AVALIAÇÃO DO TEMPO DE PEGA E DO CALOR DE HIDRATAÇÃO DE PASTAS DE GESSO, PARA REVESTIMENTO, COM A INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO DE GESSO (A. C. de Andrade (1) ; J. G. G. Sousa (1) ; M. O. Almeida (1) ; A. F. Nascimento (2) ; B. A. Sampaio (3) ; S. M. M. Pinheiro (4) ) (Avenida Antônio Carlos Magalhães - de 302/303, Country Club, 48902300 - Juazeiro, BA Brasil, ananda.criado@hotmail.com) (UNIVASF (1) ; IF-Sertão (2) ; ITEP (3) ; UFES (4) ) RESUMO Este trabalho teve como objetivo avaliar o tempo de pega e o calor de hidratação de pastas de gesso para revestimento, com a incorporação de resíduos de gesso (na forma di-hidratada), gerados no próprio processo de execução de revestimentos. No programa experimental estabeleceu-se uma relação água/materiais secos de 0,70 e foram realizados ensaios comparativos entre as pasta de gesso com 0%, 5%, 10%, 15% e 20% de substituição pelo resíduo de gesso. Trabalhou-se, ainda, com o resíduo em duas dimensões máximas, 1,2 mm e 2,4 mm. O tempo de pega foi avaliado conforme NBR-12128 e o calor de hidratação em condições pseudoadiabáticas. À medida que se aumentou o teor de resíduo, observou-se redução no tempo de pega. Esse comportamento também foi identificado nas curvas calorimétricas. Na substituição pelo resíduo com dimensão máxima de 2,4 mm, a redução observada não comprometeu a trabalhabilidade, nos teores entre 5% e 15%, indicando possibilidade de reaproveitamento do resíduo de gesso nessa granulometria. Palavra chave: Resíduo de gesso, pastas de gesso, calorimetria, tempo de pega. INTRODUÇÃO O gesso é um aglomerante aéreo de vasta utilização na construção civil, sobretudo para a finalidade de revestimento interno. Isso se deve à facilidade de 3822
aplicação, ao custo reduzido e a um bom acabamento final. Inclusive pode se aplicar a pintura sem a necessidade de utilização da massa corrida. Entretanto, no processo de execução há a geração de grande quantidade de resíduos que causam prejuízos ambientais e econômicos. Quanto à produção do gesso, a matéria prima é a gipsita (CaSO 4.2H 2 O), que ao passar pelo processo de calcinação forma o hemidrato, principal constituinte do gesso. Sua hidratação ocorre através do mecanismo de dissolução do hemidrato e precipitação do dihidrato. Esse fenômeno pode ser explicado por meio das curvas calorimétricas, em três estágios (Fig. 1) (1) : 1. Inicia-se com uma pequena hidratação, seguida do período de indução. Esta etapa é finalizada pelo início da pega que é o instante em que a taxa de elevação da temperatura ultrapassa 0,1 ºC/min (7); 2. É caracterizada por uma aceleração no acréscimo da temperatura indicando o início da pega; 3. Quando a reação atingir a temperatura máxima é identificado o fim da pega; Figura 1 - Esquema da curva de calor de hidratação da pasta de gesso (1). Pela atual classificação do Conselho Nacional do Meio Ambiente esse resíduo pertence à Classe B, destinado à reciclagem (2). Porém, ainda são incipientes os estudos nessa área. Nesse sentido, esse trabalho teve como proposta avaliar o tempo de pega e o calor de hidratação de pastas de gesso, com a incorporação do seu resíduo (na forma di-hidratada), em duas faixas granulométricas e com quatro teores de substituição (5%, 10%, 15% e 20%). 3823
MATERIAIS E MÉTODOS Na realização dos ensaios foram utilizadas as granulometrias do resíduo RA (dimensão máxima característica de 2,4 mm) e do resíduo RB (dimensão máxima característica de 1,2 mm). Com isso foram planejadas 9 misturas, que contemplam a substituição parcial do gesso pelo resíduo. Fixou-se uma relação água/gesso de 0,7 por ser um valor intermediário ao utilizado em obra, que varia de 0,6 a 0,8. A Tab. 1 apresenta a matriz experimental utilizada no estudo, especificando a nomenclatura adotada, bem como a composição de cada pasta avaliada. Pasta Gesso (%) Tabela 1 - Matriz experimental. Resíduo (%) Dimensão máxima do resíduo (mm) Relação água/materiais secos GC 100 0-0,7 GRA-5 95 5 2,4 0,7 GRA-10 90 10 2,4 0,7 GRA-15 85 15 2,4 0,7 GRA-20 80 20 2,4 0,7 GRB-5 95 5 1,2 0,7 GRB-10 90 10 1,2 0,7 GRB-15 85 15 1,2 0,7 GRB-20 80 20 1,2 0,7 Os materiais utilizados nos experimentos foram água destilada, gesso comercial e resíduo de gesso (gesso di-hidratado). Coleta e processamento do resíduo Todo o resíduo foi proveniente de uma única obra. Durante a aplicação, o piso do pavimento foi coberto com uma lona plástica, a fim de se evitar a contaminação do resíduo de gesso com outros resíduos. Por ainda estar úmido, o resíduo permaneceu em estufa a 50ºC durante 24h. Com o material em laboratório, procedeu-se a trituração em moinho de bolas. Foram colocados 12 kg de resíduo, para uma carga de 5,4 kg das bolas. O período de trituração durou 1 h. O material triturado foi peneirado e separado em duas dimensões máxima, 1,2 mm e 2,4 mm, sendo cada fração homogeneizada em pilhas e armazenada. 3824
Preparação das pastas Em todos os ensaios as pastas foram preparadas conforme estabelece a NBR 12128 (3). Ao término da mistura, a pasta foi transferida para um recipiente adequado ao ensaio. O cronômetro foi acionado no momento em que o gesso entrou em contato com a água. Ensaio de tempo de pega O tempo de pega do gesso é o intervalo de tempo necessário para que a pasta se solidifique. Indica a velocidade da reação de hidratação do material (4). A análise do tempo de pega seguiu a recomendação da NBR 12128 (3), onde se avaliou os tempos de início e de fim de pega. Os resultados foram expressos em minutos. De acordo com a norma (3), o tempo decorrido desde o momento em que o gesso entrou em contato com a água até o instante em que a agulha estacione a 1 mm da base, caracteriza o início de pega, e até o instante em que agulha não deixe impressões na superfície das pastas, caracteriza o fim de pega. A Fig. 2-a mostra o aparelho de Vicat utilizado na realização do ensaio. Ensaio de calorimetria A evolução da hidratação também pode ser constatada por meio de ensaios calorimétricos, que registram o incremento da temperatura com o tempo. Neste ensaio foi utilizado um equipamento em condições pseudoadiabáticas. O calorímetro pseudoadiabático foi constituído por um recipiente de isopor com tampa e um copo de plástico descartável também fechado com tampa de isopor (Fig. 2-b). Entre o espaço destinado ao copo e a parede interna do recipiente foi colocado um material de baixa condutividade térmica (espuma de poliuretano). Foi utilizado um termohigrômetro e um cronômetro para leituras, conforme mostra a Fig.2-b. 3825
Figura 2 a) Ensaio de tempo de pega e b) ensaio de calorimetria. RESULTADOS E DISCUSSÕES Para o ensaio de calorimetria, em todos os resultados, identificou-se um comportamento típico de curvas de calorimetria em pastas de gesso (Fig. 1) (1). Os valores obtidos através do experimento no calorímetro estão exibidos na Fig. 3. Figura 3 Gráfico das curvas calorimétricas das pastas: a) pastas com resíduo RA e b) pastas com resíduo RB. 3826
Analisando a Fig. 3, percebe-se uma redução do período de indução nas pastas com incorporação de resíduos de gesso, quando em comparação com a pasta de referência (GC), indicando um aumento na velocidade da reação de hidratação. Esse fenômeno ocorre porque o resíduo atua como núcleo de cristalização nas pastas. Observou-se que o aumento no teor de resíduo não alterou consideravelmente os tempos de início de pega, entre as pastas com resíduo, enquanto os tempos de fim de pega tiveram reduções mais intensas, além de uma diminuição no pico da temperatura máxima. Na comparação entre as granulometrias, ainda na Fig. 3, identificam-se comportamentos similares, entretanto o estágio 2 das curvas (estágio de aceleração e início da pega (1) ) as curvas se mostram com maior ângulo de inclinação nas misturas com resíduo RB. Isso se justifica, porque o resíduo mais fino apresenta maior superfície específica, e com isso acelera a reação. Analisando as curvas, foi possível identificar uma estimativa para os tempos de início e fim de pega. Esses valores, juntamente, com os valores dos tempos de início e fim de pega determinados no ensaio regulamentado pela NBR 12128 (3), encontram-se na Tab. 2. Pasta Tabela 2 Tempo de pega para as pastas de gesso com resíduo RA e RB. Método NBR 12128 Tempo de início (min) Tempo de fim (min) Método de Calorimetria Tempo de início (min) Tempo de fim (min) GC 29 36 22 46 GRA-5 11 20 9 27 GRA-10 9 14 9 25 GRA-15 8 11 8 26 GRA-20 7 9 6 19 GRB-5 10 14 11 26 GRB-10 7 11 8 25 GRB-15 6 9 7 19 GRB-20 5 6 6 18 3827
O comportamento observado corrobora com as tendências identificadas nas análises anteriores. O aumento no teor de resíduo provocou uma redução nos tempos de início e fim de pega, principalmente em comparação com a pasta de referência. A redução na dimensão máxima do resíduo incorporado nas pastas, também, indica diminuições nos tempos de início e de fim de pega em cada teor de substituição estudado. O gesso para revestimento, segundo a NBR 13207 (5) deve apresentar tempos de início e, de fim de pega maior que 10 min e 45 min, respectivamente. Dentre as pastas estudadas, apenas as misturas de referência (GC) e com 5% de resíduo (GRA-5 e GRB-5) atenderam a especificação de norma para o início da pega, sendo que nenhuma atingiu o limite para o fim de pega. CONCLUSÕES Do estudo destacam-se as conclusões: - Em todas as misturas com o resíduo, observou-se que a presença do resíduo de gesso (di-hidratado) acelera a hidratação do gesso (hemi-hidratado), indicando que as partículas adicionadas à solução constituem núcleos de cristalização; - Também foi identificado que o tamanho das partículas influencia na velocidade da reação. Ao se diminuir a dimensão máxima do resíduo, passando de 2,4 mm para 1,2 mm, aumenta-se a superfície específica do material, e consequentemente acelera-se a taxa de hidratação do gesso; - Considerando as duas dimensões avaliadas, em teores de substituição de até 5% do gesso hemi-hidratado, por gesso di-hidratado, o tempo de início de pega atende a especificação da NBR 12128 (1) para o início da pega. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Laboratório de Ensaios de Materiais e Técnicas construtivas da UNIVASF-LABMATEC e a FAPESB pelo apoio no desenvolvimento nesta pesquisa. REFERÊNCIAS 1. ANTUNES, R. P. N. O conceito de tempo útil das patas de gesso. 2000, 15p. Boletim Técnico EPUSP, São Paulo. 3828
2. BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Resolução n. 307, de 5 de julho de 2002: Diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. CONAMA, 2002. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=307>. Acesso em: 15 ago. 2014. 3. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12.128: gesso para construção determinação das propriedades físicas da pasta: Rio de Janeiro, 1991b. 4. PINHEIRO, S. M. M.; Gesso reciclado: avaliação das propriedades para uso em componentes. 2011, 330p. Tese (Doutorado em engenharia civil) Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, São Paulo. 5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13.207: gesso para construção civil: Rio de Janeiro, 1994. EVALUATION OF SETTING TIME AND THE HEAT OF HYDRATION GYPSUM PASTES TO COATING WITH THE INCORPORATION OF RESIDUE GYPSUM ABSTRACT This study aimed to evaluate the setting time and the heat of hydration of pastes plaster coating, with the incorporation of residue (the dihydrate) generated in the process of execution of the coatings itself. In the experimental program established a water / dry materials ratio of 0.70, and comparison between the gypsum paste with 0%, 5%, 10%, 15% and 20% substitution tests were performed for gypsum residue. Worked up still with the two maximal dimensions residue, 1.2 mm and 2.4 mm. The setting time was evaluated according to NBR-12128 and the heat of hydration in pseudoadiabáticas conditions. As increase the amounts residue, reduction was observed in setting time. When replacing the residue with maximum dimension of 2.4 mm, the reduction observed did not compromise the workability, the levels between 5% and 15%, indicating the possibility of reusing of the residue gypsum that particle size. Key words: Gypsum residue, gypsum pastes, calorimetry, setting time. 3829