabilidade, devido ao maior volume de pasta que envolve a superfície do agregado, em que as partículas mais finas atuam com lubrificantes sólidos entre os grãos do agregado. De acordo com Mehta & Monteiro (2008) a finura do cimento exerce influência direta na sua reatividade com a água. Normalmente, quanto mais fino o cimento, maior será a velocidade de reação. Isto acontece segundo Neville (1997), porque a hidratação se inicia na superfície das partículas, sendo então a área total da superfície de contato do cimento que representa o material disponível para hidratação. Assim, uma maior finura representa uma maior superfície específica, culminando numa maior velocidade de hidratação. Entretanto, Mehta & Monteiro (2008) ressaltam que são estabelecidos limites para a finura do cimento devido ao custo mais elevado de uma moagem para obtenção de cimentos muito mais finos e devido ao calor emitido na reação de hidratação.

17 16 Outra característica que deve ser considerada é o tempo de pega do cimento, pois ela limita o tempo de transporte e aplicação da argamassa. Mehta & Monteiro (2008) define o termo pega como a solidificação da pasta de cimento. O início desta solidificação é denominado como início de pega e é o ponto no qual a pasta se torna não trabalhável. O tempo que leva para ocorrer a solidificação completa é o tempo de fim de pega. Os aglomerantes, a princípio, contribuem de forma significativa para a retenção de água, devido à tensão superficial da pasta e maior superfície específica quando comparados à areia (NÓBREGA, 2007). Agregado Os principais objetivos da incorporação de areia na argamassa são: promover estabilidade dimensional (minimizando os efeitos da retração) e reduzir o custo, já que é um material mais barato do que o cimento. No Brasil, a NBR 7211 (ABNT, 1983) é a norma especificadora para areia, que mesmo tendo sido elaborada em função das propriedades do concreto é aplicada também como parâmetro para argamassas. Segundo Mattos (2001), dentre as características físicas da areia que interferem nas propriedades das argamassas, pode-se citar a distribuição granulométrica, a forma e a textura dos grãos. A distribuição granulométrica é uma característica muito importante para agregados. Com a utilização de um agregado de granulometria contínua, ocorre um aumento da trabalhabilidade devido ao maior grau de empacotamento da mistura, em que os grãos de diâmetro menor preenchem os espaços entre os grãos de diâmetro superior, propiciando melhor deslizamento entre os grãos (MATTOS, 2001). O módulo de finura é uma propriedade dos agregados que exerce influência na resistência de aderência de argamassas. Quanto menor o módulo de finura, maior é a superfície específica do agregado e maiores as forças de contato, aumentando, dessa forma, a resistência de aderência da argamassa (Cincotto, Silva & Carasek, 1995). Entretanto, o excesso de areia fina

18 17 pode diminuir a resistência à abrasão do revestimento, devido à insuficiência de pasta aglomerante para envolver os agregados. O aumento no teor de finos da areia provoca um aumento da absorção de água total das argamassas. Com relação à forma e textura dos grãos, Carasek (1996) apud Mattos (2001), afirma que areias com grãos mais angulosos, desde que mantida a relação água/aglomerante, aumenta a resistência de aderência ao cisalhamento em conseqüência do aumento do coeficiente de atrito da interface argamassa/substrato e reduz muito a trabalhabilidade da argamassa. Por outro lado, os grãos arredondados favorecem seu rolamento ao serem envolvidos pela pasta, aumentando a trabalhabilidade da argamassa (CINCOTTO, SILVA & CARASEK, 1995). De acordo com Mehta & Monteiro (2008) a textura superficial de um agregado é definida pelo grau com que a superfície do mesmo é lisa ou áspera. A textura depende de fatores como o tamanho do grão, dureza e da porosidade da rocha matriz. Segundo Neville (1997), a textura superficial do agregado tem influência sobre a aderência à pasta de cimento e também sobre a demanda de água da mistura. Água As principais funções da água nas argamassas são: combinar quimicamente com o aglomerante, promovendo o endurecimento e aumento da resistência mecânica e dar trabalhabilidade para a mistura. Para obtenção de plasticidade e consistência adequadas é necessária uma quantidade ótima de água, que é definida em função da natureza e da proporção dos materiais, resultando em argamassas homogêneas e coesas (Mattos, 2001). Apesar da utilização de uma quantidade maior de água conferir uma maior plasticidade para a argamassa, seu excesso ocasiona uma maior exsudação e segregação dos materiais, além de aumentar a porosidade devido aos vazios deixados pela perda da água. Com o aumento da porosidade ocorre uma diminuição da resistência mecânica e um aumento da permeabilidade devido ao aumento do volume de vazios na argamassa comprometendo sua durabilidade. A água é um material de grande importância nas argamassas, por este motivo deve-se ter cuidado com relação a sua quantidade a ser adicionada à mistura. A água adicionada deve ser

19 18 suficiente para as reações de hidratação do aglomerante e para conferir trabalhabilidade à argamassa. Porém deve-se evitar seu excesso, pois o mesmo provoca uma redução no desempenho e na durabilidade da argamassa. Aditivos Minerais A NBR (ABNT, 1995) define adição mineral como um material de origem mineral adicionado a argamassa com a finalidade de alterar suas características. Cordeiro (2006) adota o termo Aditivos Minerais e o define como materiais utilizados em conjunto com o cimento Portland visando proporcionar um desempenho tecnológico diferenciado a esses produtos cimentícios. Segundo Fontes (2008), aditivos minerais são materiais que, depois de passar por um processo físico e/ou térmico, apresentam características físicas e mineralógicas adequadas para utilização na produção de novos materiais cimentícios. Os aditivos minerais mais comumente utilizados são as pozolanas e os fíleres. Os materiais pozolânicos podem ser de origem natural (vidros e tufos vulcânicos, argilas e terras diatomáceas) ou artificial (cinza volante, sílica ativa e cinza da casca do arroz), dentre os fíleres tem-se o pó de pedra, fíler calcário e material carbonático. De acordo com Neville (1997), fíleres são materiais inertes, finamente moídos que proporcionam, por causa das suas características físicas, efeitos benéficos nas propriedades das argamassas e concretos, tais como trabalhabilidade, permeabilidade, densidade e porosidade. Segundo Fontes (2008), os fíleres exercem influência nas propriedades dos concretos e argamassas, tanto no estado fresco como no estado endurecido. No estado fresco, ocorre melhora na trabalhabilidade, diminuição da segregação e de exsudação da água e beneficia a fluidez do material. No estado endurecido, sua influência se dá na durabilidade, em que o fíler, devido à sua elevada finura, provoca uma redução no tamanho e volume de poros maiores e a conectividade entre eles, o que se reflete numa maior dificuldade de entrada de agentes agressivos no interior da matriz cimentícia. Segundo a NBR (ABNT, 1992), pozolana é definida como sendo um material silicoso ou sílico-aluminoso que, por si só, possui pouca ou nenhuma atividade cimentícia, mas que quando finamente dividido e na presença de água, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio, em temperaturas próximas a do ambiente, formando assim, compostos de poder aglomerante. Para Neville (1997), é fundamental que a pozolana esteja finamente

20 19 subdividida, pois somente assim a sílica pode reagir com o hidróxido de cálcio (CH) (liberado pela hidratação do cimento Portland), na presença de água, para formar silicatos estáveis com propriedades cimentícias. Esta sílica deve estar no estado amorfo, isto é, vítreo, pois quando cristalina sua reatividade é muito baixa. Segundo Fontes (2008), a eliminação ou redução do CH traz contribuições significativas ao material, principalmente no tocante à sua durabilidade. As pozolanas e fíleres, quando utilizados em matrizes cimentícias como adição mineral ou como substituto parcial do cimento Portland, apresentam mecanismos de ação física e/ou química durante a hidratação do material (FONTES, 2008). Para Cordeiro (2006), mudanças nas propriedades de produtos cimentícios podem ser atribuídas a efeitos físicos e/ou químicos da utilização de aditivos minerais. Os efeitos físicos podem ser definidos como: diluição (do cimento Portland), nucleação e efeito fíler. A diluição é a substituição de parte do cimento Portland pelo aditivo mineral, o que pode trazer efeitos negativos, pois segundo Cordeiro (2006), tal substituição gera um efeito equivalente ao aumento da relação água-cimento, sendo que, quanto maior o teor de substituição, menor a quantidade de cimento, o que implica em menos produtos hidratados. Cordeiro (2006) explica, ainda, que a nucleação pode ser entendida como o aumento da superfície efetiva de contato do cimento causado pelo alojamento do aditivo mineral muito fino nos interstícios dos cristais do clinquer, acelerando as reações de hidratação dos compostos. O efeito químico dos aditivos minerais é a atividade pozolânica, a qual é definida pela reação do aditivo mineral com o hidróxido de cálcio formado na hidratação dos silicatos (C 2 S e C 3 S) do cimento Portland para produzir novos produtos hidratados. De acordo com Santos (1997), a reação pozolânica se processa de forma lenta e, como conseqüência, tem-se que a taxa de liberação de calor e o desenvolvimento da resistência mecânica serão igualmente lentos. Resíduo Cerâmico (Argila Calcinada) A argila é um produto natural, terroso, de granulação muito fina, que em meio úmido desenvolve plasticidade e endurece depois de seco, ganhando elevada resistência quando cozido. Constituída quimicamente por partículas cristalinas de argilominerais (caulinita, holoisita, montmorilonita, ilita, dentre outros), podendo ser classificados em amorfos e

21 20 cristalinos, (SANTOS, 1975). Porém, pode conter outros minerais em sua composição, como quartzo, feldspato e mica. Seus principais são os silicatos hidratados, alumina, ferro e magnésio. De acordo com a NBR (ABNT, 1992), argilas calcinadas são materiais provenientes de calcinação de certas argilas submetidas a temperaturas, em geral, entre 500 e 900 ºC, de modo a garantir a sua reatividade com hidróxido de cálcio. Para Mehta & Monteiro (2008), as argilas não mostrarão reatividade apreciável, a menos que a estrutura cristalina dos argilominerais presentes seja destruída por tratamento térmico. Com isso pode-se dizer que a temperatura de calcinação das argilas afeta diretamente nas características do produto resultante, ou seja, a argila se torna mais reativa quando conduz à perda da hidroxila, resultando em colapso e desarranjo da estrutura da argila (GONÇALVES, 2005), o que ocorre, normalmente na faixa dos 500ºC, para argilas cauliníticas, segundo Cordeiro (2001). Na indústria cerâmica normalmente utiliza-se argilas ilíticas para a produção de telhas e tijolos. Essa matéria-prima passa por processo de queima e sinterização podendo chegar a uma temperatura de aproximadamente 950ºC (GONÇALVES, 2005). Tal fato torna o resíduo cerâmico (RC) um material atrativo por dois motivos: (1) possibilidade de ser reativo, em função da temperatura de queima; (2) são gerados grandes volumes de RC. A indústria de cerâmica vermelha brasileira produz cerca de 65 milhões de toneladas por ano, gerando um volume de resíduo que varia de 10 a 19,5 milhões de toneladas (ABCERAM, 2003). Farias Filho, Rolim & Toledo Filho (2000) avaliaram o uso de resíduos da produção de tijolos cerâmicos queimados finamente moídos para substituição parcial em massa, de cimento Portland, com teores variando de 20% a 50%. Os estudos mostraram que o resíduo cerâmico apresentou índice de atividade pozolânica satisfatório para uso como aditivo mineral. Segundo os autores, a utilização do resíduo levou a uma redução do teor de hidróxido de cálcio (CH) resultante da hidratação do cimento devido à reação pozolânica que consome o CH livre para formação de mais produtos hidratados. Os resultados mostraram ainda, um acréscimo na resistência a compressão axial para todos os teores de substituição.

22 21 Carneiro, Moura & Leite (2009) produziram argamassas contendo teores de 10% e 20% de substituição de cimento Portland, em massa, por resíduo cerâmico moído. O estudo mostrou que ocorreu uma redução no índice de consistência das argamassas com o aumento do teor de substituição. Os autores atribuíram tal comportamento à finura do resíduo cerâmico (maior superfície específica) e consequentemente, maior demanda de água para envolver a superfície do material. Com relação à resistência à compressão axial, a mistura contendo 10% de RC obteve um acréscimo de 19% e a mistura com 20% de RC obteve um decréscimo de 5% com relação à mistura de referência. Segundo os autores, este comportamento pode ser explicado pela ação pozolânica do RC em conjunto com o efeito físico (efeito filer), porém para teores maiores que 10% o efeito fíler foi preponderante em relação ao efeito químico, não conseguindo compensar a redução do cimento. Processo de Moagem Para que o resíduo da indústria cerâmica possa ser utilizado como aditivo mineral torna-se necessário que o mesmo passe por um processo de redução do tamanho dos grãos, pois como descrito anteriormente, o material pozolânico e/ou fíler deve estar finamente subdividido para que possa agir fisicamente e/ou quimicamente nas matrizes cimentícias. A cominuição consiste na fragmentação de uma estrutura sólida quando submetida a esforços mecânicos, aplicados por elementos que provocam a deformação das partículas. Essa fragmentação pode envolver uma série de operações distintas em função do tamanho do material a ser cominuído. As operações consistem da lavra, no caso de minérios ou rochas, britagem e/ou moagem (CORDEIRO, 2006). O Processo de moagem resulta em uma diminuição do tamanho das partículas de um material sólido. Com isso, pode-se aumentar a superfície específica do material, resultando em uma maior velocidade de reação. Segundo Cordeiro (2006), a moagem representa o último estágio dos processos de cominuição e é aplicada quando se objetiva produtos com tamanhos de partículas muito reduzidos. A redução de tamanho na moagem ocorre pela combinação dos efeitos de compressão, impacto e abrasão realizada em vasos cilíndricos (moinhos), compostos com corpos moedores. Tanto a carcaça dos moinhos quanto os corpos moedores são responsáveis pela ação de cominuição das partículas.

23 22 Ainda segundo o autor, a moabilidade ou resistência à moagem de um material está relacionada com a dureza ou resistência ao impacto de sua estrutura cristalina e, também, do número, tamanho e orientação das falhas microestruturais. Desse modo, pode-se perceber o quão difícil é a moagem de materiais a tamanhos muitos reduzidos de forma rápida e econômica. Geralmente, a dificuldade advém dos seguintes fatores: Maior resistência das partículas menores em função da baixa probabilidade de conterem falhas; Menor probabilidade de choques entre as partículas extremamente finas e os corpos moedores; Amortecimento dos impactos dos corpos moedores pelas partículas ultrafinas; Tendência das partículas reduzidas de deformarem-se plasticamente; Possibilidade de reintegração das partículas extremamente pequenas submetidas a um elevado esforço, em função da alta energia livre das superfícies recém formadas pela cominuição. Há diversos tipos de moinhos dentre os quais podem ser citados: moinho rotativo, moinho de bolas, barras, cilindros curtos (cylpels), troncos de cone e seixos de rocha. A escolha do moinho vai depender da granulometria desejada (CORDEIRO, 2006) Segundo Ribeiro & Abrantes (2001), de um modo geral, o rendimento da moagem é influenciado pelas características da própria matéria-prima, nomeadamente: Dimensão e forma inicial das partículas; Dureza do material (resistência à compressão, ao choque e à abrasão); Estrutura homogênea ou heterogênea; Umidade ou higroscopicidade; Sensibilidade à variação de temperatura; Tendência à aglomeração.

24 23 De acordo com Mehta & Monteiro (2008), os mecanismos pelos quais os aditivos minerais influenciam as propriedades de concretos, argamassas e pastas são mais dependentes do tamanho, forma e textura das partículas do que de sua composição química Comportamento do resíduo cerâmico em argamassas. De acordo com Fontes (2008), há um consenso geral entre autores, que a utilização de aditivos minerais traz melhorias nas propriedades das matrizes cimentícias tanto no estado fresco quanto no estado endurecido. Segundo Mehta & Monteiro (2008) dentre essas melhorias, pode-se citar o aumento da coesão e melhora da trabalhabilidade, aumento da resistência mecânica, menor fissurações de origem térmica devido ao fato da liberação de calor ocorrer de forma mais lenta, entre outras vantagens. Trabalhabilidade Trabalhabilidade é a propriedade das argamassas no estado fresco que determina a facilidade com que elas podem ser misturadas, transportadas, aplicadas, consolidadas e acabadas, em uma condição homogênea (Carasek, 2007). A trabalhabilidade representa a facilidade de manuseio. De acordo com Sabbatini (1986), uma argamassa é considerada trabalhável, de um modo geral, quando ela pode ser facilmente distribuída ao ser assentada, não fica aderida à ferramenta quando está sendo aplicada, não segrega quando está sendo transportada, não endurece em contato com superfícies absortivas e permanece plástica por tempo suficiente para que seja concluída sua aplicação. Por estar relacionada à influência de diversas variáveis, como relação água/aglomerante, relação aglomerante/agregado miúdo, forma dos grãos, distribuição granulométrica do agregado, teor de ar incorporado, natureza e qualidade dos aglomerantes, a trabalhabilidade é difícil de quantificar. Assim sendo, geralmente a trabalhabilidade é caracterizada através da consistência e da plasticidade, incorrendo muitas vezes no equívoco de adotar os termos trabalhabilidade, plasticidade e consistência como sinônimos (Mattos, 2001). A consistência é a capacidade da argamassa de resistir a deformações e pode ser determinada segundo o método especificado na NBR (ABNT, 2005) através da mesa de consistência padrão. A

25 24 plasticidade é a capacidade que a argamassa tem, no estado fresco, de manter-se deformada após a redução das tensões de deformação. Segundo Fontes (2008) a utilização de aditivos minerais às matrizes cimentícias provoca uma redução do tamanho e volume de vazios, resultando numa melhora da trabalhabilidade. Contudo, de acordo com a autora, a maioria dos aditivos minerais empregados requer uma maior quantidade de água para manter a mesma consistência da mistura de referência, com exceção da cinza volante e escória, que possuem a capacidade de reduzir o teor de água na mistura para uma determinada consistência (Mehta & Monteiro, 2008). De acordo com Neville (1997) esta influência, para ambos os aditivos, está associada à forma das partículas, bem como à sua finura. Índice de Consistência Segundo Gomes (2008), a consistência é resultante das ações de forças internas, como coesão e ângulo de atrito interno e viscosidade, que condicionam a mudança de forma da mistura. Cincotto, Silva e Carasek (1995) definem consistência como a capacidade da argamassa no estado fresco de resistir à deformação. De acordo com a consistência, as argamassas são classificadas, por diversos autores, como secas, plásticas e fluidas e é diretamente determinada pelo ensaio de determinação do índice de consistência, normatizado pela NBR (ABNT, 2005). Segundo Silva (2006), a consistência é influenciada pelo teor de água, relação água/aglomerante, relação aglomerante/areia, granulometria da areia, natureza e qualidade do aglomerante. Mendes & Borja (2007) avaliaram o índice de consistência de argamassas mistas contendo resíduo cerâmico em substituição a cal, em massa, nos teores de 5%, 10%, 15% e 20%. Os resultados indicaram um aumento gradativo do índice de consistência com o aumento do teor de resíduo cerâmico, sendo que a argamassa com 20% de substituição obteve um aumento mais representativo que as demais, resultante da redução da cal na argamassa. Alcântara & Nóbrega (2011), utilizando resíduo cerâmico como substituto parcial do agregado miúdo, em massa, nos teores de 10%, 15%, 20% e 30%, observaram que houve um aumento do índice de consistência para a argamassa com 10% de substituição em relação à

26 25 argamassa de referência. Para as demais misturas ocorreu redução desse índice, sendo que para os teores de 20% e 30% o índice de consistência foi menor do que o da argamassa de referência. Densidade de massa e teor de ar incorporado A densidade de massa diz respeito à relação entre a massa da argamassa e o seu volume, podendo ser absoluta ou relativa. Na determinação da densidade de massa absoluta, não são considerados os vazios existentes no volume de argamassa. Já na relativa, também chamada massa unitária, consideram-se os vazios (MACIEL, BARROS & SABBATINI, 1998). De acordo com Maciel, Barros & Sabbatini (1998), o teor de ar é a quantidade de ar existente em um determinado volume de argamassa. Conforme o teor de ar incorporado cresce, a densidade de massa da argamassa diminui em função do aumento do volume de vazios. Entretanto, este comportamento pode não ocorrer em todos os casos. Por exemplo, quando ocorre a substituição de um material por outro com massa específica menor, pode ocorrer uma melhora da compacidade da mistura (a depender da granulometria do material substituto), reduzindo o teor de ar incorporado e também ocorrer redução da densidade de massa da mistura devido à menor massa específica do material substituto em relação ao material substituído. O teor de ar da argamassa pode ser aumentado com a utilização de aditivos incorporadores de ar, porém o uso desses aditivos deve ser cauteloso e bem analisado, pois pode influenciar negativamente nas demais propriedades da argamassa. Um aumento no teor de ar incorporado pode causar uma diminuição da resistência mecânica devido ao aumento do número de vazios e conseqüente concentração de tensões. (MACIEL, BARROS & SABBATINI, 1998) Mendes & Borja (2007), utilizando resíduo cerâmico como substituto da cal em argamassas de revestimento nos teores de 5%, 10%, 15% e 20% em massa, constataram a redução na densidade de massa da argamassa com o aumento do teor de incorporação de resíduo cerâmico, chegando a uma redução de 8,95% desse parâmetro para a argamassa com 20% de resíduo em comparação à argamassa de referência.

27 26 Silva & Campiteli (2006) avaliaram a influência do teor de finos nas argamassas de cimento e areia e também nas argamassas de cimento, cal e areia. Os teores de finos utilizados na produção das misturas, em volume, foram de 0,20%, 10,18%, 20,16%, 30,14% e 40,12%, Os resultados obtidos mostraram que o aumento do teor de finos provocou uma redução do teor de ar aprisionado das argamassas de cimento e areia. Retenção de água Sabe-se que a quantidade necessária de água para produzir as reações de endurecimento é menor do que a quantidade utilizada para conferir trabalhabilidade à argamassa de revestimento. Sendo assim, parte do excesso da água pode ser perdida superficialmente, por evaporação, ou na base de aplicação, devido ao gradiente hidráulico proveniente da diferença de sucção, produzindo porosidade na massa (GOMES, 2008). De acordo com Cincotto, Silva e Carasek (1995), a retenção de água é a capacidade da argamassa, no estado fresco, de manter sua trabalhabilidade quando sujeita a solicitações que causem perda de água, seja por evaporação, sucção do substrato ou pela hidratação do cimento e carbonatação da cal. Segundo Sabbatini (1986), a capacidade de retenção de água está intimamente relacionada com a tensão superficial da pasta aglomerante. Uma argamassa tende naturalmente a conservar a água necessária para molhar a superfície dos grãos de areia e do aglomerante, porém a água em excesso é facilmente cedida por efeito da sucção da base assentada e por evaporação. A argamassa que não possuir capacidade adequada de retenção de água, além de ter afetado o seu manuseio, prejudicará a qualidade do revestimento, na medida em que as reações de hidratação do cimento e carbonatação da cal ficarem comprometidas (GOMES, 2008). Alcântara & Nóbrega (2011) utilizaram resíduo da indústria cerâmica de Caruaru-PE como substituto parcial de agregado miúdo em argamassas nos teores, em massa, de 10%, 15%, 20% e 30%. Foi verificado um aumento na capacidade de retenção de água das argamassas com o aumento do teor de substituição do agregado miúdo natural por agregado miúdo de

28 27 resíduo cerâmico. A argamassa com 30% de substituição apresentou capacidade de retenção de água de 93%, enquanto que a argamassa de referência apresentou 88%.

29 28 3 PROGRAMA EXPERIMENTAL O programa experimental foi desenvolvido visando à avaliação das propriedades no estado fresco de argamassas contendo teores de substituição de cimento Portland por resíduo cerâmico de 10% a 40%, em massa. Para tal, foram realizados ensaios de retenção de água da argamassa, densidade de massa, teor de ar aprisionado e índice de consistência. Os materiais utilizados para a produção das argamassas foram: cimento, areia, resíduo cerâmico (argila calcinada) e água. 3.1 Materiais Cimento Portland O cimento utilizado na pesquisa foi o CPV-ARI, por ser um cimento sem adições, possibilitando uma melhor análise da influência do RC. O ensaio de composição granulométrica do cimento foi realizado através do método da granulometria a laser com o granulômetro MasterSizer 2000, no Laboratório de Estruturas (LabEst) da COPPE/UFRJ. O resultado do ensaio de composição granulométrica do cimento CPV ARI está apresentado na Figura 3.1. Figura 3.1: Curva granulométrica do cimento Fonte: Sousa (2011)

30 29 O cimento apresentou diâmetros de 2,88µm, 13,18µm e 36,53µm para d10, d50 e d90, respectivamente. Os resultados de caracterização física e mecânica do cimento estão apresentados na Tabela 3.1, sendo os mesmos realizados no Laboratório de Materiais de Construção da UEFS, conforme NBR 5733 (ABNT, 1991) e NBR NM 23 (ABNT, 2001), respectivamente. Tabela Caracterização do cimento. Características e Propriedades Unidade Valores experimentais 1 dia de idade MPa 19,10 Resistência à Compressão 3 dias de idade MPa 20,20 7 dias de idade MPa 34,10 28 dias de idade MPa 60,10 Massa Específica g/cm³ 3,04 (1) Precisão da balança de 0,01g. Fonte: Sousa (2011) Os valores encontrados estão de acordo com os valores especificados pela NBR 5733 (ABNT, 1991) Agregado miúdo A areia utilizada é de granulação fina e proveniente do município de Alagoinhas, Bahia. Foi caracterizada no Laboratório de Materiais de Construção da UEFS. Os ensaios de caracterização realizados no agregado miúdo natural e os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 3.2

31 30 Tabela Caracterização da Areia Características Norma Resultados Dimensão Máxima Característica NBR NM 248 (ABNT, 2003) 2,4 mm Módulo de Finura NBR NM 248 (ABNT, 2003) 1,93 Absorção de Água NBR NM 30 (ABNT, 2001) 0% Massa específica Aparente 2,67 kg/dm³ NBR NM 52 S.S.S 2,66 kg/dm³ (ABNT, 2009) Agregado Seco 2,66 kg/dm³ Teor de Material Pulverulento NBR NM 46 (ABNT, 2001) 1,65 % Fonte: Oliveira (2012) Resíduo Cerâmico (RC) Processo de Moagem Foi utilizado o mesmo RC do trabalho desenvolvido por Roque (2009). Os blocos cerâmicos foram fornecidos pela Cerâmica Nordeste, situada no município de Feira de Santana-Ba. A redução do tamanho do material cerâmico foi realizada em duas etapas: (1) cominuição primária utilizando o britador de mandíbulas de 1 eixo - linha C, do fabricante Pricemaq, conforme Figura 3.2 (a), onde o material foi britado. Em seguida, o mesmo foi peneirado na peneira de malha 4,8mm. Na Figura 3.2 (b) encontra-se o resíduo passante na peneira de malha 4,8 mm; (2) moagem secundária no moinho de bolas, modelo CT 242 (ver Figura 3.2 (c)). Por último, na Figura 3.2 (d), está apresentado o RC moído.

32 31 Figura 3.2: Etapas de moagem do resíduo cerâmico (a) Britador de mandíbula (b) Resíduo passante na peneira 4,8mm (c) Moinho de bolas (d) Resíduo cerâmico moído Para o cálculo da quantidade de RC a ser utilizado na moagem utilizou-se os critérios adotados por Ribeiro & Abrantes (2001) para moinho de bolas. Quantidade de corpos moedores De acordo com Ribeiro & Abrantes (2001), para uma moagem em condições ótimas deve-se utilizar entre 50 e 55% da capacidade líquida do moinho. Porém, essa ocupação de volume não é efetiva já que há espaços vazios entre as bolas. Por esse motivo, utiliza-se 60%, ou seja, 0,6 de bolas em relação ao volume do moinho. O cálculo da quantidade de bolas a usar num moinho foi obtida através da Equação 1. 0,60 Equação (1)

33 32 Sendo, P a massa de corpos moedores, em kg; d b : peso específico das bolas, em kg/l; V: volume útil do moinho, em L e p: taxa de ocupação das bolas (0,50 a 0,55). Para corpos moedores esféricos e de alumina tem-se que o seu peso específico é de 3,6 kg/l. Consequentemente, a massa de corpos moedores é igual a: 1 3,6 0,50 0,60, Para o cálculo da quantidade de corpos moedores foram considerados dois tamanhos de esferas, sendo a esfera maior com massa unitária de 18,07 g e a esfera menor com massa unitária de 3,56 g. Quantidade de esferas grandes = 1080 g/ 18,07 g 60 esferas Quantidade de esferas pequenas = 1080 g / 3,56 g 303 esferas Para a moagem do RC foram utilizadas 60 esferas grandes. A Figura 3.3 mostra as esferas utilizadas no presente estudo. Figura Corpos moedores Quantidade de material a ser moído Fonte: O Autor De acordo com Ribeiro & Abrantes (2001) tem-se que 60% do volume total do recipiente é ocupado por corpos moedores sendo que a taxa real de ocupação destas equivale a 50% desse valor. Além disso, 15% são vazios, restando um percentual de 25% do volume útil para preenchimento com RC. Portanto, a quantidade de RC foi de 655g, conforme calculado. Vrc 0,25 V

34 33 Vrc 0,25 x 1, ρ Prc / Vrc Prc 2, A moagem foi realizada nos tempos de 15, 30, 60, 90 e 120 minutos. O objetivo da moagem em diferentes tempos foi avaliar a eficiência do processo de moagem do RC através de análise granulométrica, visando obter a granulometria mais fina com o menor gasto de energia. Análise Granulométrica do RC A análise granulométrica do RC moído foi obtida utilizando granulômetro a laser MasterSizer 2000 (ver Figura 3.4). Esse ensaio foi realizado no Laboratório de Estruturas (LABEST) da COPEE/UFRJ Universidade Federal do Rio de Janeiro, em água destilada, com agitação de 1500 rpm. O ultra-som permaneceu ligado durante todo o ensaio para garantir a dispersão do material. Figura Granulômetro a laser As curvas granulométricas estão apresentadas a seguir na Figura 3.5 Fonte: Fontes (2008)

35 34 Figura Análise granulométrica do resíduo cerâmico moído Passante (%) , Diâmetro das partículas ( m) RC15min RC30min RC60min RC90min RC120min Fonte: Roque (2009) De acordo com a análise granulométrica, pode-se perceber que a moagem não foi tão eficiente a partir de 60 minutos até 120 minutos quanto dos 15 minutos até 60 minutos. De acordo com Cordeiro (2006), este fato pode ser atribuído à aglomeração das partículas, com formação de grumos e aderência do material nas bolas e carcaça do moinho, após longos períodos de moagem. Tal comportamento foi observado para o tempo de 120 minutos de moagem, em que sua granulometria ficou muito próxima do RC com 90 minutos de moagem. A partir da análise granulométrica do RC para os tempos de moagem executados, foi escolhido o tempo de 60 minutos de moagem para a produção das argamassas, por ser o tempo que resulta numa granulometria mais fina com o menor gasto energético. O RC moído por 60 minutos apresentou diâmetros de aproximadamente 1,7µm, 12,0µm e 50,0µm para d10, d50 e d90, respectivamente.

36 35 Massa Específica do RC O ensaio de massa específica do resíduo cerâmico foi realizado de acordo com a NBR NM 23 (2001), que prescreve a determinação da massa específica do cimento Portland e outros materiais em pó utilizando o frasco volumétrico de Le Chatelier. A massa específica é definida como a razão entre a massa e o volume ocupado por determinado material. A massa específica do RC obtida foi de 2,62g/cm³ Índice de Atividade Pozolânica com Cimento O índice de atividade pozolânica com cimento Portland é um importante parâmetro para a avaliação da reatividade de um material a ser empregado como aditivo mineral por simular uma situação real de aplicação (CORDEIRO, 2006). A NBR 5752 (1992) estabelece o emprego do índice de atividade pozolânica com cimento Portland, calculado através da relação entre as resistências à compressão de argamassa com pozolana e argamassa composta apenas por cimento, areia e água (referência), de acordo com a equação abaixo. Onde: 100 % Equação (2) IAP: índice de atividade pozolânica com cimento Portland; f cp : resistência média à compressão, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados com cimento Portland e material pozolânico (substituição de 35% do volume de cimento); f c : resistência média à compressão, aos 28 dias, dos corpos-de-prova moldados somente com cimento Portland como material cimentíceo (referência). O ensaio para determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Portland foi realizado para avaliar a pozolanicidade do RC moído para os tempos de 15, 60 e 120 minutos. O resultado obtido pode ser verificado a seguir na Figura 3.6

37 36 Figura Índice de Atividade Pozolânica IAP (%) Minutos 60Minutos 120Minutos Tempo de Moagem Fonte: Roque (2009) De acordo com a NBR 5752 (1992), admite-se que para que um material seja considerado pozolânico ele deve possuir IAP 75%. O RC moído por 60 minutos obteve um índice de 95%, podendo ser, portanto, admitido como material pozolânico. 3.2 Produção das Argamassas Foram produzidas argamassas contendo teores de RC moído por 60 minutos como substituto parcial do cimento Portland para avaliação da densidade de massa, teor de ar incorporado, consistência (Flow Table) e retenção de água. Para isso foram feitas substituições, em massa, de 0% (referência), 10%, 20%, 30% e 40% de cimento Portland por RC nas argamassas com o traço de 1:1,5:0,4 (cimento, areia e água, respectivamente). A nomenclatura adotada para as misturas foi AREF (Argamassa de referência); ARC10% (Argamassa com 10% de RC como substituto do cimento Portland); ARC20% (Argamassa com 20% de RC como substituto do cimento Portland); ARC30% (- Argamassa com 30% de RC como substituto do cimento Portland) e ARC40% (Argamassa com 40% de RC como substituto do cimento Portland). Na Tabela 3.3 estão apresentados estão apresentados os traços e o consumo de materiais por m 3 de argamassa.

38 37 Tabela 3.3: Traço e consumo de materiais em kg/m 3 Misturas Traço, em massa Cimento:RC:areia:água Consumo de materiais (kg) Cimento RC areia água AREF 1:0:1,5:0,4 773, ,22 309,90 ARC10% 0,9:0,1:1,5:0,4 693,30 77, ,51 308,14 ARC20% 0,8:0,2:1,5:0,4 613,78 153, ,83 306,89 ARC30% 0,7:0,3:1,5:0,4 534,89 229, ,20 305,65 ARC40% 0,6:0,4:1,5:0,4 456,64 304, ,60 304,43 Fonte: O Autor Os traços foram definidos de acordo com a fórmula para determinação do consumo de cimento para 1m³. A qual leva em consideração as massas específicas de cada material constituinte. Para a produção das argamassas foi utilizada uma argamassadeira com capacidade útil de 5 litros. Inicialmente foi adicionada a água e então foi acionado o equipamento em velocidade baixa adicionando o aglomerante num período de 30 segundos, depois foi adicionada a areia ainda com o equipamento em velocidade baixa durante 30 segundos e então acionada a velocidade alta por mais 30 segundos desligando então o aparelho para fazer a raspagem do material aderido e deixar a argamassa em repouso coberta com pano úmido para evitar a troca de umidade com o ambiente, este processo levou 90 segundos e por fim, ligou-se a argamassadeira em velocidade alta por 60 segundos, totalizando 4 minutos de mistura. Após este processo, foram realizados os ensaios de densidade de massa, teor de ar incorporado, índice de consistência e retenção de água para a avaliação do comportamento no estado fresco. 3.3 Propriedades no estado fresco Densidade de Massa e Teor de Ar Aprisionado (teórico) O ensaio de densidade de massa e teor de ar aprisionado foi realizado segundo as prescrições da norma NBR (ABNT, 2005) e consiste na pesagem de uma amostra de argamassa num recipiente cilíndrico com o volume de aproximadamente 400cm³. No presente foi utilizado o recipiente ilustrado na Figura 3.7.

39 38 Figura 3.7- Recipiente cilíndrico para determinação da densidade de massa Fonte: O Autor O valor da densidade de massa é obtido, em kg/m³, a partir da Equação 3. Onde: 1000 Equação (3) m c é a massa do recipiente cilíndrico contendo a argamassa de ensaio, em gramas; m v é a massa do recipiente cilíndrico vazio, em gramas; V r é o volume do recipiente cilíndrico em centímetros cúbicos O teor de ar aprisionado (A) é obtido através da Equação 3 e o resultado do ensaio é expresso em porcentagem. Onde: Equação (4) d é o valor da densidade de massa da argamassa, em gramas por centímetro cúbico; d t é o valor da densidade de massa teórica da argamassa, em gramas por centímetro cúbico, sem vazios, obtido através da Equação 5. Onde: Equação (5) m i é a massa seca de cada componente da mistura mais a massa da água

40 39 γ i é a massa específica de cada componente da argamassa Teor de Ar Aprisionado Foi realizado também o ensaio do teor de ar aprisionado através do método pressométrico, seguindo a NBR NM 47 (ABNT, 2002). Tal método consiste na relação entre o volume de ar e a pressão aplicada à temperatura constante. De acordo com Neville (1997), para a realização deste ensaio não é necessário o conhecimento da proporção e das propriedades dos materiais constituintes da mistura, pois é feita a leitura direta, em porcentagem de ar aprisionado, no aparelho do ensaio. O aparelho utilizado no trabalho para a execução do ensaio através método pressométrico é mostrado a seguir na Figura 3.8. Figura 3.8 Medidor de ar Fonte: O Autor Consistência O índice de consistência foi obtido através do ensaio normatizado na NBR (ABNT, 2005) que utiliza a mesa de consistência padrão (Flow Table). O ensaio consiste em moldar a argamassa num tronco-cone de 12,5 cm de base inferior, 5cm de base superior e 6,5cm de altura e girar a manivela do aparelho para aplicar 30 golpes no período de 30 segundos e em seguida efetuar três medidas do diâmetro de espalhamento com um paquímetro (ver Figura 3.9)

41 40 Figura 3.9 Mesa de consistência padrão Fonte: O Autor Retenção de Água A Norma NBR (ABNT, 2005), descreve o procedimento para o ensaio de determinação da capacidade de retenção de água. O método consiste em moldar um volume de argamassa no funil de Buchner modificado e aplicar uma pressão de sucção com uma bomba a vácuo equivalente a 51mmHg durante 15 minutos, verifica-se então a quantidade de água que foi sugada da argamassa e assim, tem-se a capacidade de retenção da argamassa. A aparelhagem necessária para execução do ensaio é mostrada na Figura Figura Aparelhagem para ensaio de retenção de água Fonte: O Autor