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Estudo das propriedades mecnicas da argamassa de revestimento com adio de fibras de papelo

Study on mechanical properties of mortar coating with cellulose fibers addition

Josimar Silva (1); Paulo Henriques Souza (1); Czar Prado (1) - Mrio Srgio Silva (1) - Robson Fleming (2)

(1) Acadmicos de Engenharia Civil, Universidade Anhanguera-UNIDERP (2) Professor Mestre, Engenharia Civil.

Universidade Anhanguera-UNIDERP - Rua Cear 333, Miguel Couto, Campo Grande/MS.

Resumo

A argamassa de revestimento um material de grande utilizao na construo civil, pois alm de permitir um acabamento adequado de acordo com a arquitetura da edificao, tambm tem a funo de proteger as estruturas dos agentes agressivos do ambiente. Assim sendo, este tipo de material tem sido objeto de constantes pesquisas que visam melhorar o desempenho das suas propriedades fsicas, qumicas e mecnicas. A adio de fibras sintticas e vegetais argamassa vem sendo empregada para melhorar o desempenho dessas propriedades e como consequncia melhorar o desempenho da edificao como um todo. Outro fator importante, principalmente em relao utilizao de fibras de papelo, a destinao destes resduos slidos urbanos, que contribui para a minimizao dos impactos ambientais provenientes da vida humana. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo estudar o comportamento das propriedades mecnicas de uma argamassa de trao 1:1:6, com adio de fibras de papelo nos percentuais de 0, 0,5, 1,0, 1,5 e 2,0% do volume da mistura. Para tanto, para verificar o comportamento mecnico dessas amostras, foram realizados ensaios de resistncia compresso axial e resistncia flexo nos intervalos de 7, 14 e 28 dias. Alm disso, foram confeccionados painis de alvenaria para aplicao das amostras de argamassa sem e com a adio de fibras, a fim de estudar condies de trabalhabilidade e realizao de ensaio de arrancamento.

Palavra-Chave: Argamassa, Fibra de papelo, Fibra de celulose, Propriedades mecnicas.

Abstract

Coating mortar is a great application material in civil construction, because it has the function of protecting the structures of aggressive environmental agents and performs a proper finish according to the building's architecture. Therefore, this type of material has been the subject of constant research to improve the performance of physical, chemical and mechanical properties. Mortar with synthetic or vegetable fibers has shown improved performance of these properties and consequently improves the performance of the building as a whole. Besides, in relation to cellulose fibers, the use these residues reduce environmental impacts. Thus, the present work has the aim to study the mechanical properties behavior of 1:1:6 mortar mix proportion with the addition of 0, 0.5, 1.0, 1.5 e 2.0% cellulose fibers in the volume mixture. Compressive strenght and flexural strenght analysis were performed after 7, 14 and 28 curing days. In addition, workability conditions and peel test were studied by masonry panels which were prepared for applying the mortar with and without the addition of fibers.

Keywords: Coating mortar, Cardboard fiber, Cellulose fiber, Mechanical properties

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1 Introduo

A construo civil um dos setores que mais geram resduos na sociedade atualmente. As tcnicas construtivas convencionais ainda produzem percentuais de perdas elevados e pouco desses materiais aproveitado ou transformados em insumos para serem utilizados novamente.

Dessa forma, diversos estudos sobre a utilizao de resduos slidos urbanos esto sendo desenvolvidos com a finalidade de aumentar a eficincia na aplicao desses recursos. O aproveitamento deste material se torna mais importante medida que os recursos naturais se tornam mais escasso e sua obteno necessita de maiores recursos financeiros. A utilizao de resduos slidos urbanos tambm tem grande contribuio na reduo dos problemas ambientais causados pela destinao incorreta destes materiais (Tam, 2006).

Nesse sentido, estudo realizado por Gomes (2014) com objetivo de analisar a influncia da adio de resduo de polpa de celulose na argamassa de revestimento demonstrou que houve aumento no valor de resistncia compresso nos traos de argamassa com percentual de 1% de polpa de celulose em relao massa de cimento. Por outro lado, na resistncia trao na flexo e nos demais ensaios no estado fresco e endurecido no apresentou ganho em relao ao trao de referncia, sem adio de fibras.

Alm disso, Savastano (2000) demostrou em seu estudo que a adio de 10% de polpa celulsica em relao massa de cimento, alm de contribuir para o aumento da ductilidade e resistncia trao na flexo desses compsitos, tambm apresentou boa aderncia matriz.

O presente trabalho no realizou estudos com relao durabilidade das argamassas com adio da fibra de papelo. Entretanto, Carvalho (2015) mostrou em seu trabalho que argamassas com adio de fibras de papel kraft, obtidos a partir de sacos de cimento e cal, no apresentaram efeitos negativos, como a degradao das fibras ou desprendimento das fibras da matriz, que prejudicasse o seu desempenho quanto a sua resistncia mecnica e durabilidade quando submetidas a ciclos de envelhecimento por variaes de temperatura e umidade. Alm de no apresentar efeitos negativos, as argamassas com adio de fibra apresentaram a propriedade de tenacidade, ou seja, aps o aparecimento da primeira fissura as argamassas ainda apresentaram capacidade de absorver energia da carga aplicada, a qual no foi observada na argamassa de referncia, onde devido falta desta propriedade, apresentam ruptura frgil aps o aparecimento da primeira fissura.

Outro estudo realizado por Carvalho (2013) onde o objetivo tambm foi a avaliao da durabilidade das argamassas com adio de fibras de papel kraft, indicou que alm de no apresentar efeitos negativos quanto ao seu desempenho, as argamassas com adio de fibra de papel kraft apresentaram melhora na resistncia trao na flexo, aps os ciclos de envelhecimento.

Com o objetivo de contribuir para o desenvolvimento de materiais de construo que utilizem resduos slidos urbanos, no presente estudo foram desenvolvidas argamassas utilizando fibra de papelo proveniente de descarte urbano visando melhorar seu desempenho mecnico.

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2 Materiais e Mtodos

2.1 Materiais

O cimento utilizado nos traos desenvolvidos foi o CPII E-32. A cal utilizada foi a hidratada do tipo CHI e a areia foi do tipo comum. Todos os materiais utilizados para o desenvolvimento dos traos, exceto a fibra de papelo, forma adquiridos no comercio local de Campo Grande/MS.

A fibra de papelo utilizada para a realizao do trabalho foi obtida a partir de papelo que seriam descartados em lixo comum. O processamento do papelo para a obteno da fibra foi realizado em quatro etapas, sendo elas, imerso em gua (1), triturao em liquidificador industrial (2), secagem em estufa (3) e moagem em moinho de bolas (4).

Figura 1: Etapas do processamento das fibras de papelo.

2.2 Caracterizao dos materiais

2.2.1 Composio granulomtrica da areia

A areia foi previamente seca em estufa a 105 C 5 C por 24 h e posteriormente submetida ao peneiramento de acordo com a NBR NM 248 (ABNT, 2003) para obteno de sua composio granulomtrica, mdulo de finura e dimetro mximo dos gros.

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Tabela 1: Composio Granulomtrica da areia Composio granulomtrica da areia

Abertura da peneira (mm)

Massa retida (g)

% retido individual

% retido acumulado

4,750 0 0 0,00% 2,360 0 0 0,00% 1,180 0 0 0,00% 0,600 3,8 0,38% 0,38% 0,300 231,2 22,98% 23,36% 0,150 658,8 65,49% 88,86% Fundo 112,1 11,14% 100,00%

Mdulo de finura 1,13 Dimetro mximo (mm) 0,6

2.2.2 Massa especfica dos materiais constituintes da argamassa

Os resultados dos materiais constituintes da argamassa, submetidos ao ensaio para determinao de suas massas especficas de acordo com a NBR NM 52 (ABNT, 2009), esto mostrados na Tabela 2. Para a determinao da massa especfica da fibra de papelo a gua utilizada no ensaio foi substituda por lcool. A substituio se deve ao fato do lcool ter menor densidade que a gua, evitando que a fibra fique na superfcie do lquido impossibilitando a leitura do deslocamento do lquido.

Tabela 2: Massa especfica dos materiais constituintes Massa especfica (g/cm)

Areia fina 2,631 Cimento Portland CPII E-32 3,092 Cal hidratada 2,413 Fibra de papelo 1,364

2.3 Determinao do trao

De acordo com Carneiro (1999), as argamassas de revestimento usualmente utilizadas no Brasil so na proporo de 1:1:6 e 1:2:9 (cimento, cal, areia), pois so propores que geram argamassas com caractersticas adequadas que atendem as normas brasileiras no que diz respeito ao seu desempenho. De posse dessas informaes, o trao adotado para a realizao deste trabalho foi 1:1:6.

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Tabela 3: Traos e porcentual de fibras em relao ao volume total do trao. Traos experimentais

Cimento Cal Areia Fibra Trao - T1 1 1 6 0,0% Trao - T2 1 1 6 0,5% Trao - T3 1 1 6 1,0% Trao - T4 1 1 6 1,5% Trao - T5 1 1 6 2,0%

2.4 Metodologia dos ensaios

2.4.1 Ensaios das argamassas no estado fresco

2.4.1.1 ndice de consistncia

A determinao do ndice de consistncia das argamassas estudadas foi realizada de acordo com a NBR 13276 (ABNT, 2005). O ndice consiste no clculo da mdia de trs medidas de dimetro da argamassa espalhada na mesa de ndice de consistncia. A obteno das medidas foi realizada aps o procedimento de enchimento do tronco cnico com argamassa e acionamento da manivela para que a mesa suba e caia 30 vezes no intervalo de 30 s.

2.4.1.2 Teor de ar incorporado (AI)

A obteno do teor de ar incorporado das argamassas estudadas foi realizado seguindo o que prescreve a NBR 13278 (ABNT, 2005). O ensaio consiste na pesagem de uma poro de argamassa em um recipiente de volume pr-determinado para a determinao da densidade de massa. O valor de densidade obtido (A) relacionado com a densidade terica (B) dos materiais constituintes da argamassa por meio da equao (1).

= 100 1 (Equao 1)

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2.4.2 Ensaios das argamassas no estado endurecido

2.4.2.1 Moldagem e cura dos corpos de prova

Para cada trao de argamassa analisado foram moldados 15 corpos de prova cilndricos e 15 corpos de prova prismticos. Os corpos de provas cilndricos foram nas dimenses 5 cm de dimetro e 10 cm de altura. Os corpos de prova prismticos foram nas dimenses 4 cm de largura e altura e 16 cm de profundidade.

A moldagem dos corpos de prova cilndricos foi realizada de acordo com a NBR 7215 (ABNT, 1997). O preenchimento do molde foi realizado em quatro camadas distribudas igualmente na altura e aplicou-se 30 golpes com um soquete em cada camada. Os golpes realizados em cada camada no atingiam a camada imediatamente anterior a camada atual.

Os corpos de prova prismticos foram moldados sobre uma mesa para adensamento conforme prescreve a NBR 13279 (ABNT, 2005). As pores de argamassa a serem moldadas foram dispostas nos moldes em duas camadas. A cada camada a argamassa foi adensada acionando-se a manivela da mesa fazendo com que a mesma subisse e casse 30 vezes em um intervalo de 30 segundos.

Os corpos de prova foram desmoldados aps 24 horas da moldagem e a cura final foi realizada submersa em gua com cal.

2.4.2.2 Densidade de massa aparente no estado endurecido

O ensaio para determinao da densidade aparente no estado endurecido foi realizado de acordo com a NBR 13280 (ABNT, 2005). O ensaio foi realizado com 5 corpos de prova para cada trao de argamassa estudado.

2.4.2.3 Ensaios mecnicos

Os ensaios para determinao da resistncia compresso simples e da resistncia de trao na flexo foram realizados de acordo com a NBR 7215 (ABNT, 1997) e NBR 13.279 (ABNT, 2005), respectivamente. Os corpos de prova foram desmoldados aps 24 horas e mantidos submersos em soluo de gua e cal em temperatura ambiente (~27 C) at a data do rompimento. Os rompimentos foram realizados nas idades de 7, 14 e 28 dias. Foram ensaiados cinco corpos de prova para cada idade.

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2.4.2.4 Resistncia de aderncia trao

Foram confeccionados no laboratrio de resistncia dos materiais da Universidade Anhanguera-UNIDERP cinco painis de alvenaria medindo 70x70 cm utilizando blocos cermicos de oito furos de dimenses 19x19x9 cm. Os blocos foram assentados diretamente no piso do laboratrio e aprumados na parede do laboratrio. O assentamento dos blocos foi realizado com argamassa de cimento e areia na proporo 1:3.

Figura 2: a) Confeco dos painis de blocos cermicos ; b) Chapisco sobre os blocos cermicos

O ensaio para determinao da resistncia de aderncia trao foi realizado de acordo com a NBR 13528 (ABNT, 2010). Foram ensaiados 12 corpos de prova aos 28 dias para cada trao de argamassa estudado.

Figura 3: a) Fixao das pastilhas nos corpos de prova; b) Aplicao de carga axial

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3 Resultados e discusso

3.1 ndice de consistncia

Os valores dos ndices de consistncia obtidos nos traos estudados esto apresentados na Tabela 4. Foi evidenciado que com o aumento gradativo do percentual de fibra de papelo na argamassa, o ndice de consistncia diminuiu consideravelmente nos quatro traos analisados, partindo do valor de 275 mm no trao de referncia (T1) para 218 mm no trao com maior percentual de adio de fibra (T5). Esta diminuio resultado do aumento da rea de superfcie dos materiais constituintes da argamassa fazendo com que seja consumida maior quantidade de gua para hidratao de toda a mistura.

A NBR 13.276 (ABNT, 2005) estabelece como valor padro para o ndice consistncia 255 10 mm. Considerando o disposto nesta norma o trao T2, com adio de 0,5% de fibra de papelo atende ao padro estabelecido.

Tabela 4: ndice de consistncia. ndice de Consistncia (mm)

D1 D2 D3 Mdia Trao - T1 280 275 270 275 Trao - T2 270 260 270 267 Trao - T3 235 230 235 233 Trao - T4 228 227 227 227 Trao - T5 218 218 219 218

3.2 Teor de ar incorporado e densidade de massa aparente no estado endurecido

Os valores calculados de teor de ar incorporado para as argamassas estudadas esto apresentados na Tabela 5. O teor de ar incorporado influencia diretamente na trabalhabilidade da argamassa, pois quanto maior o teor de ar, menos densa ser a argamassa. Com a diminuio da densidade, a energia necessria para o manuseio e lanamento da argamassa tambm ser menor.

De acordo com Silva (2006) o aumento do teor de ar incorporado est relacionado com os contatos entre as fibras e entre as fibras e os agregados os quais diminuem o empacotamento das partculas. O teor de ar incorporado no trao com adio de 1,0% de fibra (T2) aumentou consideravelmente em relao ao trao de referncia (T1) partindo de 8% para 13%, o que representa um aumento de 62,5% em relao ao valor de referncia. No entanto, a mesma proporo no se manteve nos demais traos estudados.

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Tabela 5: Teor de ar incorporado na argamassa. Teor de ar incorporado na argamassa (%)

Trao - T1 8% Trao - T2 13% Trao - T3 17% Trao - T4 18% Trao - T5 19%

O valor da densidade das argamassas estudadas diminuiu medida que o teor de fibra aumentou. A reduo na densidade das argamassas est associada ao aumento do teor de ar incorporado, visto que este aumenta os vazios nas argamassas. Esta relao se manteve em todos os traos estudados. A relao entre a diminuio da densidade e o aumento do teor de ar incorporado pode ser verificada na Figura 4.

Figura 4: Teor de ar incorporado e densidade no estado endurecido em funo do teor de fibra.

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3.3 Resistncia compresso axial

Os resultados de resistncia compresso axial das amostras referncia e com a adio de fibras de celulose esto mostrados na Figura 5. Pode ser observado, que houve uma tendncia ao aumento da resistncia compresso no trao com adio de 0,5% (T2) em relao ao trao de referncia (T1) em todas as idades analisadas. Nos traos com adio de 1,0%, 1,5%, e 2,0% houve tendncia diminuio da resistncia em todas as idades. Os resultados obtidos neste ensaio demonstraram que h uma proporo tima de adio de fibra entre os percentuais de 0% e 1,0%.

Figura 5: Resistncia compresso dos traos analisados em funo da idade.

3.4 Resistncia trao na flexo

A Figura 6 mostra os valores da resistncia trao na flexo das amostras referncia e com adio de fibras de celulose. Verifica-se que os resultados obtidos nos ensaios de resistncia trao na flexo foram similares aos resultados obtidos nos

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ensaios de resistncia compresso axial. Ou seja, o trao com adio de 0,5% (T2) apresentou aumento da resistncia flexo em relao ao trao referncia (T1) em todas as idades analisadas. Por outro lado, os traos com adio de 1,0%, 1,5%, e 2,0% tambm apresentaram reduo da resistncia em todas as idades. Analogamente, os resultados obtidos neste ensaio demonstraram que h uma proporo tima de adio de fibra entre os percentuais 0% e 1,0%.

Figura 6: Resistncia trao na flexo dos traos analisados em funo da idade

3.5 Resistncia de aderncia trao

Os resultados obtidos no ensaio de aderncia trao esto apresentados na Tabela 6. Observa-se que os traos com adies de fibra de celulose em relao ao trao de referncia (sem adio de fibras) apresentaram reduo da resistncia de aderncia. No entanto, o valor da resistncia de aderncia trao do trao T2, com adio de 0,5% de fibra, foi 0,20 MPa. De acordo com a NBR 13.749 (ABNT, 2005) a resistncia mnima para os revestimentos em argamassa deve ser 0,20 MPa. Dessa forma, o trao T2 apresentou o valor mnimo necessrio para utilizao em revestimentos em ambientes internos destinados ao acabamento em pintura.

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Tabela 6: Resistncia de aderncia trao Resistncia de aderncia a trao (Mpa)

Trao 1 Trao 2 Trao 3 Trao 4 Trao 5

0,30 0,20 < 0,20 < 0,20 < 0,20

4 Concluso

A utilizao da fibra proveniente do processamento do papelo mostrou-se vivel tecnicamente, atendendo aos principais requisitos das normas brasileiras que especificam as argamassas de revestimento.

Os melhores resultados entre os traos desenvolvidos no estudo foram obtidos no trao T2, com adio de 0,5% de fibra de papelo em relao ao volume do trao de argamassa. O trao T2 apresentou aumento de 3% e 2%, respectivamente no valor mdio de resistncia nos ensaios de resistncia compresso axial e resistncia trao na flexo. Estas duas caractersticas so de fundamental importncia para reduo das patologias em revestimentos de argamassa, principalmente a ltima, a qual responsvel pela reduo nas fissuras provenientes de retraes por secagem da argamassa e deformaes causadas pelas movimentaes inerentes aos carregamentos nas estruturas.

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