AVALIAÇÃO DO BIOCRETO COM FIBRAS MINERALIZADAS DE BANANEIRA Viviane da Costa Correia 1, José Dafico Alves 2 1 Bolsista PBIC/UEG, graduada no Curso de Engenharia Agrícola, UNUCET - UEG. 2 Orientador, docente do Curso de Engenharia Agrícola, UNUCET UEG. RESUMO Diante das questões de preservação ambiental, se faz necessária a busca por tecnologias e materiais que, na sua aplicação agrida menos ao meio ambiente e ao mesmo tempo reduzam os custos do produto final. Com isso, pesquisadores se atentaram para a possibilidade da utilização de materiais alternativos de construção como substituição parcial de materiais industrializados, como o aço, utilizado em armaduras de concreto, as fibras sintéticas e o cimento. O processo de industrialização desses materiais afeta o meio ambiente e a vida da população, tanto urbana quanto rural. O objetivo é reaproveitar os materiais residuais de agroindústrias, sendo inúmeras as formas de utilização e tipos de resíduos vegetais e matériaprima de origem orgânica que podem proporcionar ao material de construção bons desempenhos mecânicos. Para avaliar as propriedades mecânicas do biocreto com adição de fibras de bananeira foram adicionados ao concreto, teores de fibra de 1,0%, 2,0% e 2,5% em volume. Moldou-se corpos-de-prova para todas as misturas e realizou-se testes de resistência à compressão axial e tração por compressão diametral aos 7 e 28 dias. Para contornar a questão da combustibilidade das fibras e imunizar o compósito ao ataque de fungos e bactérias foi realizado tratamento de mineralização das fibras de bananeira com calda de cimento, antes de serem adicionadas ao concreto. Palavras - chave: Materiais alternativos de construção. Compósitos. Fibras de bananeira. Introdução Segundo BERALDO e CHEN (2002), a utilização de materiais de construção à base de matrizes cimentícias reforçadas por fibras vem aumentando rapidamente e, atualmente, nos países desenvolvidos, o volume alcançado situa-se ao nível de milhares de toneladas por ano. Isso se deve ao fato de que com esse tipo de material torna-se possível produzir componentes de construção leves, com bons desempenhos mecânicos (principalmente absorção de energia causada por impactos), isolamento termo-acústico e viabilidade econômica. 1
As fibras de bananeira vêm sendo muito utilizadas no artesanato, substituindo outros produtos e também estão sendo estudadas a aplicação em matrizes cimentícias em substituição do amianto. Assim, percebe-se o quão importante são as pesquisas voltadas para utilização, de forma sustentável, das fibras vegetais, já que estudos comprovaram a eficácia das mesmas. O uso do concreto com adições de fibras é uma alternativa bastante usada para alguns tipos de construção porque as fibras, além de melhorar as propriedades do concreto, de ductilidade, resistência à tração e maior absorção de energia de impacto, também permite reduzir a armadura convencional. Os materiais fibrosos são compostos por duas fases: as fibras e a matriz, na qual as fibras são envolvidas. As fibras tradicionalmente empregadas são as metálicas e em alguns casos, as de polímeros, carbono e as de vidros. Nos concretos de alto desempenho, as fibras têm sido muito utilizadas principalmente quando se deseja altíssimas resistências mecânicas (TEIXEIRA, 2006). O objetivo geral deste trabalho foi avaliar as propriedades mecânicas do concreto com adição de fibras de bananeira, após passarem por um processo de mineralização. Materiais e Métodos A mineralização das fibras de bananeira e a confecção dos corpos-de-prova foram realizados no laboratório de Materiais de Construção da Unidade de Ciências Exatas e Tecnológicas da Universidade Estadual de Goiás. Os ensaios realizados nos corpos-de-prova ocorreram no departamento de Engenharia Civil da Universidade Católica de Goiás. A análise granulométrica foi realizada segundo a NBR 7217 (1987) da ABNT. Os ensaios para determinação das massas específicas dos agregados foram realizados segundo método NM 52 (2002) para agregados miúdos e segundo método NM 53 (2002) para agregados graúdos. Utilizou-se de processo manual para extração das fibras de bananeira em que o pseudocaule da cultivar nanicão foi cortado verde, após a colheita do cacho, em partes de aproximadamente 30 cm de comprimento. As bainhas foliares foram destacadas do tronco, uma por uma, e recortadas em tiras longitudinais. Em seguida, retirou-se as camadas internas penteando as tiras com utilização de um garfo para retirada da porção não fibrosa existente entre as fibras e posteriormente as tiras foram separadas e secas ao ar livre por exposição ao sol por um período de 15 dias, para posterior processo de mineralização. 2
A mineralização das fibras foi feita em tanque plástico com calda de cimento, relação de 10/1L de água e cimento, sendo que todo o conteúdo de fibras ficou submerso na calda por um período de 24 horas. Em seguida foram expostas ao ar para secagem natural e armazenadas até a incorporação ao concreto. Foi utilizado um traço padrão de concreto com uma relação água/cimento igual a 0,50, cujo método de ensaio foi de acordo com ALVES (2002), e procedeu-se as adições de teores de fibra de 0%; 1,0%; 2,0% e 2,5% do volume de concreto. Os corpos-de-prova foram moldados em moldes cilíndricos com 10cm de diâmetro x 20cm de altura, foram curados segundo NBR 5738 (2003) da ABNT. Os corpos-de-prova foram rompidos aos sete e vinte e oito dias de idade em Máquina Universal de Ensaios. Os ensaios de ruptura à compressão simples foram realizados segundo a NBR 5739 (1994) da ABNT, já os ensaios de ruptura à tração por compressão diametral foram realizados segundo a NBR 7222 (1994) da ABNT. Resultados e Discussão Na Tabela 1 encontram-se os valores calculados dos traços de referência (B0), com adição de 1,0% de fibras (B1), 2,0% (B2) e 2,5% (B3). A partir desses valores foi possível determinar a quantidade de cada material a ser utilizado na composição do concreto. Tabela 1.Traços de concreto com adição de fibras de bananeira Materiais Traço B0 Traço B1 Traço B2 Traço B3 Cimento 1 1 1 1 Areia Artificial 1,266 1,266 1,266 1,266 Brita 0 1,466 1,466 1,466 1,466 Fibras de Bananeira 0,0102 0,0204 0,0255 Água 0,50 0,50 0,5 0,50 SAVASTANO JÚNIOR (2000) realizou testes mecânicos em compósitos com adição do teor de 2,0% de fibras de bananeira. Em seu estudo os resultados obtidos foram: resistência à compressão axial aos 28 dias de 22,5MPa e resistência à tração por compressão diametral aos 28 dias de 3,48MPa. 3
A Tabela 2 apresenta resultados de resistência e módulo de elasticidade para adição de cada teor de fibras de bananeira ao concreto. Nota-se que os maiores valores encontrados de resistência do biocreto, tanto à compressão, quanto à tração, foi do traço de referência, ou seja, o padrão sem adição de fibras. No entanto, para testes aos 28 dias, o biocreto apresentou resistências à compressão e à tração com tendência de crescimento para adição de 1,0 e 2,0% de fibras. Conforme OLIVEIRA (2005) comprovou-se que o teor ótimo de fibras adicionadas, para o biocreto com idade de 28 dias é de 2,0%. Comparando-se os resultados obtidos nesse estudo com aqueles encontrados por SAVASTANO JÚNIOR (2000), pode-se dizer que estes foram satisfatórios, devido aos maiores valores de resistências encontrados. Analisando o módulo de elasticidade, verifica-se que houve queda na elasticidade do concreto com adição de fibras, diminuindo à medida que se aumentava o teor de fibras, ou seja, a carga aplicada nos corpo-de-prova para que após a deformação voltasse ao seu estado original foi menor para o aumento do teor de fibras. As Figuras 1, 2 e 3 apresentam melhor os resultados, mostrando as variações de resistência e elasticidade, quanto aos teores de fibras adicionadas. Tabela 2. Resistências e módulo de elasticidade do biocreto com fibras de bananeira Traços Teor de Fibras (%) Resistência à Compressão (MPa) Resistência à Tração por Compressão Diametral (MPa) Módulo de Elasticidade (GPa) 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias 28 dias B0 24,0 36,7 2,73 3,7 21,1 B1 1,0 23,4 30,3 2,50 3,15 18,6 B2 2,0 21,8 31,9 2,42 3,25 18,3 B3 2,5 21,6 29,4 2,38 2,96 17,9 Figura 1 Resistência dos corpos-de-prova à compressão axial 4
Figura 2 Resistência dos corpos-de-prova à tração por compressão diametral Figura 3 Módulo de Elasticidade Conclusões Com os resultados obtidos nota-se que a incorporação de fibras vegetais pode realmente proporcionar bons desempenhos mecânicos a matrizes cimentícias. Entretanto, para produção em grande escala deve-se levar em conta a disponibilidade das fibras vegetais, somado a resistência que cada tipo de fibra proporciona. Estudos futuros são necessários para melhoria do desempenho mecânico dos componentes, que deverão incluir tratamento prévio das fibras e análises minuciosas quanto a durabilidade do compósito na construção, porém mantido o compromisso de baixo custo de produção. 5
Referências Bibliográficas ALVES, J. D. Manual de Tecnologia do Concreto. 4. ed. Goiânia: UCG, 2002. 219 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Composição granulométrica do agregado miúdo. Rio de Janeiro, 1987. NBR 7217.. Argamassa e Concreto Determinação da resistência à compressão de corpos-deprova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. NBR 5739.. Argamassa e Concreto Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. NBR 7222.. Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2003. NBR 5738. ASSOCIAÇÃO MERCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. Agregado Graúdo Determinação da massa específica aparente e absorção de água. 2002. NM 53.. Agregado miúdo Determinação da massa específica aparente e absorção de água. 2002. NM 52. BERALDO, A. L.; CHEN, F. K. C. H. Telhas onduladas bambu-cimento. In: CONGRESSO DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA UNICAMP, 10., 2002, Campinas. OLIVEIRA, S. L. Taxa de armadura longitudinal mínima em vigas de concreto de alta resistência com fibras de aço. 2005. 115f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. SAVASTANO JÚNIOR, H.; WARDEN, P. G.; COUTTS, R. S. P. Brazilian waste fibre as reinforcement for cement based composites. Cement & Concrete Composites, Kidlington, v.22, n.5, p.379-384, 2000. TEIXEIRA, A. A. Painéis de bambu para habitações econômicas: avaliação do desempenho de painéis revestidos com argamassa. 2006. 179f. Dissertação (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo, Área de Tecnologia) Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de Brasília, Brasília - DF. 6