Análise microestrutural de pastas de cimento Portland branco modificado por um polímero de base acrílica como ferramenta para estudo do comportamento de resistência mecânica

7/24/2019 Anlise microestrutural de pastas de cimento Portland branco modificado por um polmero de base acrlica como ferramenta para estudo do comportamento

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ANAIS DO 54 CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC201254CBC 1

ANLISE MICROESTRUTURAL DE PASTAS DE CIMENTO PORTLANDBRANCO MODIFICADO POR UM POLMERO DE BASE ACRLICA COMO

FERRAMENTA PARA ESTUDO DO COMPORTAMENTO DERESISTNCIA MECNICA.

MICROSTRUCTURAL ANALYSIS OF WHITE PORTLAND CEMENT PASTES MODIFIEDBY ACRYLIC POLYMER AS A TOOL TO STUDY THE BEHAVIOR OF MECHANICAL

STRENGTH.

Emerson Jos da Silva (1), Simone Perruci Galvo (2), Joo Manoel de Freitas Mota (3), Rosa

Maria Souto Maior (4).

(1) Graduando da Faculdade do Vale do IpojucaFAVIP email:[email protected](2) Professora Doutora do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade do Vale do IpojucaFAVIP

email:[email protected](3) Professor Coordenador do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade do Vale do Ipojuca

FAVIP e Doutorando do Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal dePernambuco UFPE email:[email protected]

(4) Professora Doutora, Departamento de Qumica Fundamental da Universidade Federal dePernambuco UFPE email:[email protected]

(1) Av. Presidente Vargas, n 09, CentroPanela/PE, CEP: 55470-000

Resumo

As propriedades obtidas por argamassas e concretos modificadas por polmeros no estado macroscpicoso relatadas pela literatura, no entanto, o estudo voltado microestrutura do material para se compreendera natureza das interaes que ocorrem nas pastas so pouco relatados e factveis para justificar ocomportamento no estado macroestrutural. Este trabalho, portanto, tem o objetivo de avaliar e discutir ascaractersticas macroestruturais apresentadas por uma pasta cimentcia modificada por um polmero em p,de base acrlica (MOD E10%), em relao a uma pasta de referncia (REF), e assim, confrontar osresultados com as caractersticas microestruturais destas pastas. Para tal foram realizados ensaiosmecnicos (compresso axial e trao por compresso diametral), ensaio de durabilidade (absoro degua por capilaridade) e ensaios microestruturais (FTIR, MEV), nas idades de 28 e 91 dias. As propriedadesda pasta no estado fresco foram avaliadas pelos tempos de pega. Um melhor desempenho da pasta de

referncia (REF) para os ensaios mecnicos foi constatado, devido a maior maturidade desta pasta emrelao modificada, bem como uma menor presena de poros. A menor resistncia trao da pasta(REF) evidenciou um comportamento contrrio ao constatado pela literatura. As pastas modificadasapresentaram uma menor absoro capilar em relao de referncia, devido, provavelmente, a barreiracriada pela formao de filmes polimricos no interior dos poros.

Palavra-Chave:Cimento Portland Branco, Polmero em p acrlico, Anlise microestrutural, Anlise macroestrutural.

Abstract

The properties obtained by mortars and concretes modified by polymers in macroscopic state are reported inthe literature, however, the study focused on the microstructure of the material to understand the nature ofinteractions that occur in pastes are rarely reported and feasible to justify the behavior in the state structuralaspects. This work, therefore, is to evaluate and discuss macrostructural characteristics presented by apolymer-modified paste, acrylic (MOD - E10%), compared to the reference paste (REF), and thus comparethe results with the microstructural characteristics of these paste. For such, mechanical tests (axialcompression and tensile strength by diametrical compression), durability test (water absorption by capillarity)
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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and microstructural testing (FTIR, SEM) were performed, at the ages 28 and 91 days. The properties of thepastes in the fresh state were evaluated by the time the handle. A better mechanical tests performance ofthe reference paste (REF) was observed, due to a more maturity in relation to the modified paste and alesser porosity. A higher tensile strength obtained by reference paste (REF) was different of the resultsreported by literature. The modified pastes had a lower capillary absorption, probably due to the barriercreated by the formation of polymeric films within the pores.Keywords: WhitePortland Cement,AcrylicPolymerpowders, microstructural analysis, macro-structuralanalysis

1. Introduo

Uma grande variedade de estudos tem sido orientada para o compsito cimento-polmero,

com enfoque na composio; tipos e teores de polmeros empregados e condies decura, a fim de se alcanar um melhor desempenho do material no estado endurecido.Neste campo entram as propriedades de resistncia mecnica (resistncia tenso deflexo, aderncia e resistncia abraso) e durabilidade (alta impermeabilidade eresistncia qumica).(GALVO, 2011).

Outros estudos tentam compreender o mecanismo de interao entre os polmeros e ocimento na matriz cimentcia relatando as interaes fsicas, propiciada pelo envolvimentode filmes e/ou partculas polimricas entre os produtos hidratados e cobrindo a regio dosporos (OHAMA, 1987.; BEELDENS et al, 2005.; PUTERMAN & MALORNY, 1998.; apudGALVO, 2011), e as interaes qumicas que ocorrem entre certos grupos cidos do

polmero, ao sofrer hidrlise alcalina na soluo dos poros, e os ons de Ca2+

, formandoum sal orgnico (SUGAMA, KUKACKA & HORN, 1979.; CHANDRA, BERNTSSON &FLODIN, 1981.; SUGAMA & KUKACKA, 1982.; SUGAMA, KUKACKA & CARCIELLO,1984, OHAMA, 1987.; LARBI & BIJEN, 1990.; SILVA, 2001, GOMES, FERREIRA &FERNANDES, 2005.; apud GALVO, 2011).Entretanto, uma correlao entre os aspectosde interao e as propriedades macroestruturais ainda so poucos (GALVO, 2011).Visto esta caracterstica, o trabalho tende relacionar e tambm confrontar a anlisemicroestrutural com o desempenho mecnico de uma pasta de referncia (REF) com umapasta modificada por um polmero acrlico (MODE10%).

As adies base de polmeros, tambm conhecidas por modificadoras do cimento, so

misturas que contm o polmero como um dos componentes principais, sendo os mesmosresponsveis pela modificao ou melhoria das propriedades dos materiais de basecimento (OHAMA, 1998). Ainda segundo Ohama, (1998), adies polimricas podem serclassificadas em quatro tipos: ltices polimricos, polmeros em p redispersveis,polmeros solveis em gua, resinas lquidas.

As propriedades de resistncia compresso, resistncia trao e absoro de guapor capilaridade foram avaliadas com o intuito de confrontar os desempenhosapresentados pelas pastas estudadas s suas caractersticas microestruturais, e assim,tentar descrever quais as principais mudanas ocorrem na pasta quando um polmeroacrlico em p incorporado na matriz cimentcia, justificando assim algumaspropriedades da pasta no estado macroestrutural.


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2. Programa Experimental Materiais e Mtodos

2.1. Materiais

As pastas estudadas foram confeccionadas utilizando um cimento Portland branco do tipoCPB 40, de acordo com a norma brasileira NBR 12989/93, gua distribuda pelaCOMPANHIA PERNAMBUCANA DE ABASTECIMENTO DE GUA (COMPESA), nomunicpio de Caruaru, e um polmero em p de base acrlica.

Algumas exigncias fsicas e mecnicas relativas ao cimento Portland branco no Brasil

regido pela NBR 12989 (ABNT, 1993), listados a seguir (Tabelas 1 e 2).Tabela 1. Exigncias fsicas para o cimento Portland branco

Caractersticas e propriedades Unidade Limites

CPB-40Resduo na peneira 45 m % 12,0Tempo de incio de pega H 1Expansividade a quente Mm 5Resistncia compresso

3 dias7 dias28 dias

MPa15,025,040,0

Brancura % 78

fonte: NBR 12989ABNT (1993)

Tabela 2. Classes de resistncia do cimento Portland branco estruturalClasse de resistncia Resistncia compresso aos 28 dias de idade (MPa)

Limite inferior Limite superior

40 40,0 -fonte: NBR 12989ABNT (1993)

Nesta pesquisa o polmero utilizado foi um polmero acrlico em p, redispersvel,desenhado para melhorar o desempenho das argamassas de cimento Portland. Segundodados do fabricante, ao incorporar este polmero s formulaes cimentceas podem serobtidas grandes melhorias nas propriedades como aderncia, resistncia abraso,tenso de flexo e durabilidade externa, que esto associadas ao uso de polmerosacrlicos, alm da convenincia de um sistema monocomponente. Este polmero conferealgumas propriedades fsicas tpicas que seguem (Quadro 1):

Quadro 1Propriedades Fsicas tpicas do polmero:Propriedades Fsicas Tpicas

Aparncia P branco de fluxo livreTipo de Polmero 100% AcrlicoDensidade a granel Aproximadamente 25,0 Ib./ftTg (incio DSC) 10 C

Tamanho Mdio da Partcula Aproximadamente 60 micronsAgente Antiaglomerante Aproximadamente 5,0%


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2.2. Mtodos

2.2.1. Procedimentos de mistura, moldagem e acondicionamento das pastas.

A pesquisa foi executada no Laboratrio de Engenharia Civil da Faculdade do Vale doIpojuca (LECFAVIP), em Caruaru/PE, e as anlises microestruturais foram realizadas naUniversidade Federal de Pernambuco (UFPE/campus Recife/PE), no departamento dequmica fundamental.

A pesquisa constituda por 02 grupos de pastas, sendo uma amostra de referncia

(pasta REF), composta por cimento e gua, e outra modificada com a adio de 10% dopolmero em p (base acrlica), em relao massa do cimento, designada como pasta(MODE10%). As pastas foram confeccionadas com uma relao a/c (gua/cimento) de0,29 e 0,28, respectivamente, que foram os teores de gua necessrios para a pastaatingir uma consistncia de (06 mm e 05 mm), respectivamente, de acordo com a norma(NBR NM 65/2002). A mistura ocorreu em uma argamassadeira mecnica/eltrica, por umtempo total de 3min 30s, de acordo com a seguinte sequncia de mistura dos materiais:

1 Mistura do p mais o cimento com esptula at a homogeneizao (30s);2 Mistura do p (resultante do passo 1), mais a gua (de frao em frao) por umperodo de 90s (em baixa rotao);

3 Aps adicionada toda gua na argamassadeira, esta foi ajustada para alta rotao pormais um perodo de 120s;

Para a famlia de referncia foram moldados 37 cps (corpo de prova) cilndricos dedimenso de 50x100 mm e para a famlia modificada foram moldados 34 cps. Aps 24hsde moldagem os cpsforam desmoldados e submetidos cura mista, sendo mantidos por07 dias em cura mida (submersos em tanque de gua). Aps esta idade foram mantidosem uma temperatura mdia ambiente de 263 0C at a idade de estudo (28 e 91 dias),revestidos com plstico insufilme (para evitar o contato das amostras com o CO2do ar).

2.2.2. Mtodos de ensaio.

As pastas foram analisadas nos estados fresco e endurecido. O mtodo utilizado para aavaliao das pastas no estado fresco foi anlise dos tempos de pega (ABNT NBR NM43, 2002). No estado endurecido foram feitas anlises microestruturais: espectroscopia deinfravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrnica de varredura(MEV). Para anlise macroestrutural foram adotados os ensaios de resistncia compresso (NBR 5739, 2007), resistncia trao por compresso diametral (NBR7222, 1994) e absoro de gua por capilaridade (NBR 9779, 1995). Foram moldadoscps cilndricos de 50 x 100 mm cujas quantidades ensaiadas esto relacionadas noquadro abaixo (Quadro 2).


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Quadro 2Ensaios versus quantidades de corpo de prova moldados por amostra.

EnsaioQuantidade de cps

ensaiadosREF MOD. 10%

Resistncia compresso (28 dias) 09 06Resistncia trao por compresso diametral (28 dias) 06 06Absoro de gua por capilaridade (28 dias) 05 05Resistncia compresso(91 dias) 09 09Resistncia trao por compresso diametral (91 dias) 08 08

Para as anlises da resistncia compresso e resistncia trao foi utilizado oequipamento (Prensa servo-hidrulica - EMIC), que possui tipo de acondicionamento

servo-controlada, com escala digital e capacidade 2000 kN.

Amostras em p das pastas (REF) e (MOD E10%) foram utilizadas para realizar osensaios de FTIR. Os espectros de infravermelho por transformada de Fourier foramobtidos em equipamento BRUKER IFS 66, utilizando a tcnica de pastilhas prensadas deKBr (3,3 mg de amostra e 200 mg de KBr). As amostras foram submetidas a 50varreduras, na regio espectral de 4000 a 400 cm -1.

As anlises por MEV foram realizadas em amostras fraturadas, extradas do tero-mdiodo corpo de prova, devidamente metalizada com uma fina camada de ouro na superfcie

~20NM, utilizando-se o equipamento SHIMADZU SS 550.3. Resultados e discusses

3.1. Avaliao das pastas no estado fresco

3.1.1. Inicio e fim de pega

A pega basicamente um processo de transformao de uma suspenso concentradadispersa, existente inicialmente no meio, para um sistema de partculas ligado efortalecido. No caso do cimento e do concreto esta transformao ocorre pela reao

qumica entre as partculas do cimento e a gua, chamada hidratao (JIANG, MUTIN &NONAT, 1995, apud Galvo et al, 2011a). Os tempos de pega das pastas analisadas soapresentados na Tabela 3.

Tabela 3Tempos de incio e fim de pega das pastas:

Pastas

Tempos de Pega (min)

Incio Fim

REF 100 175

MOD (E10%) 630 > 630

Foi observado na pasta (MODE10%) um aumento dos tempos de inicio e fim de pega,em relao pasta de referncia (REF). Essa diferena nos tempos de pega atribuda


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aos distintos grupos funcionais dos polmeros, sua natureza, comprimento de cadeia, etc,que afetam as propriedades da mistura cimentcia (RAY & SINGH, 2005, apudKIRCHHEIM, 2003). GALVO (2011), relacionou o retardo no fenmeno de pega devidoaos efeitos dos polmeros na matriz cimentcia. A autora levanta algumas hipteses paraeste fenmeno de acordo com a literatura pesquisada, nas quais as mais plausveis parajustificar o comportamento da pasta (MODE10%) seriam:

O envolvimento dos polmeros nas partculas anidras, dificultando a sua dissoluo e otransporte dos ons para soluo, estendendo o perodo dormente (OHAMA, 1987.;SU, BIJEN & LARBI, 1991.; BEELDENS et al, 2005.; PUTERMAN & MALORNY,1998;

apud GALVO, 2011); Devido baixa hidratao, os produtos que viriam a dar rigidez ao sistema soformados em pequenas quantidades, logo, as pastas permanecem plsticas portempos maiores (GALVO, 2011);

3.2. Avaliao das pastas no estado endurecido

3.2.1. Anlise microestrutural

3.2.1.1. Espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FTIR)

Neste trabalho os espectros de infravermelho da pasta de Referncia (REF) e da pastamodificada por um polmero de base acrlica (MODE10%) foram comparados entre si ecom os espectros do cimento anidro e do polmero PE (polmero acrlico). As principaismodificaes e formaes de fases, no decorrer das idades de estudo, foramdeterminadas a partir das bandas visualizadas nos espectros. As atribuies dasprincipais vibraes caractersticas das fases anidras, das fases hidratadas, dospolmeros e de fases resultantes da interao entre o polmero e o cimento foram feitascom base na reviso da literatura. Na Figura 1 so informadas as bandas do cimentoanidro. Na Figura 2 so mostrados os espectros das pastas (REF) e (MOD E10%), naidade de 91 dias. No houveram modificaes significativas nos espectros das pastas aos28 dias, por isso, os mesmos no foram plotados.

Figura 1- Espectro de infravermelho do Cimento. Figura 2- Espectro de infravermelho das pastas aos91 dias.


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Observou-se em ambas as pastas (Figura 2) e idades bandas em 3640 cm -1, referente vibrao da banda O-H, ligada a um metal, neste caso Ca(OH) 2. (GOMES, FERREIRA &FERNANDES, 2005.; LARBI & BIJEN, 1990.; SILVA, 2001.; WANG, XIN-GUI & WANG,2006, apud GALVO et al 2011a).Sendo esta banda bem mais desenvolvida em relaoao espectro do cimento anidro (Figura 1), onde teoricamente no deveria existir e tpicode uma prvia hidratao do cimento durante o armazenamento do material. Em ambasas idades verifica-se que as pastas (REF) apresentaram uma maior intensidade destafase em relao pasta (MOD E10%). Este resultado indica uma maior quantidadedesta fase na pasta (REF), que pode ser devido a menor hidratao da pasta nesta idade,influenciada pelo polmero.

A banda de estiramento e a banda de deformao da ligao O-H so sensveis aoambiente qumico em que a gua se encontra. Nos espectros das pastas estudadas(Figura 2) foram constatadas bandas alargadas, centradas em 3438,5 cm-1,atribudassvibraes de estiramento simtrico e assimtrico (1e 3) da ligao O-H, e bandas maisestreitas em 1639,2 cm-1, 1615 cm-1e em 1683 cm-1,referentes vibrao de deformaodesta mesma ligao, presentes em molculas de gua. (TAYLOR, 1990.; GAO et al,1999.; MOLLAH et al, 1995.; MOLLAH et al, 2000, Apud GALVO et al, 2011a).

Segundo Taylor (1990), a banda em 3440-3446 cm-1pode ser atribuda ao estiramento O-

H, presente nas fases de C-S-H, monossulfoaluminato e/ou etringita. J as bandas em1675 cm-1e em 1640 cm-1, podem tambm ser associadas vibrao de deformao noplano (2) referente fase etringita. (TREZZA & LAVAT, 2001). Bandas bem prximas aestas (1641,1 e 3438,5 cm-1), foram observadas em ambas as pastas (Figura 2) e idades,no sendo possvel por esta tcnica detectar diferenas significativas entre as mesmas. Omesmo foi constatado para o singleto em (1120 e 1116 cm-1) em ambas as idades, tpicosda fase etringita.

As fases carbontica caracterizada pelas vibraes referentes ligao do on CO32- foi

observada na fase anidra (Figura 1), e nas pastas hidratadas (Figura 2). As vibraesassociadas ao nion carbonato foram observadas em 1427,1 cm-1, atribuda vibrao de

estiramento assimtrico 3, em 713,5 cm-1 concernente deformao angular fora doplano 4 (HUGHES et al, 1995.; JANOTKA et al, 1996, Apud GALVO et al, 2011a).

A hidratao das fases anidras C3S e C2S promove a formao da fase silicato de clciohidratado (C-S-H). Pela anlise de FTIR, esta transformao observada pelodeslocamento da banda em 923 cm-1 (cimento anidro, Figura 1) para 970 cm -1 (pastashidratadas, Figura 2), sendo esta a vibrao de estiramento assimtrica (3) da ligaoSi-O. (MOLLAH et al, 1998; SINGH & SINGH, 2006, Apud GALVO et al, 2011a).Observam-se nos espectros que esta banda mais intensa nas pastas (REF), em ambasas idades, caracterizando uma maior hidratao desta pasta. Pela anlise dos espectrosno foi constatado diferenas nas fases formadas e que houve uma maior fixao dasmolculas de gua nesta fase com o decorrer da idade, justificado pelo maiorestreitamento da banda em 970 cm-1.


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3.2.1.2. Microscopia Eletrnica de Varredura (MEV)

Atravs da anlise da superfcie das pastas utilizando os eltrons secundrios, emconjunto com a anlise de energia dispersiva de raios X (EDS), foi possvel identificar osprincipais produtos hidratados formados nas pastas estudadas, no decorrer da idade dehidratao, bem como, constatar mudanas na morfologia das mesmas na presena dopolmero.

Pela micrografia da pasta (REF) - (Figura 3 a e b), aos 28 dias, visualizam-se poucosporos superficiais e esfricos, tpicos de ar incorporado, com fraturas em seu interior(oriundas do processo de rompimento das amostras por compresso). Esta pastaapresenta uma certa maturidade e uma morfologia mais densa e sem presena marcantede regies de contornos de gros, embora em alguns pontos tenham sido observadosgros anidros em processo de hidratao (Figura 3.1) e fases hidratadas como etringita.

Figura 3aVista geral da zona de fissurao(devido tenso de compresso)aos 28 dias.

Figura 3bAmpliao da regio do ponto 2 (Fig. 3a)10000x

Figura 3.1EDS da pasta REF do ponto 1 (Fig. 3a)aos 28 dias.

Figura 3.2EDS da pasta REF do ponto 2 (Fig. 3a)aos 28 dias.

Pela anlise da microscopia da pasta (MOD E10%), aos 28 dias (Figura 4), foi

constatada vrias zonas com fissuras, direcionadas em relao aos poros, e umaporosidade mais elevada em relao pasta de referncia. Os poros observados variamde superficiais a mais profundos, contendo em seu interior fases com morfologia rugosa e

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rica em Ca, Si, K, Al, e fases irradiadas a partir da superfcie do poro, ricas em Ca,provvel CH. A morfologia interna na regio dos poros apresenta-se heterognea,variando de regies com cristais hexagonais com plano de clivagem definidos outroscom contornos de gros bem definidos, tpicos de uma menor maturidade da pasta(Figura 5 a e b).

Figura 4 - Vista geral da pasta (MODE10%),aos 28 dias.

Figura 5a - Vista do poro da pasta (MODE10%),aos 28 dias. Ampliao 5000x

Figura 5b - Vista do poro da pasta (MODE10%,aos 28 dias. Ampliao 5000x.

Aos 91 dias tambm foi observado na pasta (MOD E10%) porosidade e presena degros, ainda em hidratao. Tpicos de uma hidratao mais lenta desta pasta.

3.2.2. Anlise macroestrutural

No estado endurecido so analisadas nas pastas (REF) e (MOD E10%) trspropriedades, a saber: ensaios mecnicos (compresso e trao) e de durabilidade(ascenso capilar), nas idades de 28 e 91 dias, para as mesmas condies de cura.

3.2.2.1. Resistncia compresso

As pastas (REF) e (MOD E10%) foram submetidas ao ensaio de resistncia compresso, nas idades de 28 e 91 dias, na condio de cura mista. Os resultados dosensaios seguem (Quadros 3 e 4):


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Quadro 3Valor individual e mdio da resistncia compresso, das pastas (REF), (MODE10%), naidade de 28 dias, em (MPa).

Pasta de REF Pasta MOD. (E10%)65,99 29,0260,67 31,1066,81 -62,83 -

Mdia: 64,07 30,06Desvio Padro: 2,46 1,04

Quadro 4Valor individual e mdio da resistncia compresso, das pastas (REF), (MODE10%), na

idade de 91 dias, em (MPa).Pasta de REF Pasta MOD. (E10%)

82,77 40,5984,33 43,0081,13 55,6976,34 52,1577,45 -


Os dados acima referem-se aos valores de resistncia compresso obtidos nos cpsensaiados, utilizando-se apenas os resultados tratados estatisticamente, onde os valores

esprios foram excludos da anlise.

Os resultados em grficos so apresentados abaixo nas figuras 6 e 7.

Figura 6. Resistncia mdia compresso aos28 dias.

Figura 7. Resistncia mdia compresso aos91 dias.

A partir da anlise dos resultados da resistncia compresso das pastas (REF) e (MODE10%), nas idades de 28 e 91 dias, foi observado que a pasta modificada apresenta

resistncias compresso inferior pasta (REF), em uma mdia de 53,5%. Muitoprovavelmente este resultado deve-se ao menor grau de maturidade da pasta (MOD E10%), visualizada na anlise de MEV e FTIR, aliada a presena de uma maior


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porosidade da mesma. Aos 91 dias, houve um aumento na taxa da resistncia compresso da pasta (MOD E10%), em relao a idade de 28 dias. Logo, umamadurecimento mais acentuado da pasta (MOD E10%) ocorreu ao longo da idade dehidratao, fortalecendo a ideia da baixa maturidade da pasta em idades iniciais.

Walters (1993) e Ohama et al. (1991), apud Pina et al, (2009) observaram melhorias naresistncia compresso de argamassas modificadas com polmeros de SB (Estireno-Butadieno) e de AE (Famlia dos polmeros de ster acrlicos), o contrrio do observadonas argamassas com polmeros de VAc (Acetato de vinila). Popovics et al (1985), apudPina, (2009) observaram reduo da resistncia quando modificaram argamassas compolmeros de EP (Epoxdicos), o mesmo comportamento foi observado por Schulze eKillermann (2001), apud Pina, (2009), em argamassas modificadas com polmeros deVAE (Estireno vinilacetato) e de As (Acrlicos). Logo, na maioria dos casos a introduode polmeros nos materiais cimentcios diminui ou retarda a sua resistncia compresso, embora os resultados variem com a natureza e tipo de polmero adicionado.Esta caracterstica est associada, provavelmente, a menor maturidade da pasta e apresena de vazios, neste ltimo caso associado em muitos casos a ausncia de umaditivo antiespumante.

Ribeiro (2004), apud Pina et al, (2009), observou que, para idades mais tardias,independentemente do valor de P/C (polmero/cimento) adotado, as PCM (argamassas

modificadas por polmeros) apresentaram maior taxa de crescimento da resistncia compresso do que a argamassa padro (Pa1). No presente trabalho esta caractersticatambm foi observada, a pasta (MODE10%) apresentou um percentual da resistncia compresso aumentado, aos 91 dias, cerca de (37,20%), em relao aos 28 dias. Sendoeste resultado superior ao atingido pala pasta (REF) que foi de 20,30%. Segundo aautora, nas PCM em idades mais tardias ainda existiriam partculas de cimento porhidratar e gua por consumir, devido maior impermeabilidade conferida pelo filme, queter aumentado a capacidade de reteno de gua, conferindo uma cura interna PCM(PINA, 2009). Este comportamento provavelmente ocorre nas pastas analisadas nestetrabalho, uma vez que por MEV tambm foi visualizado partculas anidras nas diferentesidades e em quantidades superiores as observadas na pasta (REF).

Ribeiro (2004), apud PINA (2009), observou, por MEV, a presena do filme polimricorevestindo os cristais Ca(OH)2, tendo como consequncia o atrofiamento do seucrescimento. Neste trabalho no foi possvel observar o filme polimrico na superfcie doshidratos, no entanto, nota-se na superfcie dos poros o crescimento de cristais deCa(OH)2, diferenciados em relao a pasta de (REF). A autora, justifica que oatrofiamento dos cristais de Ca(OH)2e a reduo das microfendas na pasta contribuemtambm para aumentar a resistncia compresso das PCM. Contudo, o retardo doprocesso de hidratao do cimento e o aumento da porosidade fechada tm um pesomaior, resultando na reduo da resistncia compresso nas primeiras idades. Emidades tardias, embora a taxa de crescimento da resistncia compresso seja maior nas

PCM, esta pode no ser suficiente para se atingirem as resistncias das argamassascimentcias. (PINA, 2009).


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Embora o teor de 10% da modificao cimentca ser considerado um teor timo parapromover as melhores resistncias aliadas durabilidade das pastas, neste trabalho estaconstatao no foi observada. No entanto, houve um maior desenvolvimento daresistncia com o decorrer da idade da hidratao. Pelas anlises microestruturais, oretardo na maturidade da pasta, juntamente com a visualizao da sua maior porosidade,contriburam efetivamente para este resultado. Muito embora, a quantidade e tamanho deporos devam ser medidos por outras tcnicas, em virtude da MEV no ser a mais indicadapara esta constatao.

3.2.2.2. Resistncia trao por compresso diametral

As pastas REF e MOD E10% foram submetidas ao ensaio de resistncia trao, nasidades de 28 e 91 dias, na condio de cura mista. Os resultados dos ensaios seguem,nos Quadros 5 e 6.

Quadro 5Valor individual e mdio da resistncia trao por compresso diametral, em (MPa), daspastas (REF) e (MODE10%), na idade de 28 dias.

Pasta de REF Pasta MOD. (E10%)16,93 16,8917,15 08,8515,92 08,04

17,67 16,41Mdia: 16,92 12,55Desvio Padro: 0,63 4,12

Quadro 6Valor individual e mdio da resistncia trao por compresso diametral, em (MPa), daspastas (REF) e (MODE10%), na idade de 91 dias.

Pasta de REF Pasta MOD. (E10%)25,97 08,5921,72 09,8621,13 11,7922,88 11,7223,47 10,86

- 11,64Mdia: 23,03 10,74

Desvio Padro: 2,68 1,17

Os resultados em grficos so apresentados abaixo, nas Figuras 8 e 9.


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Figura 8. Resistncia mdia trao aos 28 dias. Figura 9. Resistncia mdia trao aos 91 dias.

Os dados acima se referem aos valores de resistncia trao obt idos nos cpsensaiados, utilizando-se apenas os resultados tratados estatisticamente, onde os valoresesprios foram excludos da anlise.

A partir da anlise de resistncia trao por compresso diametral das pastas (REF) e(MOD E10%), nas idades de 28 e 91 dias, foi observado que a pasta modificadaapresenta resistncia trao por compresso diametral inferior pasta (REF), em umamdia de 21,69%. Aos 91 dias, houve um aumento na taxa da resistncia trao dapasta (REF), cerca de (36,11%), esta foi superior atingida pala pasta (MODE10%)que diminuiu em (14,42%).

As pastas de cimento Portland hidratadas so formadas por estruturas aglomeradas desilicato de clcio hidratado, ligadas por ligaes fracas, do tipo Van der Waals, aohidrxido de clcio. Nestas, aps uma situao de tenso, ocorre formao demicrofissuras promovendo nas argamassas tradicionais uma menor resistncia trao emenor tenacidade fratura (OHAMA & RAMACHANDRAN, 1995, apud GALVO, 2011).Para as pastas modificadas por polmero h a formao de filmes contnuos ou

membranas, que tendem a formar uma massa monoltica na qual a fase ltex interpenetrana fase do cimento hidratado (OHAMA, 1987, apud GALVO, 2011). Alm de que, osfilmes polimricos formados podem envolver fissuras em desenvolvimento, aps umasituao de tenso, opondo-se sua formao e aumentando a resistncia do materialquanto trao.

Ao contrrio do exposto, identificamos uma menor resistncia trao da pasta de (MOD E10%) em ambas as idades. Provavelmente este resultado foi influenciado pelacondio de extrao dos corpos de prova dos moldes (PVC), com utilizao de ummacaco hidrulico, que induziu a um estado de tenso prvio, propiciando defeitos noscps, comprometendo assim os resultados. Isso tambm pode explicar os valores da

resistncia compresso, uma vez que exigiu-se maior esforo para extrao dos corpos-de-prova da pasta modificada. O que ocorre que nas pastas modificadas foi aplicado um


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maior esforo para a retirada dos corpos de prova dos moldes e isto muito provavelmenteafetou os resultados estabelecidos.

3.2.2.3. Ascenso de gua por capilaridade

As pastas (REF) e (MODE10%)foram submetidas ao ensaio de absoro de gua porcapilaridade, na idade de 28 dias, os resultados obtidos so informados no Quadro 7.

Quadro 7Valor individual e mdio da ascenso capilar da gua, nas pastas (REF) e (MODE10%), naidade de 28 dias. Valores em (Cm).Pasta de REF Pasta MOD. (E10%)

3,0 0,503,7 0,604,7 0,40


Os resultados em grfico apresentado abaixo na Figura 10.

Figura 10. Ascenso capilar da gua mdia aos 28 dias.

A partir da anlise da absoro de gua por capilaridade das pastas (REF) e (MOD E10%), na idade de 28 dias, foi observado menores ascenses capilares nas pastasmodificadas. A absoro da pasta (MOD E10%) reduzida em torno de 87% emrelao pasta de referncia.

A pasta (REF) teve o pior comportamento apesar da maior maturidade desta pasta. Aspastas com polmeros em sua constituio possuem, quando dosadas e curadasadequadamente, uma maior barreira fsica entrada da gua. Esta barreira criada pelaformao de filmes polimricos no interior dos poros e tambm pelos produtos formadosno interior dos mesmos. A formao de poros maiores propiciada por maiores teores de

polmeros (OHAMA, 1987.; RILEY & RAZL, 1974, apud GALVO, 2011) e neste casouma menor ascenso capilar pode ocorrer, principalmente quando os mesmos no soconectados.


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A formao de produtos no interior dos vazios de ar incorporado foi observada, por MEV,nas pastas (MOD E10%), o que pode tambm ter contribudo para a menor ascensocapilar destas pastas, agindo como uma barreira adicional ascenso da gua pelapasta. A formao de filmes polimricos na pasta (MOD E10%) no foi visualizada pelaMEV, porm muito provavelmente os mesmo existem, uma vez que uma menormaturidade da pasta foi detectada pelas anlises microestruturais adotadas nestetrabalho.

4. Concluso

Um melhor desempenho da pasta de referncia (REF) para os ensaios mecnicos, emrelao ao modificado (MODE10%) foi constatado, devido a uma maior maturidade emrelao modificada, bem como uma menor presena de poros, visualizados pela anliseda morfologia da pasta pela tcnica MEV.

Foi observada uma menor resistncia trao da pasta (MODE10%) que pasta REF,ao contrrio do constatado pela literatura, sendo atribudo ao estado prvio de tenses aoqual os cps passaram na ocasio de sua extrao dos moldes de PVC utilizados napesquisa.

As pastas modificadas apresentaram uma menor absoro capilar em relao dereferncia, devido, provavelmente, a barreira criada pela formao de filmes polimricosno interior dos poros (embora os mesmos no tenham sido visualizados neste trabalho) ea presena de produtos no interior dos mesmos, servindo de barreira fsica para odeslocamento da gua no interior da pasta.

Pode-se concluir que o uso de polmeros podem vir a melhorar a durabilidade destescompsitos, porm h uma necessidade de se introduzir na mistura produtos como:aditivos antiespumantes e materiais como adies minerais, que venham aumentar odesempenho quanto s propriedades mecnicas, devido ao melhor refinamento quepromovem na microestrutura da pasta.

5. Agradecimentos

Os autores agradecem ao NAPE Ncleo de Apoio Pedaggico (Programa de IniciaoCientfica) da Faculdade do Vale do Ipojuca FAVIP, pelo apoio para a realizao dessetrabalho, ao curso de ps-graduao em cincias de materiais (UFPE) e laboratrio depolmeros por fornecer a estrutura para o desenvolvimento dos ensaios de microestruturae as empresas fornecedoras dos materiais: cimento (Votorantim Cimentos) e polmero emp de base acrlica utilizadas neste trabalho.

6. Referncias


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.NBR 9779:Argamassa e concreto endurecidosDeterminao da absoro da guapor capilaridade. Rio de Janeiro, 1995.

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Análise microestrutural de pastas de cimento Portland branco modificado por um polímero de base acrílica como ferramenta para estudo do comportamento de resistência mecânica