AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE ADITIVOS NAS PROPRIEDADES DO GESSO

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1 AVALIAÇÃO DA INFLUÊNCIA DE ADITIVOS NAS PROPRIEDADES DO GESSO João Victor Toledo de Almeida de Souza 1, Maria Clara Rozo Terreiro Seffrin 2 Prof a. Dr a. Erika Peterson Gonçalves 3 Universidade do Vale do Paraíba, Avenida Shishima Hifumi, 2911, Urbanova São José dos Campos - SP, Brasil, toledojoaovictor@gmail.com 1, mcseffrin@gmail.com 2, erika@univap.br 3. Resumo Em visão do desperdício do gesso comercial, este artigo possui como objetivo aprofundar as pesquisas do uso de gesso reciclado na Engenharia. Este desperdício, gerado devido ao tempo de pega rápido do gesso comercial, quando descartado de maneira inadequada, geram riscos ao meio ambiente, por ser um material tóxico. O gesso reciclado é obtido por moagem e calcinação, apresentando características semelhantes ao gesso comercial. A fim de determinar composições para melhores propriedades e adaptação em obras, foram utilizados aditivos. Neste caso, para chegar em um melhor resultado, os aditivos apresentados são Ácido Cítrico e Polivinilálcool, nas composições de 0,2% e 0,6% de cada um dos aditivos, avaliando qual melhor se adapta às características requeridas. As misturas foram realizadas à temperatura ambiente, com uma relação água/gesso de 0,7. Para a caracterização dos materiais foram realizados ensaios de compressão axial. Palavras-chave: gesso, aditivos, reciclagem, propriedades, compressão. Área do Conhecimento: Engenharias. Introdução O gesso é considerado um mineral, gerado pela calcinação da gipsita e sua formação é dada por sulfato de cálcio di-hidratado. Sendo uma das alternativas mais utilizadas na construção civil, devido ao seu baixo custo, facilidade de aplicação e leveza (PIMENTEL et. al., 2009). Entretanto, os desperdícios do material geram resíduos agressivos ao meio ambiente. Isso ocorre durante o processo de desidratação do mineral, pois são formadas algumas fases sólidas, como o Hemi-hidrato (CaSO4.0,5H2O), o Sulfato de Cálcio (CaSO4), o Anidrato II (CaSO4) e o Anidrato III (CaSO4.ε H2O) (NITA et. al., 2004). Com isso, quando o pó de gesso entra em contato com a água do solo é formado Gás Sulfúrico, ou até mesmo Ácido Sulfúrico, ambos considerados extremamente tóxicos, desse modo, contaminando o solo e as águas subterrâneas. Dessa maneira, é necessário desenvolver metodologias para reciclar o gesso comercial. Com pesquisas realizadas (NASCIMENTO et. al., 2010), é possível analisar a alta geração de resíduos de gesso na construção civil. Os principais fatores que afetam essa alta geração estão relacionados principalmente à cinética da reação de cura do gesso que leva a um rápido endurecimento, e à falta de mão de obra qualificada no canteiro de obras. Dessa forma, o processo de reciclagem, é a maneira estudada para solucionar os problemas gerados pelos resíduos de gesso da construção civil. Possui como principal objetivo reduzir o custo, quando comparado com o material comercial, devido à redução de custos no gerenciamento de resíduos. Nesse caso, em muitos estudos tem sido utilizado o gesso curado em condições de laboratório com relação água / gesso controlado, ambientes limpos e livres de impurezas, porém a realidade do canteiro de obras é muito diferente. Após o gesso ser utilizado em obras, os resíduos são segregados em caçambas, mantidos em áreas abertas e levados para as usinas de reciclagem, quando não descartados da maneira errada. Essas usinas dão o destino certo para o material. Hoje, apesar de pouco utilizada, a principal aplicação é a mistura deste resíduo na formulação de cimento Portland (MILITO, 2007). Diante de pesquisas e de experimentos, é possivel analisar que a cura do gesso reciclado é mais rápida que a do gesso comercial, dessa forma, devem ser adicionados ligantes retardantes de pega para melhorar a trabalhabilidade do material sem perda das propriedades mecânicas. Este estudo busca reciclar o gesso por meio da calcinação dos resíduos obtidos em usinas de reciclagem e a inserção de ligantes retardantes na mistura. Os aditivos utilizados são Ácido Cítrico (AC) e Polivinilálcool (PVAl), nas composições de 0,2% e 0,6% de cada um dos aditivos, avaliando qual melhor se adapta às características requeridas. 1

2 Metodologia Após o gesso ser recebido da usina de reciclagem, ele foi submetido à separação mecânica para remover impurezas macroscópicas, como galhos de árvores, papel, plásticos e resíduos de obra, como resíduos à base de argila e cimento. Pedaços de gesso foram triturados por martelamento e a redução da granulometria foi realizada em moinho de bolas sob água. O pó foi seco em estufa a 120 C e calcinado a 160 C no ar atmosférico. As partículas finas obtidas foram desaglomeradas por peneiramento e armazenadas longe da umidade. Com isso, o gesso reciclado foi misturado com água e aditivos, em suas composições, sendo moldados, posteriormente, em corpos de prova cilíndricos. Amostras padrão foram moldadas com gesso comercial, para serem comparadas. A relação água/gesso (a/g) foi de 0,7. A Figura 1 mostra as etapas do processo. Figura 1 Esquema de processamento e produção das amostras. Foram estudados aditivos que melhor se adaptavam com o gesso reciclado e, com isso, analisadas proporções para uma melhor composição. Os aditivos escolhidos foram o Ácido Cítrico e o Álcool Polivinílico, ambos puros para análise. As proporções adicionadas foram de 0,2% e 0,6% em massa de gesso, para cada um deles. As misturas foram realizadas solubilizando os aditivos em água a 25 C. A Figura 2 mostra composições utilizadas. 2

3 Figura 2 Composições utilizadas para estudo. As resistências mecânicas à compressão direta foram realizadas em máquina universal de ensaios INSTRON , a 25 C com velocidade de ensaio de 1mm/min e célula de carga de 5 kn. Resultados Os ensaios mecânicos foram realizados nas amostras com adição de agentes retardantes e nos materiais puros, para que fosse possível a comparação dos valores. Nos ensaios de compressão axial, os resultados apontaram que diante de todos os casos estudados, o gesso comercial apresenta resistência mecânica inferior. Ou seja, os maiores valores médios foram obtidos pelo gesso reciclado puro. Contudo, o gesso reciclado possui uma trabalhabilidade menor, isso foi observado diante da dificuldade durante o processo de moldagem dos corpos de prova. Todavia, foi possível analisar que a adição de retardadores de pega proporciona uma queda na resistência mecânica do gesso reciclado, com uma melhora na trabalhabilidade, essa também foi notada durante o processo de moldagem. É possível ressaltar, que o processo de secagem e calcinação, onde permite que toda a água de hidratação da gipsita seja retirada antes de seu uso, sendo hidratada somente no processo de moldagem, gera uma maior resistência mecânica no gesso reciclado, diferentemente do gesso comercial, que durante sua shelf-life fica exposto à umidade do ar. Por outro lado, ao serem analisadas as amostras com adição de aditivos, é possível perceber uma pequena diferença em relação ao puro. Nas amostras com adição de Ácido Cítrico, a resistência mecânica é considerada inferior quando comparadas às amostras moldadas com adição de PVAl. Outra comparação realizada foram as porcentagens de adição de cada aditivo. Nas adições de 0,2% de aditivo a resistência apresentada pelas amostras com adição de PVAl superam o valor de resistência suportada pelas amostras de Ácido Cítrico em 241%. E, considerando a formulação com 0,6% de aditivo este aumento é menos significativo, porém as amostras com PVAl apresentam valores 77% superiores na resistência à compressão quando comparadas às amostras com adição de 0,6% de Ácido Cítrico. A adição de PVAl às massas de gesso reciclado proporcionou um aumento na resistência mecânica à compressão de 99,21% e 70,98%, respectivamente para adições de 0,2% e 0,6% de PVAl, quando comparado à formulação do gesso comercial puro. Nas composições estudas de adição de Ácido Cítrico ambas permaneceram com resistência mecânica inferior à obtida nos materiais comerciais. 3

4 A Figura 3 mostra o gráfico de Resistência à Compressão Direta de cada uma das composições mencionadas anteriormente. Figura 3 Resistência à Compressão Direta. 5,337 3,775 3,240 1,895 1,830 1,107 Resistência à Compressão Direta GC Puro GR + 0,2% AC GR + 0,6% AC GR + 0,2% PVAl GR + 0,6% PVAl GR Puro Discussão Analisando os resultados de cada aditivo, é possível analisar que foram obtidos aumentos de resistência mecânica diante do aumento da concentração do aditivo. Autores, como Maria Clara Cavalini Pinto (2014), relatam que adições acima de 0,6% de Ácido Cítrico não favorecem o aumento da propriedade mecânica além de reduzir a resistência à umidade das amostras, isso também foi observado diante de experiências laboratoriais, onde foram usadas composições de 1% de Ácido Cítrico e PVAl. Porém, não foram obtidos resultados favoráveis. O ganho na resistência mecânica é visto como promissor para o desenvolvimento de materiais a base de gesso reciclado. Por outro lado, o acréscimo da adição de agente retardador de pega gerou a redução na resistência mecânica. Com isso, estudos mais detalhados com composições entre 0,2% e 0,6% deverão ser realizados para averiguar a máxima resistência alcançada com a adição de PVAl e qual o limite de aditivo que a massa suporta sem que haja queda nas propriedades. Conclusão Diante dos estudos realizados, é viável afirmar que é promissora a reciclagem de gesso de construção e demolição, pois, como dito anteriormente, foram utilizados materiais provenientes de canteiros de obras e usinas de reciclagem com intuito de comparar com o gesso comercial já usado e aproximar da realidade os resultados obtidos. Apesar de não existir um controle dessa reciclagem, foi examinado que o gesso reciclado puro é mais resistente que o gesso comercial, é provavel que isso ocorra devido a sua baixa umidade anterior ao processo de moldagem. A utilização de aditivos retardadores de pega melhorou a trabalhabilidade do gesso reciclado o que pode ser notado pela maior facilidade no processo de moldagem dos corpos de prova. 4

5 Já na análise de adição de aditivos, as conclusões são divergentes. Lembrando que, ambos os aditivos estudados são de baixo custo, o que não acarreta acréscimo de custo na obra, visto que a quantidade utilizada é muito baixa possibilitando a produção de aproximadamente 200 kg de massa de gesso com a adição de 1 kg de aditivo. Na adição de Ácido Cítrico os resultados não foram muito promissores, pois em ambas as composições foram obtidos valores médios de resistência mecânica menores quando comparado aos valores médios das amostras de gesso comercial puro. No caso da utilização de PVAl, como aditivo de processamento do gesso reciclado, o resultado foi muito promissor, pois apresentou aumento na resistência mecânica média à compressão e as amostras ficaram mais lisas e com melhor acabamento superficial. Entretantanto, estudos detalhados entre as composições estudadas neste trabalho deverão ser realizados para determinação da formulação ótima de adição de PVAl. Referências MENEZES R. B., PÓVOAS, Y. V., Influência de aditivo retardador de pega na reciclagem da pasta de gesso utilizada como revestimento interno de parede, Revista Engenharia e Pesquisa Aplicada, S.M.M. Pinheiro, Gesso Reciclado: Avaliação de propriedades para uso em componentes, Unicamp, Campinas, PINTO, Maria Clara Cavalini, Avaliação das propriedades do gesso reciclado contendo aditivos, Unicamp, Campinas, P.S. Bardella, Análise das Propriedades de Pastas de Gesso de Construção Reciclado, Universidade Estadual de Campinas, Campinas, p FRIDLAND, M., ROSADO, R., Mineral trioxide aggregate (MTA) solubility and porosity with different water-to-powder ratios, Journal of Endodontics, NITA, Clovis, PILEGGI, Rafael G., CINCOTTO, Maria Alba, JOHN, Vanderley M. Estudo da reciclagem do gesso de construção, I Conferência Latino-Americana De Construção Sustentável, X Encontro Nacional De Tecnologia Do Ambiente Construído, São Paulo, NASCIMENTO, Felipe José de Farias, PIMENTEL, Lia Lorena, Reaproveitamento De Resíduo De Gesso, ENTAC, Canela, RS, ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, NBR 13207, Gesso para construção civil, MILITO, Avaliação do desempenho de Aglomerante à Base de Gesso com Cimento Portland de alto forno e sílica ativa, Unicamp,