André Ricardo Alves Guedes Pinto Durabilidade e ... Durabilidade e resistência de matriz de solo estabilizada com ... conduz para a maioria das patologias encontradas. Neste trabalho,

André Ricardo Alves Guedes Pinto

Durabilidade e resistência de matriz de solo estabilizada com resina de mamona e fibras de pupunha para

uso em construções com terra crua

Tese de Doutorado

Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio

Orientador: Khosrow Ghavami

Rio de Janeiro Março de 2013

DBD

PUC-Rio - Certificação Digital Nº 0812419/CA


Durabilidade e resistência de matriz de solo estabilizada com resina de mamona e fibras de pupunha para

uso em construções com terra crua

Tese apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Doutor pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil do Centro Técnico Científico da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.

Prof. Khosrow Ghavami Orientador

Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Profa. Michéle Dal Toé Casagrande Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Prof. Celso Romanel Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Profa. Angela Teresa Costa Sales Universidade Federal de Sergipe

Prof. Conrado de Souza Rodrigues CEFET / Minas Gerais

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro Técnico Científico – PUC-Rio

Rio de Janeiro, 19 de março de 2013

DBD


Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total

ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do

autor e do orientador.


Graduou-se em Engenharia Civil pela UFPB

(Universidade Federal da Paraíba) em 2004, Mestre em

Engenharia Civil pela PUC-Rio (Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro) em 2008. Atualmente,

desenvolve pesquisas sobre sistemas estruturais utilizando

materiais e tecnologias não-convencionais, principalmente

o uso da terra crua como elemento estrutural, atuando

temas: habitação social e materiais e tecnologias não

convencionais.

Ficha Catalográfica

CDD: 624

Pinto, André Ricardo Alves Guedes Durabilidade e resistência de matriz de solo estabilizada com resina de mamona e fibras de pupunha para uso em construções com terra crua / André Ricardo Alves Guedes Pinto; orientador: Khosrow Ghavami. – Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil, 2013. 134 f. : il. ; 30 cm Tese (doutorado) – Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Departamento de Engenharia Civil. Inclui referências bibliográficas. 1. Engenharia civil – Teses. 2. Matriz de solo. 3. Resina poliuretana de mamona. 4. Pupunha. 5. Sisal. 6. Durabilidade. 7. Construção com terra crua. 8.

Materiais e tecnologias não-convencionais. I. Ghavami,

Khosrow. II. Pontifícia Universidade Católica do Rio de

Janeiro. Departamento de Engenharia Civil. III. Título.

DBD


Dedico este trabalho para minha filha Sofia, por todo o

carinho e, principalmente, amor durante parte desta etapa

de minha vida.

DBD


Agradecimentos

Nesta minha jornada de desenvolvimento profissional e pessoal, foram muitas as

pessoas que, de uma forma ou de outra, contribuíram para este processo. Seria um

despropósito a enumeração de todos os nomes, a lista seria demasiadamente extensa,

preenchendo inúmeras páginas. Assim, uma concisa menção será oferecida a uns

poucos.

Em primeiro, aos meus pais por serem meus espelhos e meus guias em toda a história de

minha vida, exemplo de força, dignidade e respeito. Um agradecimento especial a Sofia

pela alegria, carinho e amor.

Ao Departamento de Engenharia Civil, seus professores e funcionários, pela

oportunidade e carinho que despenderam para a realização deste trabalho.

Ao professor Normando Perazzo Barbosa, por ter me mostrado e ensinado os caminhos

para uma Engenharia Sustentável. Ao professor Khosrow Ghavami, pela paciência,

confiança, e em especial pela orientação, que só engrandeceram e ornaram o caminho

ao conhecimento científico.

Agradeço aos funcionários do LEM (Laboratório de Estruturas e Materiais) pelo suporte

técnico, essencial em trabalhos experimentais. José Nilson, Euclides e equipe, pela

colaboração e convívio prazeroso.

Por fim, e não menos importante, agradeço ao CNPq, pelo apoio financeiro (vital e

necessário).

DBD


Resumo

Pinto, André Ricardo Alves Guedes; Ghavami, Khosrow. Durabilidade e

resistência de matriz de solo estabilizada com resina de mamona e fibras de

pupunha para uso em construções com terra crua. Rio de Janeiro, 2013, 134 p.

Tese de Doutorado – Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade

Católica do Rio de Janeiro.

A história do solo como material de construção tem cerca de 10.000 anos.

Grandes civilizações como a persa e a egípcia, construíram cidade inteiras com terra

crua. As construções apresentam como principais vantagens a baixa geração e emissão

de poluentes, o reduzido consumo energético e consequentemente o baixo custo,

contudo, o principal inconveniente é sua baixa resistência na presença de água, que

conduz para a maioria das patologias encontradas. Neste trabalho, a durabilidade de

uma matriz de solo estabilizada com acetato de polivinila (PVA) e resina poliuretana

derivada do óleo de mamona (RPM) foi avaliada, e ensaios mecânicos foram

executados para aferição das resistências. O PVA, diluído em água nas proporções de

50% e 70%, e a RPM foram adicionados ao solo na proporção de 26%, em peso de solo

seco. Fibras de Pupunha (Bactris gasipaes K.) e Sisal (Agave sisalana), com

comprimento de 25 mm e fração de 0,5%, em peso de solo seco, foram inseridas no

solo/RPM e sua resistência à compressão simples, tração por compressão diametral e

absorção de água por imersão foram avaliados. A resistência à compressão simples dos

corpos de prova de PVA se manteve abaixo do mínimo exigido por norma, e a absorção

de água por imersão foi superior ao máximo recomendado, por sua vez, os ensaios de

durabilidade para as misturas solo/RPM demonstraram, em todos os casos, a

superioridade do aglomerante em comparação ao cimento e PVA. A absorção de

umidade, após 24 horas imerso em água, foi de 5% em contraste com os 23% de

absorção da matriz solo/cimento. A absorção por capilaridade se manteve abaixo dos

demais compósitos. Nos ciclos de molhagem e secagem observou-se uma menor perda

de massa e uma maior resistência à abrasão. A adição de fibras vegetais aumentou sua

resistência mecânica não influenciando na absorção d'água.

Palavras-chave Matriz de solo; durabilidade; PVA; resina poliuretana de mamona; pupunha; sisal.

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Abstract

Pinto, André Ricardo Alves Guedes; Ghavami, Khosrow (Advisor). Durability

and strength of soil matrix stabilized with castor oil resin and peach palm

fibers used for earth construction. Rio de Janeiro, 2013, 134 p. D. Sc. Thesis –

Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de

Janeiro.

The history of earth construction has about 10,000 years. Great civilizations,

Egyptian and Persian, built cities with soil. The main advantages of this construction

material are a low cost, low energy consumption and emission of pollutants, however,

the disadvantage is its low water resistance, which leads to most structural pathologies.

In this work, the durability of a matrix of soil stabilized with polyvinyl acetate (PVA)

and castor oil resin (RPM) was assessed, and mechanical strength was measured. The

PVA (50% and 70% solutions), and RPM were added to the soil in a proportion of 26%

in relation to soil dry weight. The performance of two types of vegetable fibers as

reinforcement of soil/RPM matrix, Pupunha and Sisal, were investigated. The

considered fibers were of 25 mm length, with weight fractions of 0,5% in relation to soil

dry weight. The compressive strength of the specimens stabilized with PVA remained

below the minimum required by the standard, and water absorption by immersion was

higher than the recommended maximum. The results demonstrate the potentiality of the

use of castor oil resin. A significant decrease of the mechanical properties (results of

unconfined compression and Brazilian test) compared to the mixture soil/cement was

not observed. The durability tests showed, in all cases, the superior performance of resin

compared to cement and PVA. Moisture absorption rate of soil/resin was 5% in contrast

to 23% of the soil/cement matrix. The capillary absorption was lower when compared

to other composites studied. There was less weight loss and a higher abrasion resistance

after wetting and drying cycles. It was found that the vegetable fibers improved the

post-cracking behavior of the composites.

Keywords Soil matrix; durability; PVA; castor oil resin; pupunha; sisal.

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Sumário

1. Introdução 18

2. Revisão Bibliográfica 22 2.1. Construção Sustentável 22 2.1.1. Blocos de Terra Comprimida 30 2.2. Durabilidade 31 2.2.1. Deterioração relacionado à água 32 2.2.2. Deterioração relacionado à temperatura 33 2.2.3. Deterioração relacionado à agentes químicos 34 2.3. Estabilização do Solo 36 2.4. Estabilização Mecânica 39 2.5. Estabilização Química 40 2.5.1. Cimento 44 2.5.2. Polímero - Acetato de Polivinila (PVA) 45 2.5.3. Polímero - Resina Poliuretana de Mamona (RPM) 46 2.6. Estabilização Física 49 2.6.1. Sisal (Agave sisalana) 54 2.6.2. Pupunha (Bactris gasipaes Kunth) 55

3. Metodologia Experimental 60 3.1. Materiais utilizados 60 3.2. Características físicas, químicas e mineralógicas dos solos 62 3.3. Características físicas das fibras vegetais 63 3.3.1. Beneficiamento das fibras vegetais 63 3.3.2. Geometria das fibras 64 3.3.3. Teor de umidade 65 3.3.4. Peso específico 65 3.3.5. Ensaio de tração das fibras 66 3.4. Preparação e ensaio dos corpos de prova 66 3.5. Ensaios de Resistência Mecânica 69 3.5.1. Ensaio de Compressão Simples 69 3.5.1. Ensaio de Tração por Compressão Diametral 70 3.6. Ensaios de durabilidade 71 3.6.1. Ensaio de Absorção por Imersão 71 3.6.2. Ensaio de Absorção por Capilaridade 71 3.6.3. Ensaio de Durabilidade por Molhagem e Secagem 72 3.7. Nomenclatura dos corpos de prova 74

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4. Resultados e discussão 76 4.1. Características físicas, químicas e mineralógicas do solo 76 4.1.1. Análise física do solo 76 4.1.1.1. Sistema Unificado de Classificação de Solos (USCS) 77 4.1.2. Análise química do solo 78 4.1.3. Análise mineralógica do solo 78 4.2. Características físicas das fibras vegetais 80 4.2.1. Geometria, Teor de umidade, Peso específico e Resistência a tração

80

4.3. Preparação e ensaio dos compósitos 81 4.3.1. Umidade ótima e Massa específica aparente seca máxima 81 4.4. Resistência à compressão simples 81 4.4. Resistência à tração por compressão diametral 90 4.5. Ensaio de absorção por imersão 98 4.6. Ensaio de absorção por capilaridade 104 4.7. Ensaio de molhagem e secagem 109 4.8. Fibras de sisal e pupunha inseridas na matriz solo/RPM 113

5. Conclusões e Sugestões 118 5.1. Conclusões 118 5.2. Sugestões para trabalhos futuros 121

6. Referências Bibliográficas 123

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Lista de figuras

Figura 1. Ruas e casas da cidade de Bam – Irã, Ásia (GHAVAMI, 2007) 23

Figura 2. Construções da cidade de Navrongo – Gana, África

(CRATERRE, 2004) 23

Figura 3. Construções em Gana, África (CRATERRE, 2004). 23 Figura 4. Construções em Chan chan – Perú, América do Sul

(CRATERRE, 2004) 24

Figura 5. Construções na Califórnia – EUA, América do Norte

(CALEARTH, 2007) 24

Figura 6. A Mesquita de Djenna no Mali, o maior edifício de adobe do

mundo (RECRIAR, 2013) 25

Figura 7. Vila em Taos, Novo México (RECRIAR, 2013) 25 Figura 8. Obra em taipa de pilão construída como fortaleza para o povo

Hakka (RECRIAR, 2013) 26

Figura 9. Residência em Melbourne - Austrália (MINKE, 2006) 26 Figura 10. Vista lateral, residência em Melbourne - Austrália (MINKE,

2006). 27

Figura 11. Entrada da capela da reconciliação, Berlim -Alemanha

(MINKE, 2006) 27

Figura 12. (a) Espaço interno da capela; (b) altar em taipa de pilão

(MINKE, 2006) 28

Figura 13. Máquina manual para a produção de blocos de terra

comprimida e etapas de construção. a) CINVA-Ram, b)

colocação da argamassa, c) assentamento do bloco, d)

nivelamento e prumo. (KEEFE, 2005; BARBOSA e

GHAVAMI, 2007)

30

Figura 14. (a) Fruto da mamoneira; (b) sementes de mamona (QUIMICA

NOVA, 2010) 47

Figura 15. Estrutura de uma microfibra vegetal (RONG et al., 2001 apud

SILVA, 2003) 51

Figura 16. Microscopia eletrônica de varredura da morfologia interna da

fibra de sisal (ANDRADE et al, 2007) 54

Figura 17. (a) Hastes pré-beneficiadas; (b) Palmito preparado para o

comércio (TEMER, 2010) 56

Figura 18. (a) Resíduo da camadas externa do beneficiamento do

palmito; (b) Resíduo da camadas interna - semi-fibrosa

(TEMER, 2010)

56

Figura 19. (a) Fibra tratada; (b) Fibra sem tratamento (TEMER, 2010). 59 Figura 20. (a) Moenda manual utilizada na pesquisa; (b) Fibras

beneficiadas na moenda de cana-de-açúcar. 64

Figura 21. (a) Papel de colagem das fibras; (b) Fibra posicionado para

ensaio mecânico 66

Figura 22. Moldes utilizados para confecção dos compósitos (ABNT,

1994a). (a) detalhe das adaptações necessárias; (b)

molde+guia (PINTO, 2008)

67

Figura 23. Máquina universal de ensaios utilizada para a compactação

(PINTO, 2008) 68

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Figura 24. Ensaio de compressão simples 70 Figura 25. Ensaio de tração por compressão diametral (PINTO, 2008) 70 Figura 26. Distribuição granulométrica do solo estudado 76 Figura 27. Difratograma do solo (SC). Q- Quartzo (SiO2) – 54,0%; K-

Caulinita (Al2Si2O5(OH)4) – 46,0%. 79

Figura 28. Estrutura atômica da argila caolinita (CALLISTER, 2006,

p.37) 79

Figura 29. Imagens obtidas por microscopia ótica digital da seção

transversal das fibras. a)sisal; b) pupunha (TEMER, 2010). 80

Figura 30. Curva de compactação do solo estudado. 81 Figura 31. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM, nas idades

de 7, 21 e 35 dias. Os valores em porcentagem equivalem ao

coeficiente de variação.

82

Figura 32. Corpos de prova solo/CIM. 82 Figura 33. Tensão-deformação dos compósitos com solo/PVA50, nas

idades de 7, 21 e 35 dias. Os valores em porcentagem

equivalem ao coeficiente de variação.

84

Figura 34. Corpos de prova solo/PVA50, aos 7, 21 e 35 dias. 84 Figura 35. Tensão-deformação dos compósitos com solo/PVA70, nas



85

Figura 36. Corpos de prova solo/PVA70, aos 7, 21 e 35 dias. 86 Figura 37. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM, nas



87

Figura 38. Corpos de prova solo/RPM, aos 7, 21 e 35 dias. 87 Figura 39. Tensão-deformação dos compósitos com solo argiloso

estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em

água) e RPM.

88

Figura 40. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM e

solo/RPM. 89

Figura 41. Tensão-deformação dos compósitos com solo/cimento, nas



91

Figura 42. Corpos de prova solo/CIM, aos 7, 21 e 35 dias. 91 Figura 43. Tensão-deformação dos compósitos com solo/PVA50, nas



92

Figura 44. Corpos de prova solo/PVA50, aos 7, 21 e 35 dias 93 Figura 45. Tensão-deformação dos compósitos com solo/PVA70, nas



93

Figura 46. Corpos de prova solo/PVA70, aos 7, 21 e 35 dias 94 Figura 47. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM, nas



95

Figura 48. Corpos de prova solo/RPM, aos 7, 21 e 35 dias 95 Figura 49. Tensão-deformação dos compósitos solo/CIM, solo/PVA50,

solo/PVA70, solo/RPM e solo sem adição de aglomerante. 96

Figura 50. Tensão-deformação dos compósitos com solo argiloso

estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em

água) e RPM.

97

Figura 51. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/CIM, nas

idades de 7, 21 e 35 dias. 99

DBD


Figura 52. Variação volumétrica e taxa de absorção de umidade do

solo/PVA50, nas idades de 7, 21 e 35 dias. 100

Figura 53. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA70,

nas idades de 7, 21 e 35 dias. 101

Figura 54. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/RPM ,

nas idades de 7, 21 e 35 dias. 102

Figura 55. Variação volumétrica das matrizes de solo com cimento, PVA

(solução de 50 e 70% em água) e RPM, nas idades de 7, 21 e

35 dias.

103

Figura 56. Absorção de umidade de solo com cimento, PVA (solução de

50 e 70% em água) e RPM, nas idades de 7, 21 e 35 dias. 103

Figura 57. Taxa de absorção de água por capilaridade para solo/CIM, nas

idades de 14, 28 e 42 dias. 104

Figura 58. Taxa de absorção de água por capilaridade para compósitos

com solo/PVA50, nas idades de 21, 28 e 42 dias. 105


com solo/PVA70, nas idades de 14, 28 e 42 dias. 106


com solo/RPM, nas idades de 14, 28 e 42 dias. 106


com solo estabilizados com CIM, PVA50, PVA70 e RPM, aos

14 e 21 dias.

107



28 dias.

108



42 dias.

108

Figura 64. Imagem dos corpos de prova, solo/CIM-D7, ao final dos ciclos

de molhagem e secagem. 110

Figura 65. Imagem dos corpos de prova, solo/PVA50-D35, ao final dos

ciclos de molhagem e secagem. 110

Figura 66. Imagem dos corpos de prova, solo/PVA70-D21, ao final dos


Figura 67. Imagem dos corpos de prova, solo/RPM-D21, ao final dos


Figura 68. Tensão-deformação dos compósitos com solo estabilizados

com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água) e RPM,

após ensaio de molhagem e secagem.

112

Figura 69. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM,

solo/RPM, solo/RPM-P e solo/RPM-S, aos 7 e 35 dias. 114

Figura 70. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM,

solo/RPM-P e solo/RPM-S, aos 7 dias. 116

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Lista de tabelas

Tabela 1. Composição do óleo de mamona (Valores médios em %). 48

Tabela 2. Propriedades de fibras vegetais e sintéticas. 51

Tabela 3. Composição de diferentes resíduos em termos de cinzas,

hemicelulose, lignina e celulose, expressa em % massa seca. 52

Tabela 4. Propriedades físico-químicas do produto Cascola Cascorex Extra

e Imperveg UG 132-A. 61

Tabela 5. Nomenclatura dos corpos de prova. 75

Tabela 6. Características físicas do solo estudado, em %. 76

Tabela 7. Esquema para classificação pelo Sistema Unificado. 77

Tabela 8. CTC e Superfície especifica da amostra de solo estudada. 78

Tabela 9. Características físicas das fibras vegetais estudadas. 80

Tabela 10. Tensão de ruptura, deformação, módulo de elasticidade, coesão e

ângulo de atrito interno dos compósitos com solo estabilizados

com cimento e do corpo de prova de referência (solo).

83

Tabela 11. Comparação entre o ângulo de atrito interno e coesão dos

compósitos solo/CIM com cimento com dados da literatura. 83

Tabela 12. Tensão de ruptura, deformação e módulo de elasticidade dos

compósitos solo/PVA50 e do corpo de prova de referência (solo). 85


compósitos com solo estabilizados com PVA70 e do corpo de

prova de referência (solo).

86


compósitos com solo estabilizados com RPM e do corpo de

prova de referência (solo).

88

Tabela 15. Resistência à compressão simples dos compósitos com solo

estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água)

e RPM.

90

Tabela 16. Tensão de ruptura e deformação dos compósitos com solo

estabilizados com cimento (solo/CIM) e do solo (sem adição de

aglomerantes).

91


estabilizados com PVA50 e do solo (sem adição de

aglomerantes).

92


estabilizados com PVA70 e do solo (sem adição de

aglomerantes).

94


estabilizados com RPM e do solo (sem adição de aglomerantes). 95

DBD


Tabela 20. Resistência à tração por compressão diametral dos compósitos

com solo estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70%

em água) e RPM.

98

Tabela 21. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/CIM. 99

Tabela 22. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA50. 100

Tabela 23. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA70. 101

Tabela 24. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/RPM. 102

Tabela 25. Perda de massa por período de cura, valores expressos em %. 109

Tabela 26. Resistência à compressão simples e porcentagem de perda, dos

compósitos com solo estabilizados com cimento, PVA (solução

de 50 e 70% em água) e RPM, antes e após ensaio de molhagem

e secagem.

112

Tabela 27. Resistência à compressão simples e módulo de elasticidade na

compressão simples, em GPa. 115

Tabela 28. Absorção de umidade do solo/RPM, solo/RPM-P e solo/RPM-S.

Os valores estão expressos em porcentagem. CV incluso dentro

dos parênteses.

117

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Lista de símbolos

A Índice de absorção por imersão BTC Bloco de Terra Comprimida

C Absorção de água por capilaridade CCA Cinza da Casca de Arroz

CH Hidróxido de Cálcio CIM Cimento CTC Capacidade de Troca Catiônica

CV Coeficiente de Variação D Diâmetro dos espécimes

DRX Difratometria de Raios-X E Módulo de elasticidade

ft,D Resistência a tração por compressão diametral F Força de ruptura

Gs Densidade real dos grãos H Umidade natural h Umidade

h1 Volume inicial do corpo de prova nº 1 após sua desmoldagem hn Volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa K Caolinita (Al2Si2O5(OH)4)

kV Quilovolt IP Índice de Plasticidade L Altura dos espécimes

LVDT Linear Variable Differential Transducers LL Limite de Liquidez LP Limite de Plasticidade

Mi(1) Massa seca inicial calculada do corpo de prova nº 1 Mi(2,3) Massa seca inicial calculada dos corpos de prova nº 2 e nº 3 Mf(1) Massa seca final do corpo de prova nº 1 após atingir massa

constante Mf(2,3) Massa seca final dos corpos de prova nº 2 e nº 3 após atingir

massa constante Mfc(2,3) Massa seca final corrigida dos corpos de prova nº 2 e nº 3 MCAR Metacaulim de alta reatividade

MH Silte elástico com areia P Carga aplicada nos testes de compressão diametral

Par Peso seco ao ar livre Pest Peso seco em estufa PSar Massa inicial (g) do CP seco em estufa a 40 ± 5°C e resfriado

ao ar Pum Peso úmido

Pest50 Peso seco em estufa de 50g de fibras vegetais Pm(2,3) Perda de massa dos corpos nº 2 e nº 3

PU Massa da amostra úmida

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PS Massa da amostra seca PVA Acetato de Polivinila

PVA50 Acetato de Polivinila diluído 50-50%, PVA-água PVA70 Acetato de Polivinila diluído 70-30%, PVA-água

PU Poliuretano Q Quartzo (SiO2)

RPM Resina Poliuretana derivada do óleo de Mamona RPM-S Compósito solo/RPM/Fibra de sisal RPM-P Compósito solo/RPM/Fibra de pupunha

S Área da seção transversal (cm2) da superfície em contato com a água

UR Umidade Relativa USCS Sistema Unificado de Classificação de Solos

V Volume V1 Volume inicial do corpo de prova nº 1 após sua desmoldagem Vn Volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa

Vv,n Variação de volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa Vh,n Variação de umidade do corpo de prova nº 1 em cada etapa

40% Deformação produzida por 40% da tensão última (σ40%)

Massa específica das fibras vegetais

u Peso específico aparente úmido (densidade úmida)

s Peso específico aparente seco (densidade seca)

s,max Peso específico aparente seco máximo (densidade seca máxima)

s Microstrain

σc Resistência à compressão simples σt Resistência à compressão diametral

2Ө Ângulo de incidência de Raios-X (Análise por Difratometria de Raios-X)

DBD


Estamos diante de um momento crítico na história da Terra,

numa época em que a humanidade deve escolher o seu futuro. À

medida que o mundo torna-se cada vez mais interdependente e

frágil, o futuro enfrenta, ao mesmo tempo, grandes perigos e

grandes promessas. Para seguir adiante, devemos reconhecer

que, no meio da uma magnífica diversidade de culturas e formas

de vida, somos uma família humana e uma comunidade terrestre

com um destino comum. Devemos somar forças para gerar uma

sociedade sustentável global baseada no respeito pela natureza,

nos direitos humanos universais, na justiça econômica e numa

cultura da paz. Para chegar a este propósito, é imperativo que

nós, os povos da Terra, declaremos nossa responsabilidade uns

para com os outros, com a grande comunidade da vida, e com

as futuras gerações.

A Carta da Terra – Preâmbulo

Disponível em:

http://www.mma.gov.br/estruturas/agenda21/_arquivos/carta_terra.doc

Acessado em: Janeiro de 2005

DBD


1. Introdução

O setor construtivo disponibiliza para a população muitos materiais e

tecnologias que não parecem considerar o conceito de desenvolvimento

sustentável. Atualmente, a inserção da questão ambiental na engenharia é um

dever diante dos problemas que o mundo enfrenta. A sociedade mundial vê a

necessidade de mudanças, observada pelo crescente número de reuniões de nível

internacional, com o intuito de discutir e encontrar soluções ao chamado

desenvolvimento sustentável, ou seja, aquele que satisfaz as necessidades do

presente sem comprometer a capacidade das futuras gerações em satisfazer suas

próprias necessidades (FREIRE e BERALDO, 2010). No Brasil, desde 1979, o

Grupo de Pesquisa de Materiais e Tecnologias Não-Convencionais da PUC-Rio

(GMTENC), têm-se dedicado e contribuído para o estudo científico e

desenvolvimento de materiais e tecnologias alternativas, estimulando e

promovendo a pesquisa e a difusão de conhecimentos nesta área, embasando a

aplicação de materiais naturais, de baixos custos energéticos, financeiros e

ambientais na construção civil.

Bezerra (2003) comenta que os recursos naturais, que pareciam

extremamente abundantes, começam a demonstrar limitações e escassez. Recursos

naturais como o ar, o mar, as terras desocupadas, os rios, a fauna e a flora do

Planeta Terra, pertencem a todos e a ninguém, é a chamada “tragédia dos

comuns”, por ser um recurso abundante e encontrado à livre disposição, tais

recursos têm a probabilidade de serem usados em demasia, sem a devida

preocupação com seus limites.

DBD


Introdução 19

Quanto ao consumo desordenado, Leonardo Boff comenta que:

Como espécie – Homo sapiens et demens -, temos ocupado já

83% do planeta, explorando para nosso proveito quase todos os

recursos naturais. A voracidade é tal, que temos depredado os

ecossistemas a ponto de a Terra ter superado já em 20% sua

capacidade de suporte e regeneração. Mais ainda, fizemo-nos

reféns de um modelo civilizatório depredador e consumista que,

se universalizado, demandaria três planetas semelhantes ao

nosso, [...]. (TRIGUEIRO, 2003, p.35)

O problema não finda por aqui, os recursos naturais retirados do meio

ambiente ao final acabam sendo devolvidos a ele nas mesmas quantidades iniciais,

apenas transformados qualitativamente. Sobre este aspecto, cabe aqui ressaltar

dois pontos relevantes: o primeiro deles diz respeito ao fato dos recursos naturais

estarem se esgotando, uma vez que a natureza tem um limite de absorção e um

tempo para a sua reprodução, limites que não estão sendo respeitados pelo

homem. O outro ponto faz referência ao retorno destes bens naturais ao meio

ambiente. As matérias-primas retiradas do ambiente natural, posteriormente são

devolvidas nas mesmas quantidades iniciais apenas transformadas

qualitativamente, sob a forma de lixo e entulho, produtos que geram poluição e

riscos a saúde humana e que só agravam os problemas sociais. Convém mencionar

que diversos setores da sociedade (especificamente o setor primário e secundário)

produzem resíduos com grande potencial para uso na construção civil e rural, no

entanto ainda pouco explorado em atividades econômicas como a indústria,

agroindústria, agropecuária, metalurgia e mineração.

Além disso, os materiais e técnicas construtivas deveriam ser acessíveis à

população de baixo poder aquisitivo. Embora o governo brasileiro, nos últimos

anos, tenha aplicado incentivos financeiros e criado programas habitacionais

como meio para promover o acesso à moradia, muitas famílias ainda permanecem

à margem do mercado imobiliário legal, não tendo alternativa senão buscar

formas irregulares de habitação e ocupação do solo. Suas moradias são

comumente construídas de maneira precária em locais impróprios, como áreas

públicas, margens de córregos, terrenos íngremes e áreas de mangue. No Brasil o

déficit habitacional é estimado em 5,546 milhões de moradias, segundo dados da

Fundação João Pinheiro (2011). Quando se observa o perfil dessas famílias, a

quase totalidade 89,6%, possuem renda média inferior a 3 (três) salários mínimos.

DBD


Introdução 20

A descontrolada explosão demográfica humana aliada a políticas públicas

de habitação ineficientes e a planejamentos urbanos impróprios têm resultado no

aumento da pobreza, em maior concentração nas cidades e suas periferias, o que

tem causado todo o tipo de problemática concernente a grandes acúmulos

populacionais, como falta de infra-estrutura, de saneamento básico, de coleta de

lixo, de esgoto e de habitações, incentivando a insalubridade das moradias

existentes. Sendo tênue a linha que separa o problema habitacional aos demais

problemas de uma sociedade, tem-se visto a instauração do caos urbano que só

favorece à manutenção das disparidades sociais e ao aumento da violência.

O Brasil é profundamente desigual e estruturalmente injusto. A elite

brasileira é 32 vezes mais rica que aqueles que se encontram no andar térreo da

pirâmide social. Betto (2000) comenta que, em uma sociedade desigual e injusta, a

posse exagerada de bens supérfluos é, no mínimo, uma ofensa a tantos que

carecem de bens imprescindíveis à vida, como o alimento, a saúde e moradia.

Segundo o relatório do IBGE, apenas 31,6% da população que vive com

meio salário mínimo consegue habitar domicílios situados em áreas onde há

saneamento básico. No Nordeste, mesmo no grupo de pessoas que ganham mais

de dois salários mínimos, 23% não possuem domicílios com condições adequadas

de saneamento. No que toca ao usufruto dos serviços de água, constata-se que os

sistemas públicos de abastecimento atendem somente 67% da população, sendo

88% pertencentes ao espaço urbanizado, não menos preocupante é o acesso à rede

de esgotamento sanitário, apenas 31% da população brasileira é atendida por este

serviço, destes 8% recebem o devido tratamento. Os serviços de coleta de lixo

atendem 76% da população urbana no país, destes 63% depositam os resíduos em

corpos d’água, 34% em vazadouros ou lixões a céu aberto e os 3% restantes

recebem o devido tratamento em aterros sanitários, compostagem ou incineração

(MMA, 2000).

Não é demais frisar que o ponto central deste trabalho é ao apresentar o

conceito de desenvolvimento sustentável, inseri-lo como modelo de

desenvolvimento da construção civil, utilizando os recursos naturais de forma

planejada, gerando materiais recicláveis, de menor custo energético, melhor

comportamento físico e mecânico, não geradores de resíduos e principalmente

acessíveis à população de baixo poder aquisitivo.

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Introdução 21

Dentre os materiais e tecnologias não-convencionais, o emprego da terra

como material de construção através de suas técnicas construtivas, permitiria o

desenvolvimento sustentável no setor construtivo, apresentando ainda como

pontos positivos, a sua disponibilidade, a não geração de poluentes, a fácil

reintegração a natureza, o excelente comportamento térmico e acústico, o baixo

consumo energético, além da facilidade de gerar uma tecnologia apropriada

adaptável à autoconstrução.

Porém, para que o solo possa ser aplicado em construções habitacionais,

métodos de estabilização são utilizados com frequência com o intuito de melhorar

o comportamento físico, mecânico e a durabilidade. Neste trabalho, propõe-se

avaliar a durabilidade das matrizes de solo estabilizadas com polímeros, além da

análise do comportamento dos compósitos com a adição de fibras vegetais. Foram

estudadas as adições de acetato de polivinila (PVA), diluído em água em soluções

de 50% e 70%, e resina poliuretana derivada do óleo de mamona (RPM).

Especificamente, os compósitos foram avaliados mecanicamente através dos

ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral. Os ensaios de

absorção por imersão, absorção por capilaridade e ciclos de molhagem e secagem

testaram a durabilidade das misturas. Paralelamente, avaliou-se as características

físicas e mecânicas das fibras de Pupunha (Bactris gasipaes K.) e Sisal (Agave

Sisalana), além da influência de sua inserção no compósito solo/RPM.

Considerando que uma pesquisa geradora de conhecimento científico resulta

da articulação de dois movimentos, do teórico com o prático, far-se-á no capítulo

2 a revisão bibliográfica, com uma breve descrição sobre os métodos de

estabilização de solo. No capítulo 3, são descritos os procedimentos experimentais

utilizados. No capítulo 4, são apresentados os resultados, finalizando com o

capítulo 5 com as conclusões e sugestões para próximas pesquisas.

DBD


2. Revisão Bibliográfica

2.1. Construção Sustentável

O uso do solo como material de construção tem cerca de 10.000 anos. As

primeiras cidades foram construídas com terra, atualmente, para a construção de

moradias, emprega-se materiais de elevada energia incorporada, de difícil

reciclabilidade, caros e alguns incorporam elementos tóxicos, como o caso das

telhas de fibrocimento, que utilizam amianto, substância prejudicial à saúde

humana, como afirmam Ghavami e Sales (2005).

Algumas das grandes civilizações, berços da cultura ocidental como a persa

e a egípcia, construíram cidade inteiras com terra crua. A terra foi empregada para

edificar fortes, castelos, muralhas, templos, habitações, entre outros, em lugares

como o Saara, África Central e Oriental, América Latina e grande parte da

Europa, incluindo lugares com grandes índices de pluviosidade como Alemanha,

França, Suécia, Noruega e Dinamarca (TERRA, 2006). O bom desempenho das

construções é prova inconteste das possibilidades de emprego desse material de

qualidade (SOUZA, 1993).

As figuras 1a,b ilustram ruas e casas da cidade de Bam (Irã). Construções

habitacionais em Gana (África) podem ser vistas nas figuras 2a,b e 3. Construções

habitacionais (Figura 4a) e um templo indígena (Figura 4b) em Chan Chan, no

Peru. As figuras 5a,b,c,d, apresentam habitações em SuperAdobes e as figuras

5e,f referem-se a um centro de vivência na Califórnia (EUA), projeto do arquiteto

Nader Khalili.

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Revisão Bibliográfica 23

Figura 1. Ruas e casas da cidade de Bam – Irã, Ásia (GHAVAMI, 2007).

Figura 2. Construções da cidade de Navrongo – Gana, África (CRATERRE, 2004).

Figura 3. Construções em Gana, África (CRATERRE, 2004).

a) b)

a) b

)

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a

)

b)

c) d)

e) f)

Figura 4. Construções em Chan chan – Perú, América do Sul (CRATERRE, 2004).

Figura 5. Construções na Califórnia – EUA, América do Norte (CALEARTH, 2007).

A Mesquita de Djenna em Timbuktu no Mali é o maior edifício de adobe do

mundo (figura 6). As paredes são estruturais, suportando o peso do telhado sem

necessidade de introdução de qualquer estrutura de apoio. Na figura 7, vê-se a vila

em Taos, Novo México, construída entre 1000 e 1450 d.C..

a) b)

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Figura 6. A Mesquita de Djenna no Mali, o maior edifício de adobe do mundo

(RECRIAR, 2013).

Figura 7. Vila em Taos, Novo México (RECRIAR, 2013).

A figura 8 ilustra a denominada Casa dos Hakka, construída pelo povo

Hakka, que começaram a imigrar do sul para o norte da China no século XVII.

Esta construção foi erguida como fortificação para proteger a população contra

ataques, apresentando somente uma entrada e sem janelas no nível inferior.

Construída em taipa de pilão a obra possui 10.000 m2 de área coberta.

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Figura 8. Obra em taipa de pilão construída como fortaleza para o povo Hakka

(RECRIAR, 2013).

Nas figuras 9 e 10, pode -se observar o uso da taipa de pilão na construção

de uma residência em Melbourne - Austrália, obra de John Wardle Architects, em

2002, a área construída equivale a 400 m2 (MINKE, 2006).

Figura 9. Residência em Melbourne - Austrália (MINKE, 2006).

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Figura 10. Vista lateral, residência em Melbourne - Austrália (MINKE, 2006).

Nas figuras 11 e 12 vê-se a capela da reconciliação, Berlim - Alemanha,

construída em taipa de pilão por Reitermann e Sassenroth em 2000. A área

construída é de 315 m2.

Figura 11. Entrada da capela da reconciliação, Berlim -Alemanha (MINKE, 2006).

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Figura 12. (a) Espaço interno da capela; (b) altar em taipa de pilão (MINKE, 2006).

Houben e Guillaud (1994) garantem que a terra é, sem dúvida, o material de

construção mais utilizado no mundo, sendo difícil encontrar um país que não

possua herança destas construções. No Brasil, cidades como São Paulo, Salvador,

Rio de Janeiro, Ouro Preto, Diamantina e Paraty, entre outras, têm em comum

mais de quatro séculos de história que testemunham o uso intensivo de técnicas de

construção com terra crua. Segundo ou autores, o solo é definido como o

resultado de um processo longo de deterioração da rocha-mãe e evolução físico-

química. Dependendo da rocha de origem e das condições climáticas, aparece sob

uma infinidade de formas e variedade de características. O solo pode, também, ser

descrito como o material constituído de partículas sólidas que apresentam, entre

si, vazios parcial ou totalmente preenchidos por água. É um sistema polifásico,

formado por fases sólidas, líquidas e gasosas. Os sólidos formam a maior parte do

material, enquanto que os líquidos e gases preenchem os espaços vazios. As

proporções relativas das três fases podem ter uma influência significativa sobre o

comportamento de um solo (KERALI, 2001).

A escolha da técnica construtiva dependerá, entre outros, das características

do solo, além do clima local e dos condicionantes físicos existentes, como

apontado por Lopes (2002). Dentre as possibilidades de utilização, Houben e

Guillaud (1994) apontam uma dúzia de diferentes métodos de construção,

atentando para as dezenas de variações que cada uma delas, de lugar em lugar, nos

cinco continentes, têm-se: Terra escavada; Terra cobrindo; Terra preenchida;

Terra recortada; Terra compactada; Terra moldada diretamente; Terra empilhada;

Terra extrudada; Terra moldada; Terra escoada; Terra aplicada ou; Terra

revestindo.

a b

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No Brasil, da mesma forma que em Portugal, as técnicas mais utilizadas

foram o adobe (terra moldada), a taipa de pilão (terra compactada) e a taipa de

mão (terra aplicada), encontrando-se exemplares em praticamente quase todo

território brasileiro (LOPES, 2002). De uso recente, destacam-se os Blocos de

Terra Comprimida (BTC), técnica construtiva em que o solo é compactado dentro

de uma forma metálica. Esta técnica permite a incorporação de fibras vegetais

além de resíduos industriais, agroindustriais, mineração, entre outros.

Como principais vantagens da arquitetura com terra crua, Mukeerji e

CRATerre (1988, apud LOPES, 2002) de uma maneira geral, citam a

disponibilidade da terra em grandes quantidades; baixo custo para escavação e

transporte, quando a terra é proveniente do próprio local da obra; a fácil

assimilação por mão de obra não qualificada; a resistência ao fogo; o desempenho

climático; a baixa exigência de energia para manufatura; a possibilidade do uso do

solo não estabilizado, permitindo sua reutilização ilimitada e, por fim, é um

material não poluente.

O principal inconveniente da construção em terra crua é sua baixa

resistência na presença de água. Quando não são tomadas as devidas precauções,

as paredes em terra podem ser facilmente degradadas pela ação da água (NEVES,

2011). Lourenço et al. (2011) comentam que o princípio básico de construir com

terra é de evitar o contato entre as paredes e o solo. A terra, mesmo quando

estabilizada com cimento, é susceptível à ação da água, a qual diminui a sua

capacidade de resistência. Neves (2011) observa que a possibilidade da ascensão

de água nas paredes por capilaridade deve ser prevista e evitada, construindo

fundações estanques e grandes coberturas, além de um revestimento uniforme nas

paredes. Das (1983, apud KERALI, 2001) comenta que a baixa resistência à

tração, abrasão, alta absorção de água e a instabilidade dimensional durante ciclos

de molhagem e secagem, dificultam a disseminação das construções com terra.

Pode-se ainda citar outros entraves que impedem o uso dessas tecnologias, como a

ausência e/ou limitação de normas regularizadoras. As tecnologias de construção

com terra crua, no Brasil, são reguladas por 10 normas que não abrangem todos os

tipos de construção; o preconceito quanto ao material terra, gerado pela imagem

negativa que algumas técnicas, mal empregadas, transmitem para a população; o

desconhecimento e descrédito por parte dos órgãos governamentais responsáveis

pelos programas de financiamento e construção; a ausência de profissionais

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especializados nessas tecnologias. No Brasil, existem poucas instituições de

ensino superior que tratam do assunto em sua matriz curricular; entre outros.

2.1.1. Blocos de Terra Comprimida

Os Blocos de Terra Comprimida (BTC), técnica conhecida na Europa desde

o século XVIII, são produzidos pela deposição da mistura (solo-cimento) em uma

fôrma e posterior prensagem (BARBOSA e GHAVAMI, 2007). A mais conhecida

prensa no mundo é a CINVA Ram, desenvolvida na Colômbia pelo chileno

Ramires, na década de 50 (figura 13a). As figuras 13b,c,d ilustram as etapas de

assentamento dos blocos.

Figura 13. Máquina manual para a produção de blocos de terra comprimida e etapas de

construção. a) CINVA-Ram, b) colocação da argamassa, c) assentamento do bloco, d)

nivelamento e prumo. (KEEFE, 2005; BARBOSA e GHAVAMI, 2007).

Sua vantagem em relação ao adobe é que esta técnica utiliza menor

proporção de água, como consequência, tem-se um menor índice de retração, além

de permitir estocagem imediata. Como desvantagem, o bloco comprimido

necessita ser estabilizado com cal ou cimento para que o mesmo atinja resistência

adequada para construção (MINKE, 2000).

Para a produção do BTC, Barbosa et al. (1997) comentam que é necessário

conhecer a distribuição granulométrica do solo, o tipo de argila presente, a

porcentagem de água, além da pressão de compactação, da natureza e

porcentagem de estabilizante e as condições de cura. É conveniente que o solo

apresente plasticidade e que seu limite de liquidez seja menor que 45%. Quanto à

a) b

)

d

)

c)

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distribuição granulométrica, é desejável que o solo apresente entre 10% a 20% de

argila, entre 10% a 20% de silte e 50% a 70% de areia, em peso (BARBOSA,

2003). Reddy e Gupta (2005) sugerem como mais indicados os solos arenosos que

contenham predominantemente argila não expansiva (caulinita), com fração de

areia menor que 65% e fração argilosa em torno de 10%. A porcentagem do

estabilizante depende do tipo de solo que se vai empregar. O cimento endurece

reagindo quimicamente com a água e com as partículas finas do solo. Segundo

Barbosa et al. (1997), em solos argilosos é exigido no mínimo 6% de cimento, em

peso de solo seco. Para solos arenosos, bem graduados, é necessário no mínimo

4% de cimento.

2.2. Durabilidade

A palavra durabilidade indica a qualidade do que é durável (duradouro),

podendo ser usado no contexto da maioria dos materiais de construção, significa

resistência ao enfraquecimento e desintegração ao longo do tempo (KERALI,

2001). Definições mais recentes indicam que a durabilidade pode ser considerada

como a capacidade de um material para manter, as suas características distintivas

e resistência ao desgaste sob condições de utilização, durante o período do serviço

e tempo de vida da estrutura do qual faz parte (BAKER et al., 1991; SJOSTROM

et al., 1996; GLANVILLE e NEVILLE, 1997 apud KERALI, 2001). Kerali

(2001) comenta que a definição e conceito de durabilidade deve ser baseada em

três parâmetros chave:

- função pretendida do material;

- as condições padronizadas de seu uso, e;

- o tempo necessário para que o material possa cumprir as suas funções.

A função pretendida do BTC é utilizá-lo como unidade de construção de

alvenarias internas e externas. As características desejáveis para este elemento

estrutural são: a força, estabilidade dimensional e resistência à ação de

intempéries (OIT, 1987; CARROL, 1992 apud KERALI, 2001). As características

iniciais de desempenho dos blocos não se mantém constantes ao longo do tempo,

e estas alterações são induzidas, principalmente, pelos efeitos da sua condição de

exposição. Duras condições de uso e condições ambientais podem conduzir ao

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desgaste, a fissuras, umidade e alterações dimensionais indesejáveis. Kerali

(2001) comenta que, como no caso da maioria dos outros materiais de construção,

os mecanismos de deterioração do BTC são variados e complexos, podendo se

identificar três modos de deterioração.

- Deterioração relacionado à água;

- Deterioração relacionado à temperatura, e;

- Deterioração por agentes químicos.

2.2.1. Deterioração relacionado à água

Os mecanismos de deterioração relacionados com a água conduz para a

maioria das patologias dos blocos de terra comprimida (COOK e SPENCE, 1983).

A água pode vir através da chuva, por capilaridade e condensação, e sua ação

pode ser na forma de solvente e/ou ação abrasiva.

A ação solvente da água é um mecanismo de degradação muito comum,

ocorrendo em muitos materiais de construção (SJOSTROM et al., 1996, apud

KERALI, 2001). O BTC apresenta duas características que conduzem a essa

vulnerabilidade, são elas: elevados índices de absorção de água e capacidade de

retenção da água absorvida por longo período de tempo. A composição do bloco

também contribui para sua vulnerabilidade. Em geral, cerca de 95% da massa do

bloco é constituído por solo, e os 5% restantes por cimento. Na estabilização da

matriz de solo, as reações de hidratação entre o cimento e a água, produzem, entre

outros, o hidróxido de cálcio (ILLSTON, 1994 apud KERALI, 2001). O bloco é

capaz de atrair a água e retê-la. O fluxo de água no BTC permite que qualquer

fração de solo não estabilizado e de hidróxido de cálcio livre, possa ser dissolvido,

provocando o enfraquecimento do bloco.

“A capilaridade traduz a capacidade do material saturar-se em água por

forças de sucção.” (FARIA, 2004, apud ABREU, 2013). Rato (2006) afirma que

a absorção inicial de água é feita por capilaridade, podendo ocorrer isoladamente

ou em conjunto com a ação do vento. O autor comenta que a ascensão de água por

capilaridade encontra-se intimamente ligada à estrutura porosa do material. Todos

os materiais apresentam uma determinada estrutura porosa, com poros de maior

ou menor dimensão, quando um material é colocado em contato com a água, os

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seus poros superficiais ficam cobertos e, obedecendo ao equilíbrio hidrostático, a

água é absorvida por estes até atingir o equilíbrio. Dependendo da dimensão dos

poros, essa ascensão poderá ser maior ou menor em altura, sendo que, em poros

de menores dimensões, a água tende a atingir alturas mais elevadas. A ocorrência

da ascensão capilar dá origem a inúmeras patologias que podem ser mais graves

quando acompanhada pelo transporte de sais (sulfatos, cloretos e nitratos).

Outro mecanismo comum de deterioração é a ação abrasiva na superfície do

bloco provocado pela chuva (KERALI, 2001), ocorrendo com maior intensidade

em regiões com chuvas frequentes e intensas, como as encontradas nas regiões

tropicais. Quando a água da chuva atinge a face do BTC, a gota age retirando as

partículas fracas da superfície, além de criar um ponto de erosão. É estimado que

75% da energia da gota de água é dissipada no impacto (ELLISON, 1944;

GOLDSMITH et al., 1998, apud KERALI, 2001). A erosividade depende do

estado das ligações das partículas da superfície do bloco, da rugosidade da

superfície e das características da chuva (tamanho da gota, velocidade e forma,

duração da tempestade e velocidade do vento). Este processo de degradação é

irreversível e seus efeitos são facilmente observados, como desgaste da superfície

e redução de volume provocados pela perda de massa. Efeitos indiretos da erosão

incluem o enfraquecimento da superfície, perda da resistência à compressão,

perda de rigidez, densidade e aumento da permeabilidade (KERALI, 2001).

2.2.2. Deterioração relacionado à temperatura

Os blocos de terra estão sujeitos a variações regulares de temperatura, com

picos de temperatura no meio do dia, provocando dilatações e, no meio da noite,

gerando contrações. Estas variações de temperatura podem causar mudanças

reversíveis e irreversíveis nas propriedades físicas e químicas dos blocos,

influenciando em sua durabilidade, podendo ser de duas maneiras: expansão e

contração dos blocos, e; retração exógena e endógena.

A expansão e contração dos blocos, devido a variação de temperatura, é

decorrente das propriedades dos materiais que o compõe (HOUBEN e

GUILLAUD, 1994). A deterioração é resultado da tensão induzida no bloco. Em

altas temperaturas, um bloco pode facilmente se expandir, porém, esta expansão

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pode ser restringida por outros blocos, bem como pela argamassa de

assentamento. A expansão do bloco pode gerar significantes tensões internas

(compressão e tração). Como os blocos são possuem boa resistência à tração,

podem ocorrer o aparecimento de fissuras, que facilitam a entrada de umidade no

bloco. Durante a noite ocorre o inverso, contrações ocorrem provocando tensões

internas e possíveis fissuras. A ocorrência continua e cíclica de expansão e

contração pode acelerar o processo de degradação do bloco (TORRACA, 1988

apud KERALI, 2001).

A retração por secagem do BTC está associada com as temperaturas

elevadas do ambiente. Essas temperaturas elevadas podem causar alterações

dimensionais no bloco, resultando numa redução do seu volume. As tensões

internas provocadas por essa retração podem criar e/ou aumentar o número de

fissuras. SALES (2006) comenta que a retração em misturas à base de cimento é,

principalmente, um conjunto de efeitos do complexo sistema de secagem, e pode-

se dar tanto por perda de água para o meio externo, podendo ser chamada de

secagem exógena, quanto por adsorção da água para formação de produtos de

hidratação do cimento, a secagem endógena. Kerali (2001) explica que para o

BTC existem dois mecanismos diferentes de retração, o primeiro é decorrente da

saída da água através dos poros capilares e o segundo é provocado pela saída da

água presente na fração argila e endurecimento da pasta de cimento. O autor

comenta que a deterioração relacionada com a temperatura no BTC afeta as

seguintes propriedades do bloco: forma, dimensões, resistência, dureza, rigidez,

permeabilidade, fragilidade e aparência.

2.2.3. Deterioração relacionado à agentes químicos

A deterioração do BTC pode também ocorrer por efeitos da atividade

química. Os blocos são compostos, em geral, por solo (95%) e o restante por

cimento (5%). Este solo contém grandes quantidades de minerais e contaminantes

(LUNT, 1980, apud KERALI, 2001), algumas dessas substâncias podem

permanecer dormentes e estáveis quando não estão em contato ativo com

elementos ambientais (água da chuva, altas temperaturas, umidade relativa do ar,

gases), contrário ao solo, o cimento Portland apresenta grandes quantidades de

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substancias químicas instáveis. A presença de umidade e variação de temperatura

podem iniciar um processo de deterioração química, os mecanismos de

degradação podem ser: lixiviação (argila e hidróxido de cálcio); formação de

produtos expansivos (capazes de gerar grandes tensões internas), e; decomposição

direta (pasta de cimento).

A lixiviação é um fenômeno que envolve a lavagem de substâncias solúveis

(JACKSON e DHIR, 1996, apud KERALI, 2001). As substâncias solúveis

presentes no BTC, são o hidróxido de cálcio e a fração de argila não estabilizadas

ou parcialmente estabilizada (HOUBEN e GUILLAUD, 1994).

Segundo Neville (1995 apud KERALI, 2001), o hidróxido de cálcio é

conhecido por facilmente se dissolver em água. O processo de dissolução é

irreversível e possui como catalisador as temperaturas elevadas e a presença de

dióxido de carbono, assim, o hidróxido de cálcio pode ser removido pelo fluxo de

água no BTC (absorção por capilaridade). O fenômeno da lixiviação do hidróxido

de cálcio também é citado em trabalhos de concreto, não há nenhuma razão

justificável, esperar que ocorrências semelhantes não aconteçam ao BTC

(KERALI, 2001).

Argilas não estabilizadas são facilmente encontradas em BTC (HOUBEN e

GUILLAUD, 1994). Devido à sua finura e área de superfície específica elevada, o

argilomineral pode impedir o processo de estabilização do aglomerante, como

absorver a água para a hidratação do cimento. A argila pode também estar

presente na superfície das frações de areia, inibindo a ligação do cimento com

estas partículas (KERALI, 2001). Dependendo do tipo de argilomineral presente,

existe uma relação diferente com a água. Argilas do tipo caulinita são mais

estáveis em água, em contraposição, o grupo das esmectitas absorvem e perdem

água com grande facilidade (HOUBEN e GUILLAUD, 1994). O inchamento do

argilomineral é conhecido por auxiliar no mecanismo de dispersão. Argila

dispersa num bloco pode ser facilmente retirada através do fluxo de água nos

poros e capilares do BTC.

O efeito combinado da lixiviação do hidróxido de cálcio e da argila não

estabilizada, podem provocar o aumento da porosidade de um material

(NEVILLE, 1995 apud KERALI, 2001). O aumento da porosidade combinado

com a ação da água (absorção e capilaridade) tornam o bloco mais vulnerável ao

enfraquecimento de sua superfície com redução de volume provocados pela perda

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de massa, propiciando a perda da resistência a compressão, rigidez, densidade e

aumento da permeabilidade.

A formação de produtos expansivos ocorrem pela presença de sais solúveis

higroscópios, entre eles: cloretos, sulfatos e nitratos. Os sais reagem com a água e

os produtos de hidratação do cimento se cristalizando, na superfície ou no interior

do elemento de construção, provocando eflorescências ou criptoflorescências

(KEEFE, 2005), essa reação provoca ruptura e desagregação do material, uma vez

que, os sais aumentam de volume (expandem), gerando a diminuição da

resistência mecânica do material, o aumento de microfissura (microcanais) de

penetração de água e infiltração por absorção capilar (IPHAN, 2000).

2.3. Estabilização do Solo

A estabilização do solo compreende todos os processos naturais e artificiais

que objetivam melhorar características como resistência, durabilidade, e outras,

bem como garantir a manutenção destas melhorias no tempo de vida útil das obras

de Engenharia. Houben e Guillaud (1994) definem que a estabilização implica na

modificação das propriedades solo-água, obtendo propriedades duradouras

compatíveis com uma aplicação particular. Conforme Inglês e Metcalf (1972, apud

SILVA, 2007), os princípios que regem a estabilização dos solos tendem a conferir ao

produto final uma melhor estabilidade dimensional, aumento de resistência mecânica

para patamares definidos pela utilização, diminuição da permeabilidade, controle da

fissuração por retração devido à secagem, resistência à erosão e abrasão superficial e,

consequentemente, aumento da durabilidade do material.

A estabilização é um problema complexo, com número considerável de

parâmetros envolvidos, como as propriedades do solo, a melhoria que se deseja

realizar, os custos que envolvem a estabilização, a técnica construtiva, o sistema

de construção adotado, a interação fibra-matriz no caso de solos reforçados, além

de custos para sua manutenção. A estabilização pode ser do tipo mecânico, físico,

químico, elétrico ou térmico.

O uso de produtos e processos de estabilização em construções de terra, com

o intuito de melhorar sua resistência e durabilidade, é antigo. Talvez um dos

materiais pioneiros utilizados no Brasil, com esta finalidade, foi o óleo de baleia.

Embora exista uma crença sólida de que o óleo garante a resistência da argamassa

DBD



de cal na construção colonial, Katinski (1994, apud PARDAL, 2010) afirma não

haver comprovação de sua eficácia, nem na experiência, muito menos na literatura

especializada. Alguns pesquisadores julgam que não se utilizava o óleo (utilizado

principalmente para iluminação), mas sua borra (resíduo do cozimento da gordura

da baleia). Segundo transcrição de Vieira (1920, apud PARDAL, 2010) “os

antigos construtores serviam-se dessa borra (gala-gala) ligada à cal do Reino

para as edificações, e é por isso que nas demolições de antigos edifícios é preciso

muitas vezes empregar a dinamite”. Contudo, em algumas especificações de obras

dos séculos XVI a XIX, vê-se que o óleo era indicado para construções que

estavam em contato com água (obras próximas ao mar).

Quanto ao real uso do óleo de baleia, existe ainda outra teoria. Sendo a

comercialização do óleo (material combustível) uma das principais atividades

econômicas da época, não seria equivocado admitir que o capital gerado pela

venda do óleo fosse investido em construções residenciais e comerciais,

aquecendo o mercado imobiliário. Assim, não seria errôneo afirmar que estas

construções foram feitas com óleo de baleia (construídas com a comercialização

do óleo). Se o óleo de baleia foi certamente usado, como material aglutinante ou

somente como hidrorepelente, fica a dúvida se foi utilizado na forma pura, sob a

forma residual (borra), ou sob ambas as formas (PARDAL, 2010).

Os solos dos cupinzeiros também demonstram ser adequados para a

construção com terra, registros indicam seu uso na agricultura desde tempos

remotos, melhorando o pH do solo incluindo o aumento da quantidade de matéria

orgânica e nutrientes. Na Engenharia Civil e Arquitetura, o solo do cupinzeiro

melhora as propriedades mecânicas, apresentando maior plasticidade quando

comparado a argila comum (ALBUQUERQUE et al., 2008).

Millogo et al. (2011) investigaram a mineralogia, as características

microestruturais e físicas (granulometria, limites de Attemberg, porosidade,

retração, resistência a compressão e flexão) do solo de cupinzeiros, constatando

que a porosidade e resistência mecânica do solo são comparáveis à resistência de

solos para uso em construções com terra (adobe). Nas comparações entre a

resistência mecânica, observaram que o solo dos cupinzeiros são tão resistentes,

quanto os solos estabilizados com cimento. Na avaliação, a retração linear foi

menor que 5%. Esta limitada retração deve-se à presença significativa de filler

(principalmente quartzo) e pela ausência de argilominerais expansivos.

DBD



Vertamatti (1986, apud ROLIM, 1999) avaliou a impermeabilidade do solo

tratado com cal, ácido fosfórico e um composto sintético baseado na baba do

cupim (DS-328), na estabilização de solos finos da Amazônia. Corpos de prova

cúbicos (50 x 50 mm) foram moldados e ensaiados. O autor verificou melhorias

na impermeabilização somente dos compósitos estabilizados com DS-328.

Vaillant (1995) estudou os efeitos da adição do DS-328 em matrizes de

terra, em dosagens e energia de compactação variada. O autor observou que nos

parâmetros de compactação (teor de umidade e massa especifica aparente seca)

não houve alterações significativas, concluindo que o aumento da resistência se

deve principalmente ao tipo de solo, ao tipo de aglomerante adicionado (cimento,

cal, etc) e ao tempo de cura.

Quanto ao uso de resíduos agrícolas, Achenza e Fenu (2006) utilizaram o

resíduo da beterraba e tomate obtidos na produção de açúcar e suco de tomate,

respectivamente. Os autores observaram a redução da porosidade dos corpos de

prova, constatando a modificação das dimensões dos poros, tornando-os menores.

Testes de imersão demonstraram que o solo estabilizado permaneceu estável após

8 dias, ao contrário dos corpos de prova de referência, que se desagregaram

rapidamente. Nos ensaios de absorção por capilaridade, o solo não estabilizado

saturaram em 1 dia e 5 horas, enquanto os espécimes estabilizados com polímeros

demoraram 10 dias. Quanto à resistência mecânica, os autores demonstraram o

aumento significativo da resistência à compressão simples (75%) em comparação

aos corpos de prova não estabilizados.

No uso de materiais poliméricos sintéticos na estabilização de matrizes de

terra, Atzeni et al. (2008) utilizaram como estabilizante dois tipos de cimento

hidráulico, a cal hidratada e dois polímeros (látex acrílico e uma solução de

naftaleno sulfonato). Os resultados demonstraram um aumento da retração para os

estabilizantes orgânicos, porém um acréscimo na resistência à compressão

simples. Os autores concluíram que contrariamente ao que é assumido, a

utilização de cimento e cal melhoraram a estabilidade dimensional dos elementos,

porém não melhoraram sua resistência mecânica e os estabilizantes poliméricos

melhoram a resistência a abrasão em comparação aos estabilizantes hidráulicos,

em decorrência de resistirem melhor à abrasão.

Gutiérrez e Jimenéz (2010) adicionaram mucilagem da Palma (Opuntia

fícus-indica) e pneu triturado em BTC. Os espécimes foram moldados com solo,

DBD



cimento, pneu triturado (5-20%) e solução aquosa de palma (0-50%). Os

resultados indicam que os corpos de prova com adição de 30% de concentração de

mucilagem apresentam melhor resistência à compressão simples em comparação

aos exemplares de referência. Quanto à durabilidade, observou-se a redução nos

índices de absorção d’água dos espécimes com adição de palma, redução de

5,83% e 4,1% para adições de 10% e 15%, respectivamente. Os autores notaram

um aumento de 14,97% na resistência à compressão simples dos corpos de prova

com adição de 15% de pneu.

Estes exemplos demonstram a variedade de aglomerantes utilizados na

estabilização do solo. Para a utilização em construções de ambiências rurais ou

moradias habitacionais, o solo estabilizado deve resistir às solicitações

empregadas e à ações de intempéries. Uma breve descrição será feita sobre a

estabilização mecânica, a física e a química, por serem utilizadas de forma mais

corrente, e por fazerem parte do escopo desta pesquisa.

2.4. Estabilização Mecânica

Na estabilização mecânica, as melhorias no comportamento do solo

originam-se de mudanças em seu sistema trifásico (grão/água/ar) através da

aplicação de carregamento (compactação), podendo ser de natureza estática,

quasi-estática e/ou dinâmica. O método de estabilização aumenta a densidade do

solo, melhorando sua resistência e durabilidade pela redução dos vazios da

mistura. A redução dos poros também inibe a percolação da água e a erosão

provocada pela mesma (HOUBEN e GUILLAUD, 1994). O grau de compactação,

no entanto, é influenciado pelo tipo de solo, o teor de umidade durante a

compactação e o esforço de compressão aplicado (TADEGE, 2007).

Proctor, em 1933, apresentou estudos que fundamentaram um dos mais

importantes princípios da Mecânica dos Solos, estabelecendo que a densidade de

um solo depende da quantidade de água durante o processo de compactação. Para

uma mesma energia de compactação, ao ser adicionada água ao solo, observa-se o

crescimento da densidade seca até certo ponto, denominado de ponto de “umidade

ótima”. A partir da umidade ótima, a água adicionada proporciona o decréscimo

DBD



da densidade seca, pois o excesso de água finda por absorver a energia de

compactação, alterando a estrutura do solo (GRANDE, 2003).

A busca por métodos de ensaios capazes de representar, em laboratório, as

condições de campo, tem motivado pesquisadores a testar outros métodos para

obtenção do teor de umidade ótima dos solos. Reddy e Gupta (2005) afirmam que

as máquinas manuais utilizadas para a produção do BTC, através de sistemas de

alavanca, aplicam um carregamento quasi-estático, então a densidade seca

máxima e a umidade ótima do solo não podem ser baseadas somente pelo ensaio

de Proctor. Barbosa et al. (1997) indicam que pequenas variações na umidade de

moldagem podem conduzir a significativas mudanças na densidade seca máxima

e, consequentemente, na resistência de blocos de terra, ratificando que o ideal é

que se use a umidade ótima determinada pelo ensaio de compactação quasi-

estática.

Mesbah et al. (1999) demonstraram um método de compactação quasi-

estático, que permite a avaliação da umidade ótima, entre outros parâmetros, em

substituição ao ensaio de Proctor, para a manufatura de blocos de terra. O método

de produção de corpos de prova sugere a moldagem de amostras cilíndricas,

capazes de serem ensaiadas por procedimentos comuns a espécimes de argamassa

e concreto, a exemplo dos ensaios de compressão simples e compressão diametral,

além dos modelos serem representativos de blocos de terra comprimida.

2.5. Estabilização Química

A estabilização química dos solos refere-se às alterações produzidas em sua

massa pela introdução de uma quantidade de aglomerantes. Quando utilizada para

solos arenosos visa principalmente melhorar sua resistência ao cisalhamento

(causado pelo atrito produzido pelo contato das superfícies das partículas) por

meio de adição de pequenas quantidades de ligantes nos pontos de contato dos

grãos (HOUBEN e GUILLAUD, 1994). Dentre os aglomerantes, cita-se o

cimento Portland, cal, materiais betuminosos e certas resinas.

O estabilizante químico mais utilizado é o cimento Portland, sua ação no

solo se dá precisamente da mesma maneira que no concreto. A reação com a água

forma um gel coloidal cimentício insolúvel, capaz de dispersar-se e preencher os

DBD



poros, endurecendo para formar uma matriz contínua de melhor resistência, que

envolve as partículas de solo, unindo-as (COOK e SPENCE, 1983).

Uma outra forma de estabilização química é a adição de minerais

denominados pozolanas. Estas adições minerais possuem alguma sílica e alumínio

em forma amorfa que, na presença da água, podem combinar-se quimicamente

com a cal, para formar compostos semelhantes aos silicatos e aluminatos de cálcio

hidratado. Cimentos alternativos, como apontado por Savastano (2001), podem

ser adequados para substituir, em parte ou totalmente, o cimento Portland,

trazendo como vantagem a diminuição dos processo de extração dos minérios

(calcário e argila) para produção do clínquer (produto base do cimento),

promovendo economia energética e, consequentemente, redução de custos de

produção, além de destinar uma imensa quantidade destes rejeitos industriais e

agroindustriais. Cabe mencionar que, para a utilização destes resíduos no solo, é

necessário que haja quantidade de cal disponível na mistura para que as reações de

estabilização aconteçam. Dessa maneira, se faz necessária a adição complementar

de cimento ou cal.

Os benefícios obtidos na adição de pozolanas são conhecidos pelos gregos

desde 400 a.C. e, subsequentemente, pelos romanos. É interessante notar que o

desenvolvimento do cimento hidráulico se baseia na mistura de cal e pozolanas, e

conduziu a mudanças radicais durante a era de construção romana. O aumento da

resistência das misturas cal e pozolanas, das suas propriedades hidráulicas e a boa

resistência à água do mar, permitiram, não só a construção de arcos, cúpulas e

demais estruturas marinhas, mas também de tanques e aquedutos (COOK e

SPENCE, 1983).

Segundo Papadikis e Venuat (1968, apud SOUZA e DAL MOLIN, 2002),

os romanos utilizavam um material pozolânico proveniente da moagem de telhas

e de tijolos cerâmicos, em locais onde não havia a disponibilidade de cinzas

vulcânicas. Para que a argila caulinítica possa desenvolver a atividade pozolânica,

existe a necessidade que a mesma sofra processo de calcinação, em temperaturas

entre 500 e 800ºC, e posterior moagem, visando diminuir sua granulometria. Tem-

se uma excelente atividade pozolânica, quando o processo de moagem reduz o

tamanho das partículas a valores inferiores a 5µm. Esta nova configuração é

denominada, por alguns autores, como metacaulim de alta reatividade (MCAR).

DBD



Nóbrega et al. (2005) estudou a utilização da mistura cal-caulim calcinado e

cal-metacaulim em argamassas, analisando a resistência a compressão da mistura

aos 7 e 28 dias. Os estudos demonstraram que a melhor proporção da mistura é

obtida em 50%-50%. Observou-se, também, o aumento dos tempos de início e

final de pega. Os autores verificaram a queda da resistência a compressão com o

aumento da proporção em peso de areia (1:3 para 1:7) e concluíram que a

utilização deste tipo de estabilizante em substituição ao cimento não foi suficiente

para atingir valores de resistência à compressão do cimento Portland.

A casca de arroz é o resíduo vegetal que mais produz cinzas quando

queimada. Essas cinzas, por serem compostas basicamente de sílica, podem ser

utilizadas como matéria-prima na elaboração de diversos materiais, em diferentes

ramos industriais, tais como o da construção civil, da cerâmica e do vidro. Como a

cinza contém alto teor de sílica (> 92%), isto a torna um resíduo valorizado. No

entanto, essa cinza só terá alto valor econômico, se possuir alta qualidade, que é

mensurada pela alta superfície específica, tamanho e pureza da partícula. A sílica

é uma combinação de silício e oxigênio na forma SiO2. A cinza da casca de arroz

(CCA) pode conter até 15% em peso de carbono. Se o aquecimento for promovido

com a finalidade de eliminar este carbono residual, pode-se obter

aproximadamente 95% de sílica pura com partículas com um tamanho em torno

de 20 µm, gerando assim um produto de maior valor agregado (JAUBERTHIE et

al., 2000).

Prudêncio et al. (2003) comparou a reatividade química das diferentes CCA

com a reatividade química da sílica ativa e da cinza volante, utilizadas como

padrões de referência. Foi possível observar que: as cinzas de casca de arroz

apresentaram maior reatividade que as outras pozolanas estudadas; a reatividade

química das cinzas aumentava com a diminuição do teor de carbono nelas

presentes, e o material obtido poderia ser utilizado, com vistas à produção de

concretos e argamassas, à base de cimento Portland.

Sugita et al. (1999), estudando a cinza da casca do arroz, concluiu que este é

um resíduo de comprovada atividade pozolânica e que o mesmo pode melhorar a

resistência do compósito, além de inibir qualquer ataque ácido e carbonatação.

Isso pelo fato da CCA permitir a formação de C-S-H gel e reduzir a quantidade de

portlandita, devido a sua reação com Ca(OH)2, subproduto da hidratação do

cimento Portland.

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Paula et al. (2009) avaliaram, através de ensaios físicos e mecânicos, o uso

da cinza do bagaço da cana-de-açúcar como material de substituição parcial do

cimento. Os índices de atividade pozolânica comprovaram a reatividade do

resíduo. Do ponto de vista da resistência à compressão, argamassas com teores

entre 0 e 30% indicaram a possibilidade de substituição de até 20% do cimento

pela cinza, sem prejuízo à resistência.

Freitas (1996 apud VALENCIANO, 1999) estudou as cinzas resultantes da

queima do bagaço de cana em mistura com solo-cimento, visando à obtenção de

tijolos para uso em construção civil. Os tijolos foram confeccionados com traços

1:0:12, 1:1:11, 1:2:10, 1:3:9 e 1:4:8 (cimento, cinza e solo), em volume. A autora

observa que a adição de cinza foi satisfatória em todos os traços estudados,

atentando ao fato de que a adição excessiva de cinza no solo provoca decréscimos

nas propriedades mecânicas do material.

Silva e Akasaki (2000) utilizaram a casca de arroz, o pó de serra e o bagaço

de cana-de-açúcar (5, 15 e 30%) na produção de blocos de terra, tendo como

objetivo encontrar os teores máximos de resíduos a serem incorporados sem o

comprometimento das qualidades mecânicas do tijolo. Os resíduos passaram por

tratamento de lavagem em água quente e o teor de cal foi de 10%. Os corpos de

prova foram submetidos aos ensaios de resistência à compressão simples e

absorção de água. Os resultados demonstraram que a introdução de resíduos

agroindustriais nos tijolos de solo-cal afeta negativamente suas propriedades

mecânicas. Os autores observaram o decréscimo da resistência à compressão

simples e um aumento da taxa de absorção de água.

Valenciano (1999) empregou cinzas de bagaço de cana-de-açúcar na

produção de argamassas e estabilização de solo. A autora observou uma acentuada

redução na resistência à compressão simples, provavelmente devido a baixa

atividade pozolânica associada às condições de calcinação, contudo, não foram

realizados ensaios para medição da atividade pozolânica da cinza.

DBD



2.5.1 Cimento

O estabilizante químico mais utilizado na produção do BTC é o cimento.

Handy (1958, apud GRANDE, 2003) e Cook e Spence (1983) também

observaram a formação de um gel coloidal, descrevendo que na interface do grão

de solo ocorre uma combinação de ligações mecânicas com as superfícies

minerais, que apresentam certa rugosidade, somadas às ligações químicas dessa

interface. Quando ocorre a formação do CH, os íons de cálcio encontram-se

disponíveis na mistura e estes se associam à superfície dos argilominerais que

possuem capacidade de troca de cátions. A troca de cátions dos argilominerais

presentes por íons de cálcio provenientes da hidratação do cimento torna o solo

mais granular, a adesividade é reduzida e a sensibilidade à variação de umidade e

variação volumétrica se tornam menores (MILANI, 2005).

Walker (1995) observou o decréscimo da resistência à compressão simples e

aumento do índice de plasticidade, concomitante a redução da quantidade de

cimento. A redução da resistência, devido à presença de argila, foi mais evidente

em solos com plasticidade entre 15% e 25%. Embora o cimento reaja,

estabilizando minerais argilosos, a resistência da estrutura coloidal/cimento é

significativamente mais fraca do que a estrutura granular/cimento.

Em Bahar et al. (2004) e Kenai et al. (2006), a adição de cimento, em

matrizes de solo, reduziu sua permeabilidade. Isto demonstra que a estabilização

química conduz a uma melhor resistência mecânica e menor permeabilidade,

proporcionando uma maior durabilidade. Os autores ainda observaram um

significativo decréscimo da retração, entre 20 e 44%, para solos estabilizados com

6 e 10% de cimento, respectivamente.

Pinto (2008), analisando a influência da estabilização química nas matrizes

de solo, observou o expressivo acréscimo de rigidez e resistência final conforme

houve a adição de cimento. Os espécimes argilosos, em estado seco, apresentaram

resistências últimas superiores aos arenosos, porém, em condição saturada, o

comportamento foi inverso. A redução de resistência para as matrizes argilosas foi

de aproximadamente 58%, compósitos arenosos reduziram em torno de 30% e

compósitos fibrosos (matrizes argilosas e arenosas) tiveram uma redução com

índices médios de 40%. Os dados indicaram que matrizes arenosas, estabilizadas

DBD



com cimento, se comportaram mais satisfatoriamente à ação da água que as

matrizes argilosas, por sofrer menor influência da saturação.

2.5.2 Polímero - Acetato de Polivinila (PVA)

Acetato de polivinila (PVA) é um polímero sintético, preparado pela

polimerização do acetato de vinila. O PVA é vendido como uma emulsão em

água, como um adesivo para materiais porosos como madeira, papel, tecido e

cerâmicas. O uso do PVA já tem sido documentado como uma solução eficaz para

a estabilização de solo, principalmente contra agentes erosivos, como o vento e a

chuva.

O uso do PVA para estabilização de solo para a agricultura foi tema de

estudo de Carr e Greenland (1975). Emulsões de PVA foram adicionadas em

frações de 0.03 e 0.12%, por peso, em um solo arenoso. O tratamento com as

emulsões aumentaram a estabilidade dos agregados, melhorando a firmeza das

espécies vegetais plantadas (erva castelhana, tomate e cevada).

Gabriels e Boodt (1975) estudaram a redução da erosão de solo tratado com

emulsões poliméricas (Poliacrilamida, PVA e emulsão asfáltica). O tratamento foi

aplicado por dispersão das emulsões sobre o solo siltoso. Ensaios de simulação de

chuva (rainfall), aplicado por 1 hora, avaliaram a resistência à ação da água das

superfícies tratadas. Em todos os casos estudados, observou-se a redução da

erosão.

Siddiqi e Moore (1981) estudaram a aplicação de resinas poliméricas em

solos não coesivos, com o objetivo de aumentar sua resistência a erosão, causada

pelo vento e água. A resistência a erosão, compressão simples e permeabilidade

foram analisadas. O solo que recebeu o tratamento com PVA demonstrou-se

sensível à ação da água, não apresentando uma boa performance em comparação

aos outros polímeros.

Kukal et al. (2007) avaliaram os efeitos da adição de PVA para a redução da

erosão de tipos de solo arenosos distintos (solo erodido, floresta, agricultura e

gramado). O ensaio para determinação da durabilidade foi o de gotejamento. Os

autores observaram que a estabilidade ao gotejamento foi menor em solos

erodidos, seguido por solos de agricultura, floresta e gramado, constatando,

DBD



também, que os agregados menores são mais estáveis que os maiores. A

estabilidade ao gotejamento de solos com agregados entre 2-5 e 5-10 mm,

aumentou 40% com adições 0,05% de PVA. A adição de 0,1 e 0,2% de PVA

aumentou a resistência ao gotejamento entre 71-73% e 87-88%, respectivamente.

Rolim (1999) avaliou a resistência mecânica (compressão simples e

compressão diametral) e durabilidade (ciclos alternados de molhamento e

secagem) de compósitos solo, cal e “água-de-cola". A “água-de-cola" é um

resíduo resultante da fabricação da cola-branca (PVA). Dois tipos de solo

(argiloso e arenoso) foram tratados com 8% e 15% de “água-de-cola” concentrada

a 5 e 10%, além da adição de 3% de cal. Os resultados indicam que o tratamento

do solo unicamente com “água-de-cola” afetou negativamente o tempo de pega, a

resistência à compressão simples, à compressão diametral e a capacidade de

suporte do solo. A adição de 3% de cal aos solos, resultou em acréscimos da

resistência à compressão simples e do índice CBR-Adaptado, com o aumento do

tempo de pega.

O uso do látex, aplicado em concretos estruturais com agregados reciclados,

foi estudado por Ballista (2003). O autor observou resistência mecânica

equivalente aos concretos contendo agregados naturais e com bom desempenho

em ambientes agressivos e aderência aço-concreto também semelhantes,

demonstrando a potencialidade do uso deste polímero, em matrizes cimentícias.

Ferreira e Moreno (2011) estudaram a aplicação do PVA como cola para

assentamentos de tijolos maciços de solo-cimento. Os autores observaram que o

acetato de polivinila (PVA) provoca alterações nas propriedades da argamassa

fresca e endurecida, proporcionando boa plasticidade, aumento da coesão,

diminuição do módulo de elasticidade, aumento da resistência de aderência e

diminuição da absorção de água, além de aumentar, de duas a três vezes, a

capacidade de deformação na flexão.

2.5.3. Polímero - Resina Poliuretana de Mamona (RPM)

As resinas poliuretanas podem ser derivadas tanto do petróleo como de

fontes renováveis, como os óleos vegetais. Estes óleos podem ser derivados de

vegetais, como a soja, milho, açafrão, girassol, canola, amendoim, mamona e

DBD



outros, como afirma Petrovic (1999, apud SILVA, 2003). O óleo de mamona é

obtido de sua semente, encontrada nas regiões de clima tropical e subtropical,

sendo abundante no Brasil. O desenvolvimento das resinas baseadas neste óleo,

teve origem em meados da década de 1940, segundo Vilar (1993, apud SILVA,

2003). O uso da mamona não é novo, registros indicam que este fruto já era usado

pelos egípcios há pelo menos 4000 anos. Na Grécia antiga, escritos descrevem o

emprego do óleo para iluminação e produção de unguentos. No Brasil, a planta foi

trazida pelos portugueses com a finalidade de utilizar o seu óleo como

combustível.

A mamona é uma espécie vegetal comum em regiões de clima tropical e sua

semente é o seu constituinte principal (Figura 14a). A produção brasileira do óleo

de mamona se concentra na região Nordeste, sendo a Bahia o principal produtor,

com 85% da produção nacional (QUIMICA NOVA, 2010).

Figura 14. (a) Fruto da mamoneira; (b) sementes de mamona (QUIMICA NOVA, 2010)

A mamona é classificada botanicamente pelo nome científico Ricinus

communis, pertencente ao gênero Euphorbia, família Euphobiaceae, classe

Dicotiledonea, ordem Geraneácea, propaga-se através de sementes. Sua semente é

capsular ovóide, achatado, de tamanho variável, com superfície lisa, brilhante e

acinzentada, cujo componente mais abundante é o ácido ricinoleico, conforme

ilustrado na figura 14b (FERREIRA, 1986, apud RODRIGUES, 2005).

Segundo Vilar (2002), o teor de óleo das sementes de mamona varia em

torno de 35 a 55%, sendo o principal ácido graxo da mamona o ácido ricinoléico,

caracterizando-se por sua alta massa molar (928 g/mol) e baixo ponto de fusão. A

b a

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O]nR2COONHR1HNOC[ OHRHO OCNRNCO 21

composição média do teor de ácidos graxos no óleo de mamona é mostrada na

Tabela 1.

Tabela 1. Composição do óleo de mamona (Valores médios em %).

O óleo de mamona é aplicado em diversos segmentos da indústria, dentre os

quais, tintas e isolantes, cosméticos, produtos farmacêuticos, corantes,

desinfetantes, bactericidas, fungicidas, óleos lubrificantes, colas especiais e

adesivos, etc.

Poliuretano (denominado pela sigla PU) é um polímero que compreende

uma cadeia de unidades orgânicas unidas por ligações uretânicas. A polimerização

dos uretanos ocorre quando se faz reagir uma substância - com dois ou mais

isocianatos - com um álcool polifuncional, ou seja, um poliol (QUIMICA NOVA,

2009), conforme demonstrado na equação 1.

(1)

Diisocianato Poliol Poliuretano

A obtenção de poliuretanas a partir de outras fontes vegetais foi tema de

estudo de Lopes (2009), que caracterizou e preparou poliuretanas do óleo de

linhaça (Linum usitatissimun L.) e maracujá (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa

Degener). Os resultados indicaram a potencialidade dos óleos estudados na

síntese de poliuretanos.

Almeida e Ferreira (2006) avaliaram a aplicação da resina poliuretânica

derivada do óleo de mamona como revestimento polimérico para substratos de

concreto na construção civil. As propriedades mecânicas e viscoelásticas foram

estudadas. Os autores concluíram que o intemperismo artificial não ocasionou

mudanças significativas nas propriedades do revestimento polimérico, para o

tempo de exposição analisado.

Composição

Valores médios (%)

Moahkin (1986, apud

QUIMICA NOVA, 2010)

Silvestre Filho (2001, apud

RODRIGUES, 2005)

Ácido ricinoléico 84,0-91,0 89,5

Ácido palmítico 0,9-1,5 1,0

Ácido linoléico 2,9-6,5 4,2

Ácido linolênico -- 0,3

Ácido dihidroxiesteárico 1,4-2,1 0,7

Ácido oléico 3,1-5,9 3,0

Ácido eicosanóico -- 0,3

DBD



Silva et al. (2000) avaliaram as propriedades mecânicas de compósitos

formados por resina poliuretânica e fibras curtas de sisal distribuídas

aleatoriamente. Os compósitos foram feitos com moldagem por compressão,

utilizando-se fibras de sisal sem tratamento e, também, fibras tratadas com

hidróxido de sódio (10%). Os autores observaram um acréscimo gradual das

propriedades mecânicas, em tração e em flexão, com o aumento da fração

volumétrica de fibras.

O uso do RPM na produção de chapas aglomeradas de bambu foi estudado

por Januário (2006). A espécie de bambu escolhida para a pesquisa foi a Bambusa

vulgaris. As chapas apresentaram espessura inferior a 2,4 mm, com 5%, l0% e

15% de resina em relação à massa de bambu. Os corpos-de-prova foram

submetidos a ensaios físicos (controle de espessura, densidade, absorção de água e

inchamento) e mecânicos (arrancamento de parafuso da superfície e do topo,

dureza Janka, compressão longitudinal, flexão estática e tração perpendicular). Os

resultados demonstram que o teor de l0% de resina não diferiu estatisticamente do

teor de 15%, sendo ambos superiores ao teor de 5%.

Carvalho e Calil Junior (2009) analisaram as propriedades mecânicas de

compósitos de tecidos trançados com fibras de sisal. Duas resinas foram estudadas

(RPM e resina epóxi). Os resultados obtidos indicaram desempenho mecânico

compatível entre as duas resinas, atentando para a necessidade de otimizar o

processo de impregnação.

2.6. Estabilização Física

Na estabilização física, as propriedades do solo são alteradas modificando-

se sua textura. Este método consiste basicamente no emprego de um ou mais

materiais, de modo a se enquadrarem dentro de uma determinada especificação,

como, por exemplo, a correção granulométrica ou a adição de fibras (metálicas,

minerais, sintéticas ou vegetais). Desta combinação de materiais, surge um

terceiro produto que agrega as propriedades de suas fases constituintes. A este

novo material dá-se o nome de material compósito. Muitos compósitos têm sido

criados para prover a combinação de características mecânicas como rigidez,

tenacidade e resistência a altas temperaturas, entre outros (SALES, 2006). Em

DBD



geral, materiais compósitos são formados por duas fases, a primeira delas

denominada de fase matriz, a qual agrega a segunda fase, chamada de dispersiva.

A interação entre as fases governará as propriedades dos materiais compósitos,

que por sua vez, é influenciada por características físicas e químicas das fases

constituintes.

As dimensões continentais do território brasileiro, associadas aos diferentes

tipos de clima, relevo e solo, asseguram a presença de uma riquíssima vegetação.

Assim, o uso de fibras naturais de origem vegetal é uma excelente alternativa para

o reforço de materiais compósitos, em razão da enorme variedade de plantas e

frutos fibrosos disponíveis na biodiversidade. Embora existam registros da

inserção de reforço fibroso em elementos de terra no Antigo Egito e em Roma

(AGOPYAN, 1991), pesquisas podem ser consideradas como escassas e ainda

pouco se conhece sobre seus efeitos, em decorrência da variabilidade dos solos e

fibras.

No caso de fibras vegetais, o que se chama habitualmente de fibra é um

conjunto de filamentos individuais, formadas por fibrilas e unidas por espécies

químicas orgânicas não cristalinas, as ligninas e as hemiceluloses. As fibrilas se

orientam em ângulos distintos, unindo-se e formando as diversas camadas que

compõem a macrofibra. Assim, e de forma simplificada, a celulose é um polímero

natural que reforça o material, a cadeia de celulose forma microfibrilas que,

juntamente com a hemicelulose, formam as fibrilas. As fibrilas são assentadas em

várias camadas para construir a estrutura da fibra. As fibras são unidas dentro da

planta por lignina (ARSÈNE et al., 2003). A estrutura de uma microfibra vegetal é

ilustrada na figura 15. Nesse esquema, vê-se a parede primária (P), com cerca de

0,05 m de espessura. A parede secundária é formada por três camadas distintas,

caracterizadas por diferentes alinhamentos das fibrilas. A camada S1 tem entre

0,1m e 0,2 m de espessura, a camada S2 tem de 2 m a 10 m de espessura e a

camada S3, mais interna, tem cerca de 0,1 m de espessura (SMOOK, 1989). Na

região central, uma cavidade denominada lúmen é grande responsável pela

elevada absorção de água e baixa massa específica aparente (GRAM, 1983 apud

PICANÇO, 2005). Na tabela 2 estão descritas algumas das características físicas e

mecânicas de algumas fibras vegetais.

DBD



Figura 15. Estrutura de uma microfibra vegetal (RONG et al., 2001 apud SILVA, 2003)

Tabela 2. Propriedades de fibras vegetais e sintéticas.

Fibra Densidade

(g/cm3)

Alongamento

(%)

Tensão na

ruptura (MPa)

Módulo de

Young (GPa)

Pupunha 1,14 +/- 0,26 1,5 +/- 0,4 26,19 +/- 12,22 19,68 +/- 6,6

(d)

1,3-1,46 -- 21-60 0,55

Algodão(a)

1,5-1,6 7,0-8,0 287-597 5,5-12,6

Juta(a)

1,3 1,5-1,8 393-773 26,5

Rami(a)

-- 3,6-3,8 400-938 61,4-128

Linho(a)

1,5 2,7-3,2 345-1035 27,6

Sisal(a)

1,5 2,0-2,5 511-635 9,4-22

(b)

1,511 4 467,04 13,4

(c)

-- 11-15 80-164 1,46

(d)

1,2-1,45 -- 560 26,0-32,0

Coco(a)

1,2 3,0 175 4,0-6,0

(b)

1,289 32 105,97 1,9

(d)

1,15-1,33 -- 250 4,0-5,0

Carbono(a)

1,4 1,4-1,8 4000 230,0-240,0

Curauá(a)

1,4 4,2 890-4200 50,4

Cana-de-açúcar(b)

1,375 9 212,27 3,6 (a)

Marinelli et al. (2005, apud TEMER, 2010); (b)

Motta et al. (2007); (c)

Athijayamani et al.

(2009); (d)

Hejazi et al. (2012).

Li et al. (2000) comentam que as porcentagens dos constituintes de uma

fibra podem variar segundo a localização da fibra na planta, idade, o tipo de solo,

o clima, processos de extração e de armazenagem, inclusive do período de corte e

beneficiamento da fibra. Todas estas variáveis, segundo Swamy (1990), são

responsáveis pela fragilidade, baixo módulo de elasticidade, alta absorção de

Lúmen Parede secundária S3

Microfibrilas de

celulose cristalina

Região amorfa constituída

principalmente de lignina

e hemicelulose

Parede secundária S2

Parede primária

Parede secundária S1

Ângulo espiral

10 m a 25 m

5 m a 10 m

DBD



água, susceptibilidade ao ataque de fungos e insetos, pouca durabilidade em

ambientes alcalinos e variabilidade de propriedades, até para fibras de mesmo

tipo. Na tabela 3 tem-se a composição química de diversas fibras, podendo-se

observar a variedade da composição das fibras de banana e coco, segundo sua

localização na planta.

A variabilidade influencia diretamente na chamada zona de transição. Essa

zona é a região interfacial entre as duas fases (fibra e matriz), responsável pelo

comportamento do compósito. Sendo uma camada delgada, de 50 a 100 m de

espessura, a zona de transição geralmente é mais fraca que as demais fases, e

contém uma distribuição heterogênea, de diferentes tipos e quantidades de

estruturas sólidas, poros e microfissuras, sendo sujeita a modificações com o

tempo, umidade e temperatura (SAVASTANO e AGOPYAN, 1999).

Tabela 3. Composição de diferentes resíduos em termos de cinzas, hemicelulose, lignina e

celulose, expressa em % massa seca.

Natureza da fibra Lignina Celulose Hemicelulose Extrativos Outros

Folha da bananeira(a)

24,84 25,65 17,04 9,84 22,63

Caule da bananeira(a)

15,07 31,48 14,98 4,46 34,01

Coco (fruto) (a)

46,48 21,46 12,36 8,77 10,93

Folha do Coqueiro(a)

29,70 31,05 19,22 1,74 18,29

Sisal(a)

11 73,11 13,33 1,33 1,23 (b)

26 38,2 26 -- 9,8 (c)

8 - 11 67 - 78 10 - 14,5 -- 4 - 7,5

Curauá(d)

7,5 73,6 9,9 -- 9

Pó de bainha de pupunheira(e) 9,53 30,20 18,33 -- 2,95

Resíduo industrial de algodão(f) 5,27 75,45 8,94 -- 3,35

Palha da bananeira(g) 17,58 48,89 28,02 -- 4,77

Palha do arroz(g) 9,11 29,04 18,04 -- 14,32

(a) Arsèse et al. (2003);

(b) Ramakrishna e Sundararajan (2005);

(c) Silva, A., (2003);

(d) LEÃO et al. (2002, apud PAOLI, 2007);

(e) Farina et al. (2009);

(f) Holtz (2008, apud

FARINA et al., 2009); (g)

Bonatti (2001, apud FARINA et al., 2009).

O acréscimo de resistência à tração de compósitos fibrosos, em comparação

a compósitos sem fibras, é certamente a mais importante propriedade obtida pela

estabilização, como apontado por Houben e Guillaud (1994). Barbosa e Ghavami

(2007) acrescentam que, além do ganho substancial de resistência à tração, a

inserção de fibras de alto ou baixo módulo de elasticidade em matrizes de solo é

capaz de impedir a fissuração durante a secagem, distribuindo as tensões de

retração em toda a massa do material, além de melhorar o comportamento do

material pós-fissuração, dando-lhe ductilidade e capacidade de absorver energia.

DBD



Ghavami et al. (1999), investigando a introdução de fibras vegetais (sisal e

coco) em matrizes de solo, observaram que o reforço fibroso acresceu a

capacidade de absorção de energia dos compósitos. A explicação dada pelos

autores fundamenta-se na redistribuição das forças internas do solo para as fibras,

mencionando que as fibras trabalham juntamente com o solo, observando que em

grande parte, houve o arrancamento das fibras. O aumento da capacidade de

resistência pós-fissuração em matrizes de solo também foi observado nos estudos

de Yetin et al. (2008), Bouhicha et al. (2005), Segetin et al. (2007), Prabakar e

Sridharb (2002), Pinto (2008), entre outros.

Bouhicha et al. (2005), analisando a adição da fibra da palha da cevada em

matrizes de solo, observaram um acréscimo de resistência à compressão de 10 a

20% para adições até 1,5% de fibras, em peso de solo seco, o qual dependeu do

tipo de solo utilizado. A adição de fibras acima de 3,5%, em peso de solo seco,

ocasionou uma queda de resistência de 45%. Galán-Marín et al. (2010) inseriram

pequenas porcentagens (0,25-0,5%), em peso, de fibras animais (lã) em elementos

de terra. As fibras com cerca de 10 mm foram dispostas aleatoriamente. A

densidade dos espécimes manteve-se em torno de 1.80 g/cm3 e os ensaios

realizados foram os de compressão simples e flexão em 3 pontos (velocidade de

ensaio de 0,5 MPa/s). Um dos benefícios apontados pelos autores foi a ausência

de fissuras de retração devido a adição das fibras. Foi observado, também, o

comportamento tenaz da matriz com adição de fibras, devido à redistribuição das

forças internas da matriz de solo para as fibras. Após a ruptura, os corpos de prova

com fibras se mantiveram inteiros em contraposição ao espécime sem fibras.

Yetgin et al. (2008) estudaram a influência da adição de fibras em 5 tipos

diferentes de solo, observando, em relação à trabalhabilidade, que à medida que se

acrescentaram fibras vegetais ouve a necessidade de se aumentar a quantidade de

água, em razão das propriedades higroscópicas das fibras. Porém, o aumento da

quantidade de água ocasionou o decréscimo da densidade e, consequentemente, da

resistência dos adobes. Os solos arenosos com maiores quantidades de fibras

mostraram mais frágeis (quebradiços). A taxa de retração aumentou

concomitantemente ao aumento de argila e água, observando-se o decréscimo da

taxa de retração com o aumento da fração volumétrica de fibras, concluindo que o

máximo de fibras adicionadas aos tijolos deve se restringir a 0,5% do peso do solo

seco.

DBD



2.6.1. Sisal (Agave sisalana)

Li et al. (2000) comentaram que o sisal (Agave sisalana) está entre as fibras

vegetais mais utilizadas no planeta, sendo a principal fibra dura produzida no

mundo, correspondendo a aproximadamente 70% da produção comercial de todas

as fibras desse tipo. No Brasil, o cultivo se concentra na região Nordeste, sendo os

estados da Bahia, Paraíba e Rio Grande do Norte os principais produtores, com

93,5%, 3,5% e 3,0%, respectivamente, da produção nacional.

Atualmente, a fibra beneficiada é destinada à indústria de cordoaria, para

confecção de cordas, cordéis, tapetes, capachos, etc., sendo também excelente

matéria prima para a fabricação de celulose, papéis finos e para a indústria

farmacêutica. Uma planta produz cerca de 200-250 folhas e cada uma contém

cerca de 1000-1200 feixes de fibras, compostos por 4% de fibras, 8% de matéria

seca e aproximadamente 90% de água. O processo de beneficiamento da fibra de

sisal, em sua quase totalidade, ainda é feito com a máquina desfibradora

paraibana, conhecida por problemas de mutilação causados aos seus operadores.

O desfibramento deve ser feito logo após a colheita, quando a folha é golpeada e,

por raspagem, elimina-se a polpa que envolve as fibras. Uma máquina operada

por dois homens pode beneficiar 6.000 folhas ao dia, cerca de 90 a 120 kg de

fibras (IBICT, 2007). As figuras 16a, b apresentam imagens em microscopia

eletrônica de varredura da morfologia interna da fibra de sisal.

Figura 16. Microscopia eletrônica de varredura da morfologia interna da fibra de sisal

(ANDRADE et al., 2007).

100 μm 50 μm

a) b)

DBD



Sisal e coco foram estudados por Ghavami et al. (1999), que inseriram 4%

de fibras, em peso de solo seco. Os autores observaram que as fibras impediram as

fissuras por retração. Toledo Filho et al. (2005), investigando a influência no

comportamento da retração e fluência de compósitos cimentícios reforçados com

fibras vegetais, notaram que a retração é significativamente reduzida pela inclusão

das fibras.

É importante ressaltar que a criação de canais, proporcionada pela adição de

fibras vegetais, conforme explicitado por Toledo Filho (2005) e outros autores, só

ocorre em matrizes que são inicialmente fluidas, como o caso de concretos,

argamassas, etc. No caso do BTC este comportamento não se verifica.

Pinto (2008) avaliou a influência no comportamento mecânico (ensaio de

compressão simples e diametral) e absorção de água por imersão, da inserção de

fibras de sisal e curauá (25 e 35 mm) e frações de 0,5% e 1%, em peso de solo

seco, em matrizes de terra (solo argiloso e arenoso). O autor observou um

aumento de 300% da resistência a compressão simples, das matrizes com fibras

em relação aos corpos de prova de referência (sem fibras). Os ensaios de absorção

de umidade não indicaram aumento da taxa de absorção. A explicação é que a

estabilização mecânica tenha criado tensões internas entre fibra e matriz,

impedindo que as fibras absorvessem água, melhorando a zona de transição.

2.6.2. Pupunha (Bactris gasipaes Kunth)

A pupunheira é uma palmeira da família das palmáceas, nativa dos trópicos

úmidos americanos, cultivada por índios da América Central e Amazônia desde

aproximadamente 1545, porém não se sabe com exatidão a sua origem apesar do

conhecimento de seu uso por índios que ocupavam as regiões quentes desde o

Estado do Pará ao sul do México (CARMO et al., 2003 apud SANTOS, 2007).

Considerada uma arecácea espinhosa, geralmente multicaule, o seu estirpe (caule)

pode atingir 15 m de altura e 18 cm de diâmetro, podendo ter espinhos ou não,

com folhas pinadas e arqueadas (PUPO, 2012). A pupunha é capaz de produzir

frutos (palmitos) entre 18 a 24 meses de idade, tornando-o uma excelente opção

na substituição da extração de palmitos de espécies de palmeiras nativas (Açaí e

DBD



Juçara), que necessitam entre 8 e 10 anos para alcançarem seu estágio maduro. As

figuras 17a,b mostram o palmito beneficiado previamente.

Figura 17. (a) Hastes pré-beneficiadas; (b) Palmito preparado para o comércio (TEMER,

2010).

O palmito (massa mole com baixo teor de fibras) é envolvida por uma

camada semi-fibrosa (Figura 18a), representado de 25 a 30% do peso, e esta é

protegida por uma camada externa fibrosa (Figura 18b) que equivale a 30% do

seu peso. Segundo Rosolen (2010), a quantidade de resíduo gerado do

beneficiamento do palmito equivale a 80-90% do peso bruto. Uma haste de 4kg

gera, aproximadamente, 3,5 kg de resíduos. Parte destes resíduos são utilizados

como adubo, a parte menos fibrosa é usada como alimento de gado e outros

animais e o restante é simplesmente deixado sobre o solo para a decomposição. O

processo de degradação é lento, em decorrência da grande presença de fibras,

conforme mencionado por Seben et al. (2011, apud PUPO, 2012).

Figura 18. (a) Resíduo da camadas externa do beneficiamento do palmito; (b) Resíduo da

camadas interna - semi-fibrosa (TEMER, 2010).

b a

b a

DBD



Como solução aos problemas gerados pela simples deposição no solo dos

resíduos do beneficiamento do palmito, inúmeras pesquisas tem sido

desenvolvidas buscando alternativa para aplicação das fibras naturais que

compõem este resíduo. Bacellar e d'Almeida (2009) estudaram o comportamento

mecânico do estirpe (caule) da pupunha. Ensaios de resistência a flexão (três

pontos), compressão simples e abrasão, indicam a potencialidade do uso das

laminas de pupunha na construção de painéis e móveis, por apresentar níveis de

resistência próximas a madeiras duras como o Jatobá e a Maçaranduba.

Fontan Jr. et al. (2010) estudaram a aplicação das fibras de pupunheira na

forma de tramas bidimensionais, em compósitos de resina poliéster insaturado

com fibra de vidro, e avaliaram o efeito dessa aplicação no desempenho

mecânico, na degradação térmica e na taxa de absorção de água. Os autores

observaram que, em relação à tração, o desempenho mecânico não foi

comprometido ao adicionar as fibras de pupunheira. Os resultados de resistência

sob impacto, indicaram um aumento de 94% no desempenho do compósito

contendo 19% de fibra natural, em relação ao que continha apenas a fibra de vidro

como reforço.

Farina et al. (2012) observaram os efeitos de diferentes proporções de fibras

da pupunheira, na forma de trama e manta, no desempenho mecânico de

compósitos com matriz polimérica (poliéster). As frações de fibras foram de 6%,

em peso para tramas e 6 e 10%, em peso para mantas. Ensaios de tração e

absorção de água foram realizados, indicando alterações significativas no módulo

de elasticidade do compósito, além de um acréscimo de 5% no teor de água

absorvido.

Lopes et al. (2012) avaliaram a densidade, absorção de água e umidade de

painéis com resíduos termoplásticos (polipropileno, polietileno e acrilonitrila

butadieno estireno) e as fibras de pupunha. Os autores observaram bons resultados

com 100% de resíduo plástico, 70% de plástico e 30% de fibras e 60% de plástico

com 40% de resíduo da pupunha.

Magalhães et al. (2013) adicionaram fibras de pupunha (20-40%, em peso)

em matriz de polipropileno (PP). Os autores observaram que, com o aumento da

adição de reforço, a resistência à compressão e ao impacto decresceram. Em

contrapartida, a massa especifica e dureza (Shore D) aumentaram com a adição

das fibras, indicando que a fração máxima de inserção deve ser de 30%, em peso.

DBD



Marandi et al. (2008) avaliaram a resistência e ductilidade de compósitos de

matriz de terra reforçado com fibra de palmeira (comprimento de 20 a 40 mm e

fração volumétrica de 0% a 1%, em peso). Os autores observaram o aumento de

resistência à compressão simples, com o aumento da fração volumétrica,

mantendo-se constante o comprimento da fibra. Comportamento análogo se

observou, mantendo-se a fração volumétrica fixa e variando-se o comprimento da

fibra.

Sallehan e Yaacob (2011, apud HEJAZI, 2012) observaram que adições de

3%, em peso, de fibras de palmeira, melhoraram a resistência a compressão de

blocos de terra. Ensaios de absorção por imersão indicaram o aumento da taxa de

absorção com o aumento da fração do reforço fibroso.

Santos et al. (2008) avaliaram o comportamento da fibra de pupunha tratada

e não tratada no reforço de matrizes poliméricas. O tratamento químico foi

realizado com a imersão das fibras em solução de H2O2, NaOH e C3H3N e a

matriz polimérica foi o poliéster. Os resultados dos ensaios de tração não

demonstram diferenças significantes entre os compósitos com fibras tratadas e não

tratadas. Os ensaios de impacto mostraram acréscimo de resistência para os

compósitos com fibras tratadas com H2O2 (10%, em peso).

As fibras de pupunha foram submetidas a um tratamento para a retirada de

impurezas na superfície da fibra, para uma melhor aderência entre fibra e matriz.

Bisanda (2000) aplicou tratamento anti-alcalino para melhorar a zona interfacial

fibra/matriz. Os resultados comprovaram a alta dependência das propriedades

compressivas dos compósitos fibrosos com a rigidez interfacial. As fibras imersas

na matriz, sob carregamento compressivo são susceptíveis a micro-flambagem,

embora a matriz sendo rígida, não dá garantia de um perfeito confinamento da

fibra. A fibra utilizada nos estudos foi o sisal em uma matriz polimérica (epóxi).

Imagens obtidas em Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) ilustram o

resultado do tratamento de lavagem em água corrente e posterior cozimento em

solução química (cinza coada e extrato pirolenhoso), figuras 19a,b. Para obtenção

das imagens utilizou-se um microscópio Zeiss modelo DSM 960 com voltagem de

aceleração do feixe de elétrons de 10 kV e aumento entre 100 e 2000 vezes. Na

análise superficial, foi utilizado o detector de elétrons secundários. O tratamento

pouco contribuiu para a retirada das impurezas.

DBD



Figura 19. (a) Fibra tratada; (b) Fibra sem tratamento (TEMER, 2010).

b a

Impureza

Impureza

Impureza

Impureza

Impureza

DBD


3. Metodologia Experimental

Os ensaios de durabilidade programados para esta tese, foram os ensaios de

absorção por imersão, ensaios de absorção por capilaridade e ensaios de

molhagem e secagem. A influência da estabilização química também foi avaliada

através de ensaios de resistência mecânica (ensaio de compressão simples e tração

por compressão diametral). Inicialmente realizou-se a caracterização física do solo

(granulometria e determinação dos índices de consistência). As fibras de pupunha

e sisal foram caracterizadas física e mecanicamente. As fibras foram inseridas na

mistura solo e resina poliuretana de mamona, e sua influência no comportamento

mecânico (compressão simples e tração por compressão diametral) e durabilidade

(absorção por imersão) foram avaliados. As fibras inseridas possuíam

comprimento de 25 mm e a fração volumétrica foi de 0,5%, em peso do solo seco,

conforme trabalho anterior (PINTO, 2008). Os ensaios foram executados em

corpos de prova cilíndricos (50 x 100 mm).

3.1. Materiais utilizados

Para a produção dos corpos de prova, foi utilizado um solo proveniente do

distrito de Vila de Cava, no município de Nova Iguaçu - Rio de Janeiro. As razões

da escolha do local de extração do solo levaram em conta as necessidades

habitacionais da região e adjacências (Belford Roxo, Duque de Caxias e São João

de Meriti), que formam uma área extremamente pobre no Estado do Rio de

Janeiro.

As fibras de Pupunha (Bactris gasipaes K.) utilizadas nesta pesquisa são

oriundas da fazenda Reserva Botânica das Águas Claras, situada no distrito de

Gaviões, município de Silva Jardim, no Estado do Rio de Janeiro. A plantação de

DBD


Metodologia Experimental

61

pupunha, seguindo o manejo agroecológico e orgânico, é destinada à produção e

comercialização do palmito In natura. As fibras de sisal (Agave sisalana) foram

adquiridas em loja de material de construção. Assim, as condições de

beneficiamento, armazenamento e exposição são desconhecidas.

Quanto às resinas poliméricas, o PVA (Acetato de Polivinila) utilizado foi

comprado em loja de materiais para marcenaria/carpintaria, produto Cascola

Cascorex Extra. Produto na forma polimerizada com teor de sólidos máximo de

47%, contém no máximo 0,3% de acetato de vinila. As propriedades físico-

químicas do produto podem ser consultados na tabela 4.

Tabela 4. Propriedades físico-químicas do produto Cascola Cascorex Extra e Imperveg

UG 132-A.

CA

SC

OL

A C

AS

CO

RE

X E

XT

RA

Densidade: 1,02 g/cm3

Consistência: Fluida

Estado físico: Líquido

Liberação de elementos tóxicos: Isento

Cor: Branca

Odor: Característico

pH: 5

Temperaturas específicas ou

faixas de temperatura nas quais

ocorrem mudanças de estado

físico:

Ponto de ebulição inicial: 100ºC a 1 atm (água)

Ponto de fulgor: não aplicável. Produto não

inflamável

Limites de explosividade

superior/inferior:

Produto não aplicável. Produto não inflamável.

Solubilidade Solúvel em água em qualquer proporção

IMP

ER

VE

G U

G 1

32

-A

Densidade: 1,05 g/cm3

Consistência: Fluida

Liberação de elementos tóxicos: Isento

Tempo de aplicação: 10 a 20 minutos

Secagem ao toque: 50 a 180 minutos, depende da temperatura ambiente

Resistência ao calor: 210°C

Tensão de ruptura à tração: 1,4-2,5 MPa

Deformação admissível: 15-25%

Alongamento de ruptura: 8-50%

Módulo de deformação: 1,8-2,2 MPa

Dureza (Shore D): 55 a 70

A resina poliuretânica, derivada do óleo de mamona (RPM), foi cedida pela

empresa Imperveg ® (produto UG-132-A). Trata-se de um poliuretano bi-

componente, formada pela mistura a frio de um pré-polímero (A) e um poliol (B),

que na reação de polimerização forma uma membrana monolítica, isento de

DBD



62

liberação de vapores tóxicos, resistente a substâncias agressivas (sais, ácidos e

álcalis), impermeável e insolúvel em água. Dados do produto (Tabela 4) seguem

conforme informado pelo fabricante.

O aglomerante utilizado para os corpos de prova de referência foi o CP II F-

32 (cimento Portland com adição de filler calcário), marca Mauá, comercialmente

vendido em lojas de materiais de construção. A água foi proveniente da rede de

abastecimento da cidade do Rio de Janeiro.

3.2. Características físicas, químicas e mineralógicas dos solos

Os ensaios de classificação física dos solos seguiram os procedimentos

adotados pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT).

NBR 7181/1984 – Solo – Análise granulométrica;

NBR 6459/1984 – Solo – Determinação do Limite de Liquidez;

NBR 7180/1984 – Solo – Determinação do Limite de Plasticidade.

Na análise química, foi realizado o ensaio de Capacidade de Troca Catiônica

(CTC) por azul de metileno. O valor obtido do ensaio CTC indicou a presença de

cátions inter-cambiáveis (trocáveis), ligados à superfície basal da argila.

Conhecendo-se a capacidade de troca de cátions do solo, pode-se estimar o tipo de

argilomineral predominante presente na amostra.

Para a confirmação do tipo de argilomineral presente, utilizou-se o recurso

da análise mineralógica por Difratometria de Raios-X (DRX), que consiste

basicamente na incidência de um feixe de Raios-X monocromático na amostra, o

feixe difratado é expresso através de picos que se destacam da linha de base,

registrados num difratograma que relaciona intensidades de difração obtidas em

ângulos 2Ө. A DRX permite identificar todas as fases cristalinas contidas numa

amostra, geralmente com porcentagem em peso não inferior a 1%. O instrumento

utilizado na realização destes ensaios foi um difratômetro de marca SIEMENS,

modelo D5000, que operou com emissão de feixe de radiação de Raios-X,

varrendo a faixa angular (2Ө) de 3º a 80º com passo de 0,02s, tempo de coleta por

passo de 1s e temperatura de 25ºC. Os ensaios foram realizados no Laboratório de

Difração de Raios-X do Departamento de Ciências dos Materiais e Metalurgia da

PUC-Rio.

DBD



63

3.3. Características físicas das fibras vegetais

3.3.1. Beneficiamento das fibras vegetais

As fibras de sisal foram adquiridas em loja de material de construção,

portanto, as particularidades do beneficiamento da fibra são desconhecidos. As

fibras permaneceram ensacadas para evitar absorção de umidade e ataque de

fungos. As fibras de pupunha foram obtidas, passando os resíduos do

beneficiamento do palmito (camada externa e interna) em uma moenda de cana-

de-açúcar (Figura 20a). As fibras foram então lavadas em água corrente para

posterior fervura. Durante o cozimento são adicionados cinzas coadas e extrato

pirolenhoso obtido em olarias da região.

O tratamento com extrato pirolenhoso se baseou no trabalho de Lopes et al.

(2008), que submeteram fibras de sisal a diversos tipos de tratamento (acetilação,

aquecimento e impregnação com extrato pirolenhoso). Os autores ressaltam as

características hidrofóbicas do extrato, evidenciada por sua composição química

rica em compostos orgânicos apolares, provenientes do alcatrão. A função

principal, deste tipo de tratamento alternativo das fibras, é a obstrução dos poros e

lumens dificultando a penetração d'água (LOPES et al., 2008).

Zanetti et al. (2004, apud SCHNITZER et al., 2010) definem o extrato

pirolenhoso como sendo o líquido da condensação da fumaça, produzida durante o

processo de carbonização da madeira. Desde que sejam utilizados sistemas

adequados para a coleta, podem ser aproveitados os gases não condensáveis e os

condensados pirolenhosos. O extrato é constituído de 0,8 a 0,9 dm3 de água e

contém cerca de 200 componentes químicos diferentes, predominando

quantitativamente o ácido acético, o metanol, a acetona e os fenóis.

Neste trabalho, observou-se a remoção de impurezas, amolecimento das

fibras e redução do tempo necessário para o cozimento, promovidos pelo

tratamento. As fibras foram então colocadas ao sol para secar (Figura 20b), após a

secagem, as fibras foram acondicionas em sacos plásticos para evitar umidade e

ataque de fungos, em ambiente com temperatura média de 27°C.

DBD



64

Figura 20. (a) Moenda manual utilizada na pesquisa; (b) Fibras beneficiadas na moenda

de cana-de-açúcar.

Metha et al. (2004) comentam que a aplicação de um tratamento químico

nas fibras naturais melhoram suas características mecânicas. Os autores

realizaram o tratamento de fibras de cânhamo com acrilonitrila, observando o

aumento em 80 % da resistência à tração, comparando-se com o compósito

utilizando fibra sem tratamento, além de aumentar também o seu módulo de

elasticidade.

3.3.2. Geometria das fibras

A transferência de esforços da matriz para o reforço fibroso, que

determinará o comportamento do compósito resultante, é influenciada, entre

outros fatores, pelo comprimento e diâmetro das fibras (AGOPYAN e

SAVASTANO, 2003). Assim, é importante e necessária a avaliação destes

parâmetros. Neste estudo foi adotado o comprimento de 25 mm para as fibras

vegetais de acordo com as recomendações de trabalho anterior (PINTO, 2008).

Para a estimativa do diâmetro das fibras foi utilizado um microscópio ótico Zeiss

Axioplan 2ie, utilizando uma câmera digital Axiocam HR. A aquisição das

imagens e o controle do microscópio foram realizados usando o Software

Axiovision 4.7

b a

DBD



65

3.3.3. Teor de umidade

Para medir o teor de umidade natural as fibras primeiramente foram

mantidas ao ar livre por 5 dias, seu peso ao ar (Par) foi determinado em balança

eletrônica com precisão de 0,01 g. Posteriormente as fibras foram colocadas em

estufa a uma temperatura entre 105-110ºC por 24 horas, e pesadas novamente

(Pest). A umidade natural foi estimada utilizando a equação 2.

%100.est

estar

P

PPH

(2)

Onde: H - Teor de umidade;

Par - Peso das fibras mantidas ao ar livre, em gramas;

Pest - Peso das fibras secas na estufa, em gramas.

3.3.4. Peso específico

O peso específico das fibras foi medido, utilizando o frasco de Chapman.

Adotando-se a metodologia de Picanço (2005) e Pinto (2008), as fibras foram

cortadas com comprimento médio de 30 mm e secas em estufa, até constância de

massa. Por constância de massa entende-se duas pesagens consecutivas, espaçadas

de 2 horas, que não apresentem variação maior que 0,1%. Dentro do frasco de

Chapman colocaram-se 400 ml de água e 50 g de fibras. As fibras foram deixadas

imersas em água, por 24 horas, antes de ser efetuada a leitura do volume de água

deslocada. Este procedimento é necessário para que a água ocupe o lugar dos

vazios das fibras. A equação 3 permitiu a estimativa do peso específico.

400

50

L

Pest (3)

Onde: - Peso específico;

Pest50 - 50g de fibras secas em estufa, em gramas;

L - Leitura feita no frasco de Chapman.

DBD



66

3.3.5. Ensaio de tração das fibras

As fibras foram ensaiadas com base na ASTM D3822 (ASTM, 2007).

Foram preparadas 40 amostras posicionadas e coladas em um suporte de papel

retangular medindo 50 x 25 mm com uma janela circular com diâmetro de 0,5"

(12,5 mm), conforme ilustrado na figura 21a.

Para a medição da resistência mecânica, utilizou-se uma máquina de ensaios

universal Instron mod.5569, célula de carga de 10kgf com pinças pneumáticas

(figura 21b). A velocidade de deslocamento foi de 1,25 mm/min. Os ensaios

foram realizados no Laptec - IMA – UFRJ (Instituto de Macromoléculas). O

cálculo da tensão foi estimado com base na área da fibra obtida no processamento

digital de imagens (PDI), realizados usando o Software Axiovision 4.7. As

imagens da seção transversal das fibras foram captadas por uma câmera digital

Axiocam HR, incorporada a um microscópio ótico Zeiss Axioplan 2ie.

Figura 21. (a) Papel de colagem das fibras; (b) Fibra posicionada para ensaio mecânico.

3.4. Preparação e ensaio dos corpos de prova

Neste trabalho, a umidade ótima foi obtido pela compactação quasi-estática

em uma máquina universal de ensaios. Como referido na literatura pesquisada

(BARBOSA et al., 1997; MESBAH et al., 1999; PINTO 2008; BARBOSA e

GHAVAMI, 2007), o ensaio de Proctor não é adequado para a estimativa do teor

b a

DBD



67

a) b)

Anel de borracha

Anel de aço

Braçadeira

Gu

ia

Mo

lde

de umidade ótima para esta aplicação (moldagem de BTC). Segundo Pinto (2008),

as máquinas utilizadas para a produção de BTC, aplicam, através de um sistema

de alavanca, um carregamento quasi-estático, assim, para a moldagem de amostras

representativas de blocos comprimidos, é necessário que a compactação seja

realizada nestas condições.

Neste trabalho, as misturas foram compactadas por carregamento quasi-

estático, tal como nas prensas para produção de blocos. Os corpos de prova são

cilíndricos (50x100 mm), moldados em fôrmas metálicas, seguindo os

procedimentos adotados em trabalho anterior (PINTO, 2008). Baseando-se no

trabalho de Mesbah et al (1999), o procedimento de compactação segue como

descrito abaixo.

Os moldes utilizados são de uso comum para a moldagem de espécimes de

argamassa (50x100 mm). Porém, para a determinação das curvas de compactação,

houve a necessidade de adaptações nos moldes de aço. As figuras 22a,b ilustram o

molde e a guia utilizada. Para ambos (molde e guia), foi indispensável o reforço

com anéis de aço, para que pudessem suportar o carregamento a que seriam

submetidos. A colocação de um anel de borracha na guia foi para evitar que,

durante a compactação, a mistura fosse expelida pela abertura no molde.

Figura 22. Moldes utilizados para confecção dos compósitos (ABNT, 1994a). (a) detalhe

das adaptações necessárias; (b) molde+guia (PINTO, 2008).

O procedimento experimental consistiu na deposição do material (solo +

água) dentro do molde e guia, posicionamento na máquina de ensaios e aplicação

do carregamento (figura 23). A máquina universal de ensaios utilizada foi uma

EMIC, modelo DL-3000, com capacidade de carga de 30 kN. Estabelecido o

DBD



68

Travessão

Célula de carga

Molde + Guia

primeiro ponto da curva de compactação, os demais pontos são obtidos de

maneira análoga, à exceção da quantidade de água, que varia entre 2 e 3%. Após o

carregamento, o espécime é nivelado, retirado do molde e pesado. São extraídas

três amostras de solo, pesadas e levadas à estufa por 24 horas, a uma temperatura

de 105ºC.

Figura 23. Máquina universal de ensaios utilizada para a compactação (PINTO, 2008).

A massa úmida do espécime compactado (Pu) e o volume (V) permitem a

determinação do peso específico aparente úmido (γu), através da equação 4.

Computada a umidade na compactação, o peso especifico aparente seco é então

determinado pela equação 5.

V

Pu

u (4)

h

u

s

100

100 . (5)

Onde: Pu - Massa úmida do espécime compactado, em gramas;

V - Volume do espécime, em cm3;

γu - Peso especifico aparente úmido, em gramas/cm3;

γs - Peso especifico aparente seco, em gramas/cm3;

h - umidade da massa compactada, em %.

A proporção de cimento foi de 6%, em peso de solo seco. A porcentagem

foi baseada em trabalho anterior (PINTO, 2008). Soluções de PVA diluídas em

proporções de 50 e 70% em água, e a resina poliuretana derivada do óleo de

DBD



69

mamona, foram acrescentadas à matriz de solo antes da compactação. A

porcentagem adicionada foi de 26%, em peso do solo seco, correspondente a

umidade ótima obtida nos ensaios de compactação quasi-estática. A mesma

quantidade de água foi utilizada na moldagem dos espécimes com cimento (corpo

de prova de referência).

A solução de PVA (50 e 70%) foi preparada com a deposição da cola em

um recipiente, a água foi então adicionada e misturada por 5 minutos em um

misturador com rotação constante de 800 rotações por minuto. O poliuretano foi

preparado através da mistura do pré-polímero (componente A) e do poliol

derivado de óleo de mamona (componente B), numa proporção em massa de 2:1,

respectivamente, conforme recomendado pelo fabricante.

Na preparação dos compósitos, o solo foi misturado ao aglomerante

manualmente. Para o caso dos compósitos fibrosos, as fibras vegetais foram

adicionadas lentamente, cuidando para a manutenção de uma mistura homogênea

(MESBAH et al, 2004). A massa úmida é depositada no molde, e então

posicionada com a guia no equipamento para compactação. O embolo anexado à

máquina de ensaios, compactou o solo a uma velocidade de 65 mm/s, tal qual a

velocidade de compactação das máquinas manuais de tijolos. Após a compactação

e extração, os espécimes são classificados e levados à câmara climática (25ºC e

UR 80%), permanecendo até o dia do ensaio.

3.5. Ensaios de Resistência Mecânica

3.5.1. Ensaio de Compressão Simples

O método de ensaio de compressão simples foi uma adaptação da NBR

5739 (ABNT, 1994b) aplicada a concretos e argamassas (Figura 24). A velocidade

de ensaio foi de 0,02 mm/s como sugerido por Barbosa e Ghavami (2007). Foi

utilizada uma máquina de ensaios, EMIC modelo DL-3000 e um LVDT (Linear

Variable Differential Transducers) com escala de 1” (25,4 mm).

DBD



70

LD

Ptração

..

.2

Figura 24. Ensaio de compressão simples.

3.5.1. Ensaio de Tração por Compressão Diametral

O método de ensaio foi uma adaptação da NBR 7222 (ABNT, 1994b)

aplicada a argamassas e concretos (figura 25). A velocidade de ensaio foi de 0,002

mm/s como sugerido por Barbosa e Ghavami (2007). A resistência à tração é

obtida pelo uso da equação 6. Foi utilizada uma máquina de ensaios, EMIC

modelo DL-3000 e um LVDT (Linear Variable Differential Transducers) com

escala de 1” (25,4 mm).

LD

Ff Dt

..

.2,

(6)

Onde: ft,D= Resistência a tração por compressão diametral, em MPa;

F = Força de ruptura, em kN;

D = Diâmetro do CP, em mm;

L = Altura do CP, em mm.

Figura 25. Ensaio de tração por compressão diametral (PINTO, 2008).

DBD



71

3.6. Ensaios de durabilidade

3.6.1. Ensaio de Absorção por Imersão

Os ensaios de absorção realizados em compósitos são, em geral, testes para

medir a durabilidade do material (BAHAR et al, 2004), visto que a porosidade

traz inconvenientes às matrizes, com representativa queda de resistência

mecânica, além da susceptibilidade a erosão.

O ensaio se baseou na NBR 8492 (ABNT, 1984e). Os corpos de prova

foram secos em estufa entre 105’C e 110°C, até constância de massa. Após

pesagem, foram imersos completamente em um tanque com água (27°C) durante

24h. Após a retirada da água superficial com pano úmido, estes foram pesados.

Segundo recomendação da NBR 8491 (ABNT, 1984e), a média de três espécimes

não devem apresentar índice de absorção superior a 20% e nenhum corpo de

prova individual deve apresentar índice superior a 22%. A taxa de absorção foi

calculada após 24h de imersão, utilizando a equação 7.

%100.S

SU

P

PPA

(7)

Onde: A = Índice de absorção por imersão, expresso em %;

PU = Massa da amostra úmida, expressa em gramas;

PS = Massa da amostra seca, expressa em gramas.

3.6.2. Ensaio de Absorção por Capilaridade

O ensaio de absorção de água por capilaridade seguiu as recomendações da

NBR 9779 (ABNT, 1995) e consistiu em determinar a absorção capilar em um

corpo de prova ao longo do tempo, em função da variação de massa, até sua

estabilização. Para a realização deste ensaio, alguns espécimes permaneceram em

cura até a data desejável do ensaio (14, 28 e 42 dias) e então foram secos em

estufa entre 40°C e 45°C, permanecendo até constância de massa. Após esse

período foram retirados da estufa e colocados para resfriar ao ar livre, de forma a

evitar taxas iniciais elevadas de absorção d’água quando do início do ensaio.

Antes do contato inicial com a água, eles foram pesados, determinando-se assim

DBD



72

sua massa inicial, em seguida foram colocados sobre suportes numa bandeja, com

água a temperatura de 25± 2°C, de forma a manter o nível d’água constante, a 5 ±

1 mm acima de sua face inferior. Durante o ensaio, foram determinadas as massas

totais do corpo de prova, em idades variando de 1 a 240 minutos, 6, 12 e 24h,

contadas a partir do instante do contato com a água. Este índice é medido por

unidade de área de contato (g/cm2) e obtido pela equação 8.

S

PPC SarU (8)

Onde: C = Absorção de água por capilaridade (g/cm2);

PU = Massa (g) do CP que permanece com uma das faces em contato com a

água durante um período de tempo especificado;

PSar = Massa inicial (g) do CP seco em estufa a 40 ± 5°C e resfriado ao ar;

S = Área da seção transversal (cm2) da superfície em contato com a água –

área da seção molhada inicial.

3.6.3. Ensaio de Durabilidade por Molhagem e Secagem

O ensaio foi executado como definido pela NBR 13554 (ABNT, 1996). Três

corpos de prova foram moldados e identificados como no 1, n

o 2 e n

o 3. O

espécime nº 1 foi usado para obtenção da variação de umidade e variação de

volume. Os corpos de prova nº 2 e nº 3 foram utilizados para observação da perda

de massa. Após o período de cura, colocaram-se os três corpos de prova imersos

em água, removendo-os após 5h. O excesso da água superficial foi retirado do nº 1

com um pano úmido e pesou-se. Os três corpos de prova foram colocados na

estufa em uma temperatura de (71 ± 2)°C, por 42h, e então, após a retirada,

pesaram-se. Na sequencia, as superfícies dos corpos de prova nº 2 e nº 3 são

escovadas. O esfriamento e a escovação devem ocorrer no prazo máximo de 1h

após a retirada da estufa. O procedimento molhagem de 5h, de secagem a (71 ±

2)°C por 42h mais escovação corresponde a um ciclo de 48 h de molhagem e

secagem, e este, deve ser repetido mais cinco vezes. Após os seis ciclos, levaram-

se os três corpos de prova à estufa com temperatura entre 105°C e 110°C até

atingir constância de massa.

DBD



73

Para o cálculo da variação de volume, utilizaram-se os dados do corpo de

prova nº 1 entre o final da moldagem e os volumes obtidos ao final de cada etapa,

utilizando a equação 9.

100

1

1

, xV

VVV n

nv

(9)

Onde: Vv,n = Variação de volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa, em %;

V1 = Volume inicial do corpo de prova nº 1 após sua desmoldagem;

Vn = Volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa.

Para o cálculo da variação de umidade, utilizaram-se os dados de umidade

ao final da moldagem do corpo de prova nº 1 e as umidades obtidas ao final de

cada etapa, utilizando a equação 10.

100

1

1

, xh

hhV n

nh

(10)

Onde: Vh,n = Variação de umidade do corpo de prova nº 1 em cada etapa, em %;

h1 = Volume inicial do corpo de prova nº 1 após sua desmoldagem, em %;

hn = Volume do corpo de prova nº 1 em cada etapa, em %.

Para o cálculo da perda de massa utilizou-se a equação 11.

)1(

)1()1(

i

if

M

MMA

(11)

Onde: A = Água retida no corpo de prova nº 1, em %;

Mf(1) = Massa seca final do corpo de prova nº 1 após atingir massa

constante, em g;

Mi(1) = Massa seca inicial calculada do corpo de prova nº 1, em g.

As massas secas dos corpos de prova nº 2 e nº 3, descontando a água que

ficou retida no corpo de prova nº 1, foram calculadas através da equação 12.

DBD



74

)1(

)3,2(

)3,2(

A

MM

f

fc (12)

Onde: Mfc(2,3) = Massa seca final corrigida dos corpos de prova nº 2 e nº 3, em g;

Mf(2,3) = Massa seca final dos corpos de prova nº 2 e nº 3 após atingir

massa constante, em g;

A = Água retida no corpos de prova nº 1, em %.

Para o cálculo da perda de massa dos corpos de prova nº 2 e nº 3 como

porcentagem da massa seca inicial, utiliza-se a equação 13.

100

)3,2(

)3,2()3,2(

)3,2( xM

MMP

i

fci

m

(13)

Onde: Mi(2,3) = Massa seca inicial calculada dos corpos de prova nº 2 e nº 3, em g;

Mfc(2,3) = Massa seca final corrigida dos corpos de prova nº 2 e nº 3, em g;

Pm(2,3) = Perda de massa dos corpos de prova nº 2 e nº 3, em %.

3.7. Nomenclatura dos corpos de prova

Das combinações de aglomerante, do tipo e da adição volumétrica das fibras

vegetais, têm-se seis compósitos distintos. A nomenclatura adotada,

primeiramente, faz referência ao tipo de aglomerante, são eles: cimento (CIM);

solução de PVA, 50%-50% em água (PVA50); solução de PVA, 70%-30% em

água (PVA70); resina poliuretana de mamona (RPM); fibra de sisal em matriz de

solo/RPM (RPM-S), e fibra de pupunha em matriz de solo/RPM (RPM-P). A

influência do período de cura também foi analisada para os 7, 14, 21, 28, 35 e 42

dias, denotado como D7, D14, D21, D28, D35 e D42 respectivamente. Assim, ao

final da designação de cada corpo de prova, é indicado seu tempo de cura (tabela

5). A decisão por um ensaio em período mais longo foi decorrente da constatação

de que alguns aglomerantes possam retardar o tempo de pega, assim como a

presença de hemicelulose, lignina e açúcares, entre outras substâncias

comprovadamente inibidoras do desenvolvimento das propriedades resistivas das

matrizes cimentícias, conforme apontado nos estudos de Venuat (1983, apud

DBD



75

SARMIENTO e FREIRE, 1997), Swamy (1990), Ramakrishna e Sundararajan

(2005).

Tabela 5. Nomenclatura dos corpos de prova.

Compósitos Nomenclatura

Matriz Aglomerante Fibras

Solo

Cimento

CIM

PVA - 50%

PVA50

PVA - 70%

PVA70

Resina poliuretana de mamona

sem adição RPM

Sisal RPM-S

Pupunha RPM-P

DBD


Peneira No (SUCS)

30"

20" 18"

16" 14"

12"

8"

6"

5"

4"

3"

2"

1 ½

"

1"

3/4

"

1/2

"

3/8

" 5/1

6"

1/4

"

4

6

8

10

16

20

30

50

40

60

100

200

100

90

80

70

60

50

Po

rcen

tag

em r

etid

a (

%)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

Po

rcen

tag

em q

ue

pa

ssa

(%

)

Diâmetro dos Grãos (mm)

4. Resultados e discussão

4.1. Características físicas, químicas e mineralógicas do solo

4.1.1. Análise física do solo

A tabela 6 apresenta as propriedades físicas do solo estudado, onde: LL –

Limite de Liquidez; LP – Limite de Plasticidade; IP – Índice de Plasticidade e; Gs

– densidade dos grãos. Na figura 26 é ilustrada sua distribuição granulométrica.

Tabela 6. Características físicas do solo estudado, em %.

Areia Silte Argila LL LP IP Gs

38,81 11,14 50,05 75,80 40,86 34,94 2,68

Figura 26. Distribuição granulométrica do solo estudado.

DBD


Resultados e Discussão 77

4.1.1.1. Sistema Unificado de Classificação de Solos (USCS)

Classificar um solo é incluí-lo em um determinado grupo, composto por

solos de características e propriedades geotécnicas similares (LAMBE e

WHITMAN, 1969). O sistema utilizado para classificação do solo foi o Sistema

Unificado de Classificação de Solos (USCS). Este sistema, primeiramente,

considera a porcentagem de finos (passante na peneira #200) presentes no solo. Se

esta porcentagem for inferior a 50%, o solo será considerado como solo de

granulação grosseira, G ou S. Se for superior a 50%, o solo será considerado de

granulação fina, M, C ou O (PINTO, 2006, p.53). Em resumo, o esquema de

classificação é apresentado na tabela 7. O solo utilizado nesta pesquisa, foi

classificado como uma argila inorgânica de média e alta plasticidade (OH).

Tabela 7. Esquema para classificação pelo Sistema Unificado.

% P #200 <50

G > S:G

% P #200 <5 GW CNU >4 e 1< CC <3

GP CNU <4 ou 1> CC >3

% P #200 >12 GC

GM

5< #200 <12 GW-GC, GP-GM, etc.

S > G:S

% P #200 <5 SW CNU >6 e 1< CC <3

SP CNU <6 ou 1> CC >3

% P #200 >12 SC

SM

5< #200 <12 SW-SC, SP-SC, etc.

% P #200 >50

C CL

CH

M ML

MH

O OL

OH

DBD



4.1.2. Análise química do solo

Argilominerais possuem carga elétrica na superfície basal, devido a

substituições isomórficas dos íons de silício (Si+4

) por íons alumínio (Al+3

) e dos

íons alumínio por íons magnésio (Mg+2

) ou ferro (Fe+2

), além da quebra de

ligações químicas nas arestas das partículas. Essa deficiência de carga, que está

distribuída na superfície do mineral é balanceada por cátions atraídos do meio

como Li+, Na

+, K

+, Rb

+, Mg

2+, Ca

2+, Sr

2+, Ba

2+, Al

3+ e Fe

3+, os quais ficam ligados

eletrostaticamente à superfície basal ocupando o espaço interplanar (PINTO,

2006). O valor obtido do ensaio CTC indica a presença desses cátions

intercambiáveis (trocáveis) ligados à superfície basal da argila (EMBRAPA,

1979). O CTC é um ensaio que pode indicar o tipo de argilomineral presente na

amostra. O ensaio de CTC por azul de metileno gerou dados que podem ser

conferidos na tabela 8, indicando que o argilomineral predominante é a caulinita.

Tabela 8. CTC e Superfície especifica da amostra de solo estudada.

CTC (meq/100g) Superfície específica (m2/g)

4,547 35,483

4.1.3. Análise mineralógica do solo

As análises de difração de Raio-X da amostra de solo, é ilustrada na figura

27. O exame mineralógico identificou a argila predominante, como sendo do tipo

caulinita. A caulinita é pouco expansiva, em decorrência de sua estrutura química,

assim, é mais desejável na produção de elementos e/ou tijolos de terra (REDDY e

GUPTA, 2005). Barbosa et al (1997) mencionam que a argila caulinita e ilita são

mais indicadas em contraposição ao uso da argila do tipo montmorilonita, em

virtude da mesma ser muito expansiva, ocasionando aumento indesejável de

volume em presença de água.

A caulinita – Al2(Si2O5)(OH)4 – é o argilomineral mais frequentemente

encontrado na natureza. Este argilomineral é formado pelo empilhamento regular

de camadas 1:1, um plano de tetraedros (Si2O5)2-

e outro de octaedros Al2(OH)42+

,

ligadas entre si através de pontes comuns de íons O2-

e íons OH-

(figura 28),

formando uma estrutura fortemente polar que se mantém estável na presença de

DBD



água (CALLISTER, 2006). Houben e Guillaud (1994) comentam que a caulinita é

o tipo de argilomineral mais estável e, portanto, o menos expansivo. A distância

entre suas duas camadas é de cerca de 7 A° e sua contração linear é pequena, em

comparação a outros argilominerais, variando entre 3 e 10%.

Inte

nsi

da

de

2Ө

Figura 27. Difratograma do solo (SC). Q- Quartzo (SiO2) – 54,0%; K- Caulinita

(Al2Si2O5(OH)4) – 46,0%.

Figura 28. Estrutura atômica da argila caolinita (CALLISTER, 2006, p.37).

Camada de Al2(OH)42+

Camada de (Si2O5)2-

Plano de ânions intermediário

Al3+

OH-

Si4+

O2-

0

500

1000

1500

2000

0 10 20 30 40 50 60 70 80

K

Q

K

Q

K Q

DBD



4.2. Características físicas das fibras vegetais

4.2.1. Geometria, Teor de umidade, Peso específico e Resistência a tração

Na tabela 9 são apresentados os valores médios do diâmetro, do teor de

umidade natural, massa especifica das fibras e a resistência individual média das

fibras de pupunha e sisal. As fibras de pupunha analisadas possuíam diâmetro

53% maior do que as fibras de sisal. Quanto ao peso específico, as fibras de

pupunha e sisal apresentaram índices próximos. A resistência a tração da fibra de

pupunha foi comprovadamente menor que a de sisal (13 vezes). Na figura 29, são

apresentados as imagens da seção transversal das fibras. O cálculo da tensão foi

calculado com base na área da fibra obtida no processamento digital de imagens

(PDI).

Tabela 9. Características físicas das fibras vegetais estudadas.*

Tipo de fibra Diâmetro (mm) Teor de umidade (%) Massa esp. (g/cm3) Tensão (MPa)

Pupunha 0,35 (60,61) 17,60 (2,45) 1,142 (2,05) 26,19 (62,3)

Sisal 0,228 (31,37) 16,79 (3,03) 1,134 (0,47) 358,12 (12,5)

* os valores entre () representam o coeficiente de variação (CV), em %.

Figura 29. Imagens obtidas por microscopia ótica digital da seção transversal das fibras.

a)sisal; b) pupunha (TEMER, 2010).

a) b)

DBD



1,00

1,10

1,20

1,30

1,40

1,50

1,60

1,70

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36

4.3. Preparação e ensaio dos compósitos 4.3.1. Umidade ótima e Massa específica aparente seca máxima

Os procedimentos descritos no subitem 3.4 (Preparação e ensaio dos corpos

de prova) para obtenção da umidade ótima e massa especifica aparente seca

máxima, gerou a curva ilustrada na figura 30. O ensaio de Proctor não é indicado

para a obtenção da umidade ótima para BTC em razão da energia de compactação

e da natureza do carregamento (BARBOSA et al, 1997; MESBAH et al, 1999;

PINTO, 2008; BARBOSA e GHAVAMI, 2007). Na figura 31 obteve-se o valor

da umidade ótima (26%) utilizado para a moldagem dos corpos de provas deste

trabalho.

Teor de umidade (%)

Figura 30. Curva de compactação do solo estudado.

4.4. Resistência à compressão simples

Os ensaios de compressão simples nos corpos de prova de referência

(solo/CIM) comprovam o ganho de resistência com o aumento do tempo de cura

(figura 31). A resistência dos espécimes estudados foram superiores ao mínimo

exigido por norma (ABNT, 1984e). As recomendações mencionam que a amostra

ensaiada de acordo com a NBR 8492 não deve apresentar a média dos valores de

Ma

ssa

esp

ecíf

ica

ap

are

nte

sec

a (

g/c

m3)

DBD



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

-25 -20 -15 -10 -5 0

resistência à compressão menor do que 2,0 MPa (20 kgf/cm2), nem valor

individual inferior a 1,7 MPa (17 kgf/cm2), com idade mínima de sete dias. Na

figura 32, pode-se visualizar, como esperado, o comportamento frágil da matriz

solo/CIM.

Dias

Deformação (s)

Figura 31. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM, nas idades de 7, 21 e 35

dias. Os valores em porcentagem equivalem ao coeficiente de variação.

Figura 32. Corpos de prova solo/CIM.

Na tabela 10 são apresentados os valores correspondentes à tensão de

ruptura, deformação, módulo de elasticidade, coesão e ângulo de atrito interno dos

compósitos do solo estabilizado com cimento. Comparando-se o comportamento

do solo puro com o compósito com adição de cimento, observou-se o aumento da

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

) 35 dias

21 dias

7 dias

Solo 35 dias

dias

DBD



coesão de 204,5%, 231,3% e 267,5% aos 7, 21 e 35 dias, respectivamente, e o

ângulo de atrito, aumentou em média 25%. O aumento da coesão, incluindo o

aumento do ângulo de atrito interno com a adição de cimento (tabela 11) foi

observado nos estudos de Prietto (1995, apud ROHLFES Jr., 1996). Lade et al.

(1990, apud CRUZ, 2008) comentam que o efeito da cimentação é de aumentar a

coesão juntamente com o ângulo de atrito.

Akinmusuru (1987, apud CRUZ, 2008) observou que a coesão aumenta com

o tempo de cura e com a quantidade de cimento adicionada na mistura. O autor

explica que, este aumento da coesão com o período de cura, está relacionada com

a hidratação do cimento, observando ganhos de 7 a 8 vezes em corpos de prova de

7 a 28 dias.

Pitta (1995, apud FERREIRA, 2003) comenta que nos solos finos, os

mecanismos de estabilização levam ao surgimento de matrizes hexagonais,

similares a um favo de mel, geradas pelas ligações químicas entre as partículas de

solos e os grãos de cimento. A matriz envolve fortemente as partículas impedindo

o deslizamento de umas sobre as outras, ou seja, aumenta a resistência ao

cisalhamento.

Tabela 10. Tensão de ruptura, deformação, módulo de elasticidade, coesão e ângulo de

atrito interno dos compósitos com solo estabilizados com cimento e do corpo de prova de

referência (solo).

Solo/CIM Solo

7 dias 21dias 35dias 35dias

Tensão de ruptura (MPa) 3,36 3,63 4,11 1,24

Deformação (s) 17,17 15,52 17,15 11,53

Módulo de Elasticidade (GPa) 4,17 4,28 4,30 3,50

Coesão (kPa) 601,2 653,9 725,5 197,4

Ângulo de atrito interno 50°27' 50°23' 51°05' 40°08'

Tabela 11. Comparação entre o ângulo de atrito interno e coesão dos compósitos

solo/CIM com cimento com dados da literatura.

Ângulo de atrito (graus) Coesão (kPa)

Solo 40 197,7

Solo + 6% de cimento 51 725,5

Solo* 34 12,2

Solo + 5% de cimento* 44 123

Solo + 7% de cimento* 49 205

* Rohlfes Jr., 1996

DBD



0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

-120 -100 -80 -60 -40 -20 0

A figura 33 ilustra o comportamento tensão deformação do compósito

solo/PVA50. Pode-se observar que o aglomerante aumentou a capacidade de

deformação da matriz, principalmente nas primeiras idades, atribuindo ductilidade

e acrescendo na capacidade de deformação pós-fissuração (149% em comparação

ao compósito solo/CIM). Ressalta-se o crescimento da resistência à compressão

simples concomitantemente ao tempo de cura, porém, os valores máximos de

resistências obtidos não são suficientes para o mínimo exigido por norma (ABNT,

1984e), que é de 2 MPa. Na figura 34 pode-se observar os corpos de prova após o

ensaio.

Dias

Deformação (s)

Figura 33. Tensão-deformação dos compósitos com solo/PVA50, nas idades de 7, 21 e 35


Figura 34. Corpos de prova solo/PVA50, aos 7, 21 e 35 dias.

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

21 dias

7 dias

35 dias

Solo 35 dias

dias

DBD



0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

-110 -90 -70 -50 -30 -10

Os valores correspondentes à tensão de ruptura, deformação, módulo de

elasticidade, coesão e ângulo de atrito interno dos compósitos do solo estabilizado

com PVA50, são apresentados na tabela 12. Comparando-se o comportamento do

solo puro com o solo/PVA50, observou-se o aumento médio da coesão de 54% e

de 22,5% do ângulo de atrito, para os espécimes ensaiados aos 35 dias.

Tabela 12. Tensão de ruptura, deformação e módulo de elasticidade dos compósitos

solo/PVA50 e do corpo de prova de referência (solo).

Solo/PVA50 Solo



Deformação (s) 56,84 48,23 38,71 11,53


Coesão (kPa) 274 286,5 303,9 197,4


Conforme observado pela curva tensão/deformação (figura 35), a matriz

estabilizada com PVA70, obteve ganho crescente de resistência à compressão

simples com o progresso do tempo de cura. O corpo de prova apresentou

comportamento dúctil e tenacidade (174% em relação ao compósito solo/CIM).

Cabe ressaltar que a máxima tensão à compressão está abaixo do recomendado

por norma. Na figura 36 pode-se observar o compósito após o ensaio.

Dias

Deformação (s)



Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Solo 35 dias

dias

21 dias

7 dias

35 dias

DBD




Na tabela 13 são apresentados os valores correspondentes à tensão de

ruptura, deformação, módulo de elasticidade, coesão e ângulo de atrito interno dos

compósitos do solo/PVA70. Comparando-se o comportamento do solo puro com o

espécime com PVA70, observou-se um aumento médio de 33% da coesão e de

22,3% do ângulo de atrito. Em relação a coesão do compósito, houve o aumento

concomitantemente ao período de cura, relacionado à evolução do enrijecimento

do aglomerante.

Tabela 13. Tensão de ruptura, deformação e módulo de elasticidade dos compósitos com

solo estabilizados com PVA70 e do corpo de prova de referência (solo).

Solo/PVA70 Solo



Deformação (s) 56,48 49,49 36,39 11,53


Coesão (kPa) 213,8 235,8 262,4 197,4


As curvas tensão deformação dos compósitos solo/RPM estão ilustradas na

figura 37. Pode-se observar o crescimento progressivo da resistência com o

avanço do tempo de cura. O aglomerante polimérico conferiu a matriz de solo,

originalmente frágil, a capacidade de grandes deformações e absorção de energia

após a ruptura (354% em comparação ao compósito solo/CIM). Cabe ressaltar que

os níveis de resistência ultima estão acima do requerido por norma (ABNT,

1984e). Os corpos de prova, após os ensaios, podem ser observados na figura 38.

DBD



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

-100 -80 -60 -40 -20 0

Dias

Deformação (s)

Figura 37. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM, nas idades de 7, 21 e 35


Figura 38. Corpos de prova solo/RPM, aos 7, 21 e 35 dias.

Os valores correspondentes à tensão de ruptura, deformação, módulo de

elasticidade, coesão e ângulo de atrito interno dos compósitos do solo estabilizado

com RPM, são apresentados na tabela 14. O aglomerante aumentou em média

300% a coesão do solo, com crescimento ascendente da coesão com o período de

cura. O ângulo de atrito interno aumento, em média, 10% em relação ao solo puro.

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

21 dias

7 dias

35 dias

Solo 35 dias

dias

DBD



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

-100 -80 -60 -40 -20 0

Tabela 14. Tensão de ruptura, deformação e módulo de elasticidade dos compósitos com

solo estabilizados com RPM e do corpo de prova de referência (solo).

Solo/RPM Solo



Deformação (s) 55,94 52,69 45,31 11,53


Coesão (kPa) 665,9 722 786 197,4


A figura 39 ilustra as curvas tensão-deformação dos compósitos

estabilizados com cimento, PVA e RPM, aos 35 dias. Observa-se que a adição da

RPM na matriz de solo, acresceu na capacidade resistente do compósito com

resistência próxima ao espécime de referência (solo/CIM), além de atribuir

ductilidade e tenacidade a matriz.

Deformação (s) Dias

Figura 39. Tensão-deformação dos compósitos com solo estabilizado com cimento, PVA

(solução de 50 e 70% em água) e RPM.

Os compósitos com adições de PVA demonstraram resistências à

compressão simples abaixo do mínimo exigido por norma. As diluições de 50%

de PVA proporcionaram à matriz de solo resistências superiores às diluições de

70%. Embora o resultado do uso do aglomerante, a principio, não tenha sido

satisfatório (baixa resistência), não se descarta o uso deste aglutinante desde que

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

) CIM

RPM

PVA50

PVA70

CIM-D35

RPM-D35

PVA50-D35

PVA70-D35

Solo 35 dias

dias

DBD



0

1

2

3

4

5

6

7

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

outros processos de estabilização, a exemplo da estabilização física com adições

de fibras vegetais, possam elevar a resistência do compósito (PINTO, 2008). É

evidente o comportamento dúctil e a tenacidade proporcionado pelo uso desta

resina. Quanto a absorção de energia pós-fissuração, aos 35 dias, houve um

aumento aproximado de 149% do solo/PVA70, 174% do solo/PVA50 e 354% do

solo/RPM, em relação ao corpo de prova de referência (solo/CIM). A tenacidade

foi obtida calculando-se a área sob a curva tensão x deformação. As curvas de

tensão x deformação (figura 40) dos compósitos solo/CIM e solo/RPM foram

comparados aos dados encontrados na literatura (PINTO, 2008; ACHENZA e

FENU, 2006). Na tabela 15 são comparados as tensões de ruptura e módulos de

elasticidade com os dados da literatura.

Deformação (s)

Figura 40. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM e solo/RPM.

Solo/polímeros naturais/fibras vegetais

(ACHENZA e FENU, 2006)

CIM-D35

RPM-D35

Solo 35 dias

Solo/fibras sisal (PINTO, 2008)

Solo/fibras vegetais


DBD



Tabela 15. Resistência à compressão simples dos compósitos com solo estabilizados com

cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água) e RPM.

Compressão Simples

Este trabalho Pinto (2008) Rolim (1999)

Dias

Tensão de

ruptura

(MPa)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Tensão de

ruptura

(MPa)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Tensão de

ruptura (MPa)

35 Solo 1,25 (2,83) 3,50 1,45 (3,81) 2,35 1,27

7

CIM 3,366 (7,33) 4,17 3,34 (3,71) -- --

RPM 3,114 (0,89) 1,18 -- -- --

PVA50 1,464 (3,34) 0,74 -- -- --

PVA70 1,176 (3,91) 0,64 -- -- --

15% água de cola -- -- -- -- 1,18

21

CIM 3,635 (4,20) 4,28 3,56 (2,63) -- --

RPM 3,536 (7,73) 1,49 -- -- --

PVA50 1,576 (0,53) 0,73 -- -- --

PVA70 1,353 (2,74) 0,58 -- -- --

15% água de cola -- -- -- -- 1,11

35

CIM 4,116 (8,11) 4,30 3,89 (13,47) 4,24 --

RPM 3,820 (8,64) 1,81 -- -- --

PVA50 1,677 (1,36) 1,04 -- -- --

PVA70 1,418 (1,55) 0,88 -- -- --

15% água de cola -- -- -- -- 1,15


4.4. Resistência à tração por compressão diametral

Nos ensaios de compressão diametral do compósito de referência, observou-

se a evolução ascendente, embora pouco significativa, da resistência com o

aumento do tempo de cura (figura 41). Em média, a resistência a compressão

diametral (tração indireta) equivaleu a 12,75% da resistência a compressão

simples. Fitzmaurice (1958, apud KERALI, 2001) comenta que a resistência à

tração de um bloco é cerca de 90% inferior a sua resistência à compressão

simples, este mesmo comportamento foi verificado por Pinto (2008). O autor

observou uma resistência à tração por compressão diametral equivalente a 10% da

resistência à compressão simples. Na tabela 16 são apresentados os valores da

tensão e deformação de ruptura dos compósitos. Os corpos de prova após os

ensaios estão representados na figura 42. Comparando-se as curvas do solo/CIM

com o solo sem adições, observou-se o enrijecimento da matriz com a adição do

DBD



0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

aglomerante. Quando se analisou as misturas solo/CIM para as idades de 7, 21 e

35 dias, não se observou significativas alterações na rigidez dos compósitos.

Dias

Deformação (s)

Figura 41. Tensão-deformação dos compósitos com solo/cimento, nas idades de 7, 21 e

35 dias. Os valores em porcentagem equivalem ao coeficiente de variação.

Tabela 16. Tensão de ruptura e deformação dos compósitos com solo estabilizados com

cimento (solo/CIM) e do solo (sem adição de aglomerantes).

Solo/CIM Solo



Deformação (s) 0,164 0,176 0,206 0,222

Figura 42. Corpos de prova solo/CIM, aos 7, 21 e 35 dias.

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

35 dias

Solo 35 dias

21 dias

7 dias

7 dias

21 dias

35 dias

DBD



3,65%

0,85%

4,05%

0

0,25

0 7 14 21 28 35 42

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

O comportamento à compressão diametral dos compósitos solo/PVA50,

diluição de 50% em água, esta demonstrado na figura 43. Para todas as idades não

se observou acréscimos significativos de resistência, embora apresente um

aumento da rigidez para os corpos de prova ensaiados aos 35 dias, os espécimes

ensaiados aos 7 e 21 dias apresentaram, praticamente, a mesma resistência e

rigidez. A resistência à tração por compressão diametral, em média, foi de 13,9%

da resistência a compressão simples. Em comparação aos compósito de referência

(Solo/CIM), observou-se uma redução de 113% na resistência. O PVA manteve o

compósito inteiro mesmo após a ruptura (figura 44). Na tabela 17 são

apresentados os valores da tensão e deformação de ruptura dos compósitos

solo/PVA50 e solo (sem adição de aglomerante).

Dias

Deformação (s)




PVA50 e do solo (sem adição de aglomerantes).

Solo/PVA50 Solo



Deformação (s) 0,464 0,471 0,343 0,222

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

35 dias

Solo 35 dias

21 dias

7 dias

DBD



0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

0,77% 5,85% 7,01%

0

0,25

0 7 14 21 28 35 42


O comportamento do compósito solo/PVA70, submetido ao ensaio de tração

por compressão diametral, segue conforme ilustrado na figura 45. Observou-se

um discreto aumento da resistência com o avanço do período de cura. Quando

comparado ao espécime de referência (Solo/CIM) constata-se uma redução de

167% na sua resistência, em relação ao Solo/PVA50, essa redução foi de 26%.

Dias

Deformação (s)



Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

35 dias

Solo 35 dias

21 dias

7 dias

7 dias 21 dias

35 dias

DBD



Na figura 45, observou-se uma queda da rigidez do compósito solo/PVA70

em comparação ao solo sem adição de aglomerante para as idades de 7 e 21 dias,

este mesmo comportamento foi verificado para a mistura solo/PVA50. Os

espécimes ensaiados aos 35 dias apresentaram rigidez equivalente ao encontrado

para o solo sem adições, este comportamento pode ser justificado pelo aumento do

período de cura do compósito e por alterações na coesão e ângulo de atrito interno

do solo. Após a ruptura do compósito o aglomerante manteve unido as partes

rompidas (figura 46). Os valores da tensão e deformação de ruptura dos

compósitos solo/PVA70 e solo (sem adição de aglomerante) são apresentados na

tabela 18.


PVA70 e do solo (sem adição de aglomerantes).

Solo/PVA70 Solo



Deformação (s) 0,394 0,379 0,357 0,222


O comportamento à tração por compressão diametral do solo/RPM, pode ser

observado na figura 47. Em média a resistência a tração representou 16,5% da

resistência à compressão simples. A resistência à compressão diametral do

solo/RPM foi 29,6% maior, comparado ao espécime de referência (solo/CIM).

Com o avanço do período de cura houve um crescimento, pouco significativo, da

resistência concomitante ao aumento da rigidez do compósito. Mesmo após a

ruptura os espécimes permaneceram unidos (figura 48). Na tabela 19 são

7 dias 21 dias 35 dias

DBD



0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,2 0,4 0,6 0,8

5,66%

7,71%

6,66%

0

0,5

1

0 7 14 21 28 35 42

apresentados os valores da tensão e deformação de ruptura dos compósitos

solo/RPM e solo (sem adição de aglomerante).

Dias

Deformação (s)

Figura 47. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM, nas idades de 7, 21 e 35



RPM e do solo (sem adição de aglomerantes).

Solo/RPM Solo



Deformação (s) 0,775 0,641 0,574 0,222

Figura 48. Corpos de prova solo/RPM, aos 7, 21 e 35 dias.

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

7 dias

21 dias

35 dias

35 dias

Solo 35 dias

21 dias

7 dias

DBD



0 7 14 21 28 35 42

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,2 0,4 0,6

Na figura 49, as curvas de tensão-deformação dos compósitos estabilizados

com CIM, PVA e RPM, aos 35 dias, são comparadas. Observa-se uma maior

rigidez da matriz estabilizada com cimento, seguida pela matriz com RPM,

PVA50 e PVA70. Em relação a resistência à compressão diametral o solo/RPM

atingiu 0,648 MPa, 27,3% maior que o corpo de prova de referência (solo/CIM).

A tensão de ruptura do compósito solo/PVA70, aos 35 dias, foi menor do que a

resistência do compósito solo/PVA50, aos 7 dias, contrariamente ao que se previa,

o aumento do proporção de PVA não aumentou a resistência mecânica do

compósito. Todos os aglomerantes estudados proporcionaram aumento de

resistência concomitantemente com a evolução do tempo de cura.

Deformação (s) Dias

Figura 49. Tensão-deformação dos compósitos solo/CIM, solo/PVA50, solo/PVA70,

solo/RPM e solo sem adição de aglomerante.

Res

istê

nci

a à

Tra

ção p

or

Co

mp

ress

ão

Dia

met

ral

(MP

a)

CIM

RPM

PVA50

PVA70

Solo 35 dias

CIM-D35

RPM-D35

PVA50-D35

PVA70-D35

DBD



As curvas de tensão x deformação (figura 50) dos compósitos solo/CIM,

solo/PVA50, solo/PVA70 e solo/RPM foram comparados aos dados encontrados

na literatura (PINTO, 2008). Observou-se que todos os aglomerantes aumentaram

a rigidez do solo, com exceção do PVA70 que manteve rigidez próxima ao solo

sem adições. O cimento foi o aglomerante que apresentou os melhores resultados.

A adição de PVA50 (50% de PVA e 50% de água) teve um ganho de rigidez, um

pouco mais acentuado, quando comparado com a solução com 70% de PVA. O

compósito com RPM apresentou melhores resultados quando comparado com o

PVA, porém, com resultados inferiores ao solo/CIM (corpo de prova de

referência) e aos dados da literatura (PINTO, 2008). Em termos de resistência à

tração por compressão diametral, os compósitos com RPM apresentaram tensão

de ruptura superiores aos demais aglomerantes (CIM, PVA50 e PVA70). Na

tabela 20 são comparados as tensões de ruptura com os dados da literatura.

Deformação (s)

Figura 50. Tensão-deformação dos compósitos com solo argiloso estabilizados com

cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água) e RPM.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Solo 35 dias

RPM-D35

CIM-D35

Solo Argiloso

(PINTO, 2008)

Solo Arenoso

(PINTO, 2008)

PVA50-D35

PVA70-D35

DBD



Tabela 20. Resistência à tração por compressão diametral dos compósitos com solo

estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água) e RPM.

Tração por Compressão Diametral

Este trabalho Pinto (2008) Rolim (1999)

Dias

Tensão de ruptura

(MPa)

Tensão de ruptura

(MPa)

Tensão de ruptura

(MPa)

35 Solo 0,122 (7,44) 0,145 (14,91) 0,299

7

CIM 0,435 (6,95) 0,355 (14,91) --

RPM 0,574 (5,66) -- --

PVA50 0,208 (3,65) -- --

PVA70 0,157 (0,77) -- --

15% água de cola -- -- 0,292

21

CIM 0,471 (2,50) 0,409 (15,22) --

RPM 0,598 (7,71) -- --

PVA50 0,213 (0,85) -- --

PVA70 0,188 (5,85) -- --

15% água de cola -- -- 0,355

35

CIM 0,509 (10,30) 0,421 (0,97) --

RPM 0,648 (6,66) -- --

PVA50 0,224 (4,05) -- --

PVA70 0,197 (7,01) -- --

15% água de cola -- -- --


4.5. Ensaio de absorção por imersão

A figura 51 demonstra o comportamento do compósito solo/CIM quando

imerso 24 horas em água. A variação volumétrica média com as idades de cura foi

de 0,95% e a absorção de água manteve-se entre 23%. Os resultados

permaneceram acima do sugerido pela norma NBR 8491 (ABNT, 1984e), que

estabelece que a amostras ensaiadas de acordo com a NBR 8492 (ABNT, 1984d)

não devem apresentar a média dos valores de absorção de água maior do que 20%,

nem valores individuais superiores a 22%.

Tadege (2007) avaliando o efeito do aumento da quantidade de cimento

sobre a capacidade de absorção de blocos de terra, observou índices de absorção

de cerca de 16% para compósitos com 12% de cimento. O autor constatou que

variações de 6-12% de cimento resultaram em uma reduções médias de 30% de

absorção de água.

DBD



0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

40,00%

45,00%

50,00%

0,70%

0,75%

0,80%

0,85%

0,90%

0,95%

1,00%

7D 21D 35D

Pinto (2008) avaliou, entre outros, a influência da quantidade de cimento e

adição de fibras vegetais (sisal e curauá) na absorção de água de corpos de prova

confeccionados com solo arenoso e argiloso. O autor observou uma absorção

média de 14%, para solo arenoso com adição de 6% de cimento, e absorção média

de 20% para solo argiloso. A adição de fibras vegetais não influenciou na taxa de

absorção de água dos compósitos. Silva e Akasaki (2000) avaliaram a absorção de

água de compósitos solo/cal e solo/cal/resíduos. Os autores observaram índices de

absorção de 16% para solo/cal e absorção acima de 20% para as misturas

solo/cal/resíduos. Os valores de absorção de água obtidos, neste trabalho, são

apresentados na tabela 21.

Período de Cura

Figura 51. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/CIM, nas idades de 7, 21

e 35 dias.

Tabela 21. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/CIM.

Absorção de Umidade

Dias Variação Volumétrica Máx Mínimo Média CV

7D 0,92% 23,35% 22,95% 23,18% 0,89%

21D 0,99% 23,24% 22,68% 22,97% 1,22%

35D 0,93% 23,48% 23,07% 23,29% 0,90%

A variação volumétrica utiliza como referência o corpo de prova não saturado.

Os resultados da imersão das matrizes estabilizadas com PVA50 (figura 52)

indicam uma absorção média de 28,8% e variação volumétrica média de 11,2%.

Os índices estão acima do recomendado por norma. Os valores podem ser

consultados na tabela 22.

Va

ria

ção

Vo

lum

étri

ca

A

bso

rçã

o d

e u

mid

ad

e

DBD



26,00%

26,50%

27,00%

27,50%

28,00%

28,50%

29,00%

29,50%

30,00%

30,50%

31,00%

31,50%

9,00%

9,50%

10,00%

10,50%

11,00%

11,50%

12,00%

12,50%

7D 21D 35D

Período de Cura

Figura 52. Variação volumétrica e taxa de absorção de umidade do solo/PVA50, nas

idades de 7, 21 e 35 dias.

Tabela 22. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA50.



7D 11,16% 29,18% 28,51% 28,76% 1,25%

21D 12,18% 29,10% 27,78% 28,38% 2,36%

35D 10,21% 30,93% 27,82% 29,32% 5,32%


A matriz de solo estabilizada com PVA70 apresentou absorção de umidade

média de 31,61% (Figura 53). A variação volumétrica média foi de 12%. Quando

de compara com os compósitos com PVA50, observa-se um aumento médio da

variação volumétrica de 7,5% e taxa de absorção de 9,7%. Os dados obtidos

podem ser verificados na tabela 23. Os resultados indicam a inviabilidade do uso

do PVA (tanto em diluições de 50% quanto de 70%) como aglomerante para

blocos de terra comprimida (BTC), por apresentarem valores superiores ao

recomendado por norma. Rolim (1999) observou índices de absorção de água

entre 22.5-25% para a mistura solo argiloso/água de cola, a porcentagem de

aglomerante utilizado foi de 15%.

Va

ria

ção

Vo

lum

étri

ca

A

bso

rçã

o d

e u

mid

ad

e

DBD



29,50%

30,00%

30,50%

31,00%

31,50%

32,00%

32,50%

33,00%

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

7D 21D 35D

Período de Cura

Figura 53. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA70, nas idades de 7,

21 e 35 dias.

Tabela 23. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/PVA70.



7D 13,65% 31,17% 30,62% 30,91% 0,89%

21D 12,13% 32,15% 31,07% 31,61% 2,42%

35D 10,29% 32,63% 31,97% 32,31% 1,03%


Os compósitos estabilizados com RPM (figura 54) apresentaram uma

absorção média de 5% e variação volumétrica média de 2%. Observou-se que ao

longo do período de cura houve a redução da variação volumétrica. Quanto a

absorção de água, verificou-se uma tendência de redução com o avanço do

período de cura, com exceção dos corpos de prova ensaiados aos 21 dias, em que

se observa um aumento pouco significativo. Os valores podem ser consultados na

tabela 24. A taxa de absorção ficou 400% abaixo do máximo recomendado por

norma.

Va

ria

ção

Vo

lum

étri

ca

A

bso

rçã

o d

e u

mid

ad

e

DBD



0,00%

1,00%

2,00%

3,00%

4,00%

5,00%

6,00%

7,00%

8,00%

9,00%

10,00%

0,00%

0,50%

1,00%

1,50%

2,00%

2,50%

3,00%

7D 21D 35D

Período de Cura

Figura 54. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/RPM , nas idades de 7,

21 e 35 dias.

Tabela 24. Variação volumétrica e absorção de umidade do solo/RPM.



7D 2,46% 5,00% 4,87% 4,92% 1,39%

21D 2,02% 5,59% 5,27% 5,39% 3,12%

35D 1,60% 4,93% 4,58% 4,77% 3,74%


A variação volumétrica dos compósitos com o uso do cimento, PVA e RPM,

imersos 24 horas na água, podem ser comparados na figura 55. Quanto à eficácia

na estabilização do solo, o cimento apresentou melhores resultados, seguido da

mamona e PVA. A figura 56 ilustra a taxa de absorção de umidade, demonstrando

a potencialidade do uso do RPM na melhoria da durabilidade de matrizes de terra.

Os corpos de prova com cimento e o PVA não atingiram o limite requerido por

norma (ABNT, 1984e). O uso do RPM nas misturas, reduziu em 400% a absorção

de água dos corpos de prova.

Va

ria

ção

Vo

lum

étri

ca

A

bso

rçã

o d

e u

mid

ad

e

DBD



0,00%

5,00%

10,00%

15,00%

20,00%

25,00%

30,00%

35,00%

7D 21D 35D

0,00%

2,00%

4,00%

6,00%

8,00%

10,00%

12,00%

14,00%

16,00%

7D 21D 35D

Período de Cura

Figura 55. Variação volumétrica das matrizes de solo com cimento, PVA (solução de 50 e

70% em água) e RPM, nas idades de 7, 21 e 35 dias.

Período de Cura

Figura 56. Absorção de umidade de solo com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em

água) e RPM, nas idades de 7, 21 e 35 dias.

Va

ria

ção

Vo

lum

étri

ca

A

bso

rçã

o d

e U

mid

ad

e

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

PV

A50

PV

A70

CIM

RP

M

DBD



0,000

0,020

0,040

0,060

0,080

0,100

0,120

0,140

0,160

0,180

0,200

0 20 40 60 80 100 120 140 160

4.6. Ensaio de absorção por capilaridade

Considerando que os processos de degradação de blocos, tijolos e/ou

alvenarias monolíticas de terra relacionados com a água, dependem

essencialmente da quantidade de água absorvida e da duração do umedecimento,

entender as particularidades deste comportamento, torna possível criar

mecanismos que minimizem os danos gerados pela água. A ação da capilaridade

depende, essencialmente, das características da estrutura porosa do material, isto

é, da quantidade, dimensão e conectividade dos poros (RATO, 2006).

A absorção capilar é muito rápida inicialmente, adquirindo um ritmo mais

lento até a fase de estabilização, esta diferença de ritmo é justificada pelo fato da

água preencher inicialmente os poros acessíveis de maiores dimensões, em

seguida os poros de menor dimensão, finalizando com os poros cujo acesso

dependam da presença de canais (fibras, microfissuras e outros) (RATO, 2006).

Na figura 57 observa-se que a taxa de absorção por capilaridade, da matriz

de solo estabilizada com cimento, demonstrou uma tendência a estabilização após

180 minutos de ensaio.

(segundos) t

Figura 57. Taxa de absorção de água por capilaridade para solo/CIM, nas idades de 14,

28 e 42 dias.

Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

14D

28D

42D

DBD



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Raimondo et al. (2009) avaliaram a velocidade inicial de absorção de água

por capilaridade do BTC, o solo utilizado era predominantemente argiloso. Os

autores observaram que, em geral, as amostras parecem seguir duas tendências

principais, uma absorção inicial caracterizada por uma aclive íngreme variando

para um aumento mais suave tendendo à estabilização. Este comportamento foi

observado nos ensaios realizados (figuras 58-63).

As figuras 58 e 59 ilustram o comportamento de absorção de água da matriz

estabilizada com PVA50 e PVA70, respectivamente. Pode-se observar que nos

espécimes ensaiados aos 21, 28 e 42 dias a estabilização ocorreu após 180

minutos de ensaio. As taxas de absorção aumentaram com a idade do compósito, a

justificativa é de que o aumento volumétrico, provocado pela absorção de água do

argilomineral, crie tensões internas, gerando e ampliando microfissuras, com uma

maior quantidade e tamanho de canais, a interligação entre poros é favorecida.

Kerali (2001), citando os trabalhos de Lea (1970) e Newman (1986), explica que

as pressões internas dos poros podem acumular-se dentro dele, tal pressão pode

conduzir a um tipo de alívio de tensões, normalmente associada com a interrupção

da ligação inter-partícula e inter-fase em materiais à base de cimento, gerando

ampliação e/ou criação de canais de interligação entre poros.

(segundos) t

Figura 58. Taxa de absorção de água por capilaridade para compósitos com solo/PVA50,

nas idades de 14, 28 e 42 dias.

Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

14D

28D

42D

DBD



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0 20 40 60 80 100 120 140 160

0,000

0,005

0,010

0,015

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

0 20 40 60 80 100 120 140 160

(segundos) t

Figura 59. Taxa de absorção de água por capilaridade para compósitos com solo/PVA70,


O comportamento de absorção por capilaridade da matriz estabilizada com

RPM, segue conforme demonstrado na figura 60. Pode-se observar que nos

espécimes ensaiados aos 14 e 28 dias a estabilização tende a ocorrer após 10

minutos de ensaio, para os compósitos ensaiados aos 42 dias, esta tendência à

estabilização ocorreu após 180 minutos.

(segundos) t

Figura 60. Taxa de absorção de água por capilaridade para compósitos com solo/RPM,


Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

14D

28D

42D

14D

28D

42D

DBD



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0 50 100 150 200 250 300 350

A comparação da taxa de absorção por capilaridade entre os aglomerantes

estudados em corpos de prova com 14 dias de cura, segue demonstrado na figura

61. Observou-se uma considerável absorção por capilaridade do solo/PVA em

comparação aos demais aglomerantes, apresentando tendência de estabilização

após 180 minutos. As matrizes com solo/CIM e solo/RPM apresentam menores

índices de absorção com estabilização após 10 minutos.

(segundos) t

Figura 61. Taxa de absorção de água por capilaridade para compósitos com solo

estabilizados com CIM, PVA50, PVA70 e RPM, aos 14 dias.

Ensaios realizados com corpos de prova com 28 dias de cura (figura 62)

apresentam desempenho análogo aos espécimes ensaiados aos 14 dias. As curvas

confirmam as duas tendências principais apontadas por Raimondo et al. (2009),

uma absorção acentuada para os primeiros minutos seguida de uma tendência a

estabilização. Todos os corpos de prova analisados demonstram estabilização após

6 horas. A absorção foi mais intensa para as misturas com PVA (50 e 70%). Os

compósitos com RPM apresentaram os menores índices de absorção seguido do

corpo de prova estabilizado com cimento.

Na figura 63 pode ser observado o comportamento das misturas ensaiadas

aos 42 dias. Nos primeiros minutos o crescimento da absorção por capilaridade foi

diferenciado para todos os compósitos, em virtude das características individuais

de cada aglomerante, aproximando da estabilização após 6 horas de ensaio. Como

Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

PVA50 - 14D

PVA70 - 14D

CIM - 14D

RPM - 14D

DBD



0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0 50 100 150 200 250 300 350

0,000

0,050

0,100

0,150

0,200

0,250

0,300

0,350

0,400

0,450

0 50 100 150 200 250 300 350

verificado anteriormente, os compósitos com RPM e cimento apresentaram

absorção por capilaridade inferior aos compósitos com PVA.

(segundos) t



(segundos) t



Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

Ab

sorç

ão

de

águ

a p

or

cap

ila

rid

ad

e (g

/cm

2)

PVA50 - 28D

PVA70 - 28D

CIM - 28D

RPM - 28D

PVA50 - 42D

PVA70 - 42D

CIM - 42D

RPM - 42D

DBD



4.7. Ensaio de molhagem e secagem

Os ciclos de molhagem e secagem são aplicados aos materiais para estimar

sua perda de massa. A norma brasileira que define os procedimentos de ensaio é a

NBR 13554 (ABNT, 1996). Ogunye e Boussabaine (2002) estudando métodos de

ensaio para BTC, comentam que as normas para este ensaio são escassas e

limitadas, apontando a ausência de simulação em grande escala com condições

ambientais adequadas; agressividade das condições de exposição; a análise

comparativa dos resultados com outros trabalhos é difícil e pouco confiável; falta

de correlação com o desempenho real de longo prazo; perda de peso, base de

cálculo, é enganosa, uma vez que, durante a imersão parte do material fica diluído

na água; dificuldade em se manter um esforço abrasivo consistente durante todo o

teste; impossível de simular a abrasão produzida pelo vento; entre outros.

Na tabela 25 estão representados os valores obtidos para os aglomerantes

estudados. Observa-se que os compósitos com a resina poliuretana de mamona

(RPM) apresentam índices abaixo do corpo de prova de referência (CIM)

enquanto o solo estabilizado com PVA50 e PVA70 apresentaram perdas de massa

significativamente superiores.

Tabela 25. Perda de massa por período de cura, valores expressos em %.

Aglomerantes

`Cura CIM PVA50 PVA70 RPM

7D 1,68% 2,12% 5,37% 0,35%

21D 1,61% 1,13% 4,00% 0,21%

35D 3,95% 6,54%

Constata-se que após cada ciclo de molhagem e secagem as matrizes

estabilizadas com PVA50 e PVA70 se mostraram cada vez mais frágeis,

fissuradas e deformadas. O mesmo comportamento não foi verificado para os

compósitos solo/CIM e solo/RPM. Os corpos de prova solo/CIM (figura 64), ao

final dos ciclos permaneceram inteiros, somente com algumas faces desgastadas,

resultante da escovação.

DBD



Figura 64. Imagem dos corpos de prova, solo/CIM-D7, ao final dos ciclos de molhagem e

secagem.

Contrariamente ao comportamento observado na matriz de solo/CIM, os

compósitos com PVA50 e PVA70 (figuras 65 e 66), apresentaram significativas

fissuras em suas faces, além de um desgaste mais intenso.

Figura 65. Imagem dos corpos de prova, solo/PVA50-D35, ao final dos ciclos de

molhagem e secagem.

DBD



Figura 66. Imagem dos corpos de prova, solo/PVA70-D21, ao final dos ciclos de

molhagem e secagem.

Os compósitos estabilizados com RPM (figura 67) foram mais estáveis em

comparação aos demais. Embora os ciclos de absorção de água (5 horas) e de

perda de água (42 horas em estufa a 70°C) sejam intensos, os espécimes não

apresentaram fissuras. O material também apresentou bom comportamento ao

teste de abrasão (escovação das faces com escova de aço), não apresentando

desgaste significativo. Atzeni et al (2008) comentam que em compósitos de solo e

aglomerante polimérico há melhorias significativas na resistência a abrasão em

comparação aos estabilizantes hidráulicos.

Figura 67. Imagem dos corpos de prova, solo/RPM-D21, ao final dos ciclos de molhagem

e secagem.

DBD



0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

-60 -50 -40 -30 -20 -10 0

Após os ensaios de molhagem e secagem os corpos de prova foram

submetidos aos ensaios de compressão simples. As curvas de tensão deformação

podem ser observadas na figura 68. Os dados obtidos estão apresentados na tabela

26. Observou-se uma considerável perda de resistência para as misturas que

utilizaram PVA como aglomerante. Os compósitos com cimento apresentaram

uma perda de cerca de 48%, enquanto o espécime com adição de RPM ficou em

torno de 31%.

Deformação (s)

Figura 68. Tensão-deformação dos compósitos com solo estabilizados com cimento, PVA

(solução de 50 e 70% em água) e RPM, após ensaio de molhagem e secagem.

Tabela 26. Resistência à compressão simples e porcentagem de perda, dos compósitos

com solo estabilizados com cimento, PVA (solução de 50 e 70% em água) e RPM, antes

e após ensaio de molhagem e secagem.

Tensão de ruptura (MPa)

Dias

Antes do ciclo de

molhagem e secagem

Após o ciclo de

molhagem e secagem

Perda de

resistência

35

CIM 4,116 2,124 48,4%

RPM 3,820 2,631 31,1%

PVA50 1,677 0,329 80,4%

PVA70 1,418 0,241 83,0%

Kerali (2001) citando os trabalhos de Fitzmaurice (1948) e Houben et al.

(1996) comenta que blocos saturados apresentam menores resistências que blocos

ensaiados em seu estado seco (umidade natural). Cytryn (1957, apud

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

CIM-D35 RPM-D35

PVA50-D35

PVA70-D35

DBD



HEATHCOTE, 1995) observou uma redução de 40% para um solo siltoso e de

60% para um solo arenoso, estabilizados com 6 e 10% de cimento. Chadda (1956,

apud HEATHCOTE, 1995) analisando um solo silte argiloso constatou uma perda

total para uma mistura solo com 2% de cimento e uma perda de 41% para o

mesmo solo com 8% de cimento. Pinto (2008) observou para compósitos solo

argiloso/cimento, uma redução média de resistência, de 58%. Já nos compósitos

solo arenoso/cimento, a redução foi de aproximadamente 30%. Para as amostras

reforçadas com fibras a redução alcançou índices médios de 40%.

Rolim (1999), utilizando água de cola para estabilização de matrizes de

terra, observou uma redução média de 80%, entre a resistência à tração por

compressão diametral dos corpos de prova antes e depois dos ensaios de

molhagem e secagem.

Kerali (2001) comenta que a diferença entre resistências pode ser explicada

por três fatores. O primeiro fator se refere a presença de umidade no bloco, a água

presente reduz as fracas ligações de Van der Waals entre a superfície do cimento

hidratado e a superfície das partículas do solo. O segundo fator está relacionado à

presença de argilominerais, que com sua elevada afinidade com a água, conduz à

absorção e subsequente dispersão das partículas finas não estabilizadas. Isto pode

ter o efeito indesejável de enfraquecimento nas ligações entre aglomerante e

partícula. Por fim, o autor citando os trabalhos de Lea (1970) e Newman (1986),

indica como terceiro fator, a ocorrência de pressões internas nos poros, comum

em um corpo de prova saturado. A pressão acumulada pode levar a um tipo de

alívio de tensões, normalmente associada com a interrupção da ligação inter-

partícula e inter-fase em materiais à base de cimento. Walker (1995) fez a mesma

observação. A redução de resistência é devido, principalmente, ao

desenvolvimento de pressões de água nos poros e à liquefação dos minerais de

argila não estabilizados na matriz compactada.

4.8. Fibras de sisal e pupunha inseridas na matriz solo/RPM

A resistência à compressão simples, aos 7 e 35 dias, do compósito

solo/RPM com adições vegetais (pupunha e sisal) pode ser visualizada na figura

69. Observou-se que a adição de pupunha, aos 7 dias, pouco acrescentou na

DBD



0

1

2

3

4

5

6

7

8

-100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0

resistência, 15,87% em relação aos corpos de prova sem reforço, por sua vez, as

fibras de sisal aumentaram a resistência em 33,65% do compósito. Para os corpos

de prova ensaiados após 35 dias de cura, as fibras vegetais acresceram na

resistência à compressão simples em relação ao corpo de prova de referência,

11,05% para solo/RPM-P e 26,58% para solo/RPM-S. Em relação a tenacidade,

quando se compara solo/CIM e solo/RPM, observa-se um aumento de

aproximadamente 354%, com a adição das fibras vegetais houve um aumento da

capacidade de deformação pós fissuração de 428% para o compósito solo/RPM-P

e de 504% para o espécime solo/RPM-S. A tenacidade foi obtida calculando-se a

área sob a curva tensão x deformação

Deformação (s)

Figura 69. Tensão-deformação dos compósitos com solo/CIM, solo/RPM, solo/RPM-P e

solo/RPM-S, aos 7 e 35 dias.

O módulo de elasticidade foi calculado a partir do diagrama tensão-

deformação conforme recomendado pela ASTM C469 (ASTM, 2002) e sugerido

por Toledo Filho (1997) aos 35 dias. O módulo é a inclinação da reta entre dois

pontos fixos no diagrama. O ponto inferior é o ponto onde a deformação é zero

enquanto o ponto mais alto é o ponto onde a tensão corresponde a 40% da tensão

Res

istê

nci

a à

Co

mp

ress

ão

Sim

ple

s (M

Pa

)

RPM-P D35

RPM-D7

RPM-S D35

RPM-S D7

RPM-P D7

Solo/sisal (PINTO, 2008)

Solo/curauá (PINTO, 2008)

Solo/fibras vegetais


CIM-D35

Solo/polímeros naturais

/fibras vegetais (ACHENZA

e FENU, 2006)

CIM-D7 RPM-D35

DBD



última. O módulo de elasticidade é calculado pela equação 14, onde 40%

corresponde a deformação longitudinal produzida pela tensão σ40%. Os resultados

podem ser observados na tabela 27.

%40

%40 )(

E (14)

Tabela 27. Resistência à compressão simples e módulo de elasticidade na compressão

simples, em GPa.

Este trabalho Pinto (2008)

Dias

Tensão de

ruptura

(MPa)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Tensão de

ruptura

(MPa)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

35 Solo 1,25 (2,83) 3,50 1,45 (3,81) 2,35

7

CIM 3,366 (7,33) 4,17 3,34 (3,71) --

RPM 3,114 (0,89) 1,18 -- --

RPM-P 3,781 (4,34) 1,11 -- --

RPM-S 4,222 (2,43) 1,12 -- --

35

CIM 4,116 (8,11) 4,30 3,89 (13,47) 4,24

RPM 3,820 (8,64) 1,81 -- --

RPM-P 4,388 (5,16) 1,22 -- --

RPM-S 4,823 (2,95) 1,04 -- --

Solo/curauá

5,13

Solo/sisal

4,46


Observou-se, em geral, que a inclusão das fibras vegetais ocasionou o

decréscimo do módulo de elasticidade em comparação aos espécimes de

referência (solo/RPM). Comportamento análogo ao observado por Barbosa

(1996). Segundo o autor, o módulo de elasticidade obtido para o solo estabilizado

com emulsão asfáltica atingiu valores médios de 5,69 GPa, com a adição de fibras

de sisal (0,7% em peso de solo) houve o aumento da flexibilidade do compósito,

com módulo de elasticidade de 3,45 GPa. Ghavami et al (1999), observaram o

aumento da flexibilidade dos compósitos com a adição de fibras vegetais. Os

autores estudaram a adição de fibras de sisal e coco com comprimento de 50 mm e

adição volumétrica de 4%. Para os espécimes com fibras de sisal a redução do

módulo de elasticidade foi de aproximadamente 17%. Para as fibras de côco a

redução foi de 58%.

DBD



0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Na figura 70, referente a resistência à tração por compressão diametral aos 7

e 35 dias, observou-se que o aumento da resistência concomitantemente as

adições vegetais. Os corpos de prova com fibras de sisal (solo/RPM-S), aos 7 dias,

resistiram 49,12% a mais que os compósitos solo/RPM (referência) e 18,05% do

solo/RPM-P. O compósito solo/RPM-P obteve resistência de 26,31% superior ao

solo/RPM. As misturas solo/RPM-P, ensaiadas aos 35 dias, apresentaram um

aumento de resistência de 37,6% em relação ao corpo de prova de referência

(solo/RPM). A incorporação de fibras de sisal aumentou a resistência da matriz

solo/RPM em 44%, aos 35 dias. Os resultados obtidos aos 7 e 35 dias, indicam a

potencialidade do uso do reforço vegetal, demonstrando que a adição de fibras de

sisal, para este caso de estudo, foi significativamente superior as fibras de

pupunha.

Deformação (s)

Figura 70. Tensão-deformação dos compósitos com solo/RPM, solo/RPM-P e solo/RPM-

S, aos 7 dias.

Ensaios de absorção por imersão (24h) foram realizados nos corpos de

prova aos 7 dias de cura. Os resultados seguem descritos na tabela 28. Observou-

se, que os valores dos corpos de prova sem reforço e com adições vegetais,

apresentaram valores próximos, indicando que as fibras vegetais não acresceram

na taxa de absorção de água.

Solo/curauá (PINTO, 2008)

Solo/sisal (PINTO, 2008)

RPM-P D35

RPM-S D35

RPM-S D7

CIM-D7

CIM-D35

RPM-D7

RPM-D35

RPM-P D7

DBD



Tabela 28. Absorção de umidade do solo/RPM, solo/RPM-P e solo/RPM-S. Os valores

estão expressos em porcentagem. CV incluso dentro dos parênteses.


RPM 5,02 (11,34)

RPM-P 5,05 (14,54)

RPM-S 5,13 (12,53)

Este mesmo comportamento foi observado por Pinto (2008), as fibras de

sisal e curauá inseridas em matrizes de solo argilosa e arenosa não originaram

aumento da absorção de umidade do compósito. O autor explica que a

compactação age retirando boa parte da água absorvida pelas fibras (devolvendo-a

a matriz), além de comprimi-las a compactação melhora a zona de transição

(maior número de pontos de contato diminuindo a porosidade), além de enrijecer a

matriz de modo a impedir que as fibras voltem a seu formato tubular original.

DBD


5. Conclusões e Sugestões

5.1. Conclusões

Na caracterização do solo, o ensaio de Capacidade de Troca Catiônica

(CTC) por azul de metileno apresentou bons indícios do tipo de argilomineral

presente em maior proporção. É evidente que a comprovação só foi permitida

através da análise mineralógica do solo, através da Difratometria de Raios-X

(DRX). A argila presente na amostra foi a caulinita, argilomineral desejável para a

construção com terra crua, por ser pouco expansiva em razão de sua estrutura

química.

Na caracterização das fibras vegetais, as imagens obtidas do Processamento

Digital de Imagens (PDI) comprovaram o diâmetro médio superior das fibras de

pupunha (50% maior) em comparação as fibras de sisal. A obtenção do peso

específico pelo frasco de Chapman demonstrou valores próximos para as duas

fibras. Quando se comparam a resistência individual das fibras, as fibras de sisal

evidenciaram sua superioridade (13 vezes maior) em relação as fibras de pupunha.

Quanto ao tratamento alcalino (cozimento com cinza coada e extrato

pirolenhoso) aplicado nas fibras de pupunha, as imagens do Microscópio

Eletrônico de Varredura (MEV) comprovaram a ineficiência na retirada de todos

os resíduos da superfície da fibra, que possivelmente influenciou na interação

fibra/matriz.

Na análise da resistência à compressão simples dos compósitos, observou-se

o aumento de resistência, concomitantemente ao avanço do período de cura. Os

compósitos com adições de PVA atingiram níveis de resistência inferiores ao

mínimo exigido por norma. Embora os resultados não tenham sido satisfatórios

(baixa resistência), a princípio, não se descartou a possibilidade de uso deste

DBD


Conclusões e Sugestões 119

aglomerante, desde que a estabilização química seja acompanhada da

estabilização física (adição de fibras vegetais, sintéticas, etc). Por sua vez, o

solo/RPM apresentou resistências próximas ao corpo de prova de referência

(solo/CIM) e acima do recomendado (ABNT, 1984e). Os aglomerantes estudados

(PVA e RPM) atribuíram ductilidade e capacidade de deformação pós-fissuração.

Aos 35 dias, houve um aumento da tenacidade de aproximadamente 149% do

solo/PVA70, 174% do solo/PVA50 e 354% do solo/RPM, em relação ao corpo de

prova de referência (solo/CIM). A tenacidade foi obtida calculando-se a área sob a

curva tensão x deformação.

Quando se analisou a resistência à compressão diametral, observou-se um

comportamento análogo ao ensaio de compressão simples, no sentido de aumento

de resistência, com o aumento do período de cura, destacando que, mesmo após a

ruptura, os aglomerantes mantiveram unidas as partes rompidas do compósito.

Nos ensaios de absorção por imersão, observou-se o decréscimo da variação

volumétrica com o aumento do tempo de cura do compósito. Os corpos de prova

de referência (solo/CIM) apresentaram as menores variações, seguidos da matriz

solo/RPM, solo/PVA50 e solo/PVA70. Quando se analisou a absorção de

umidade, o solo/RPM absorveu em média, 5,0%, valor muito abaixo do máximo

exigido por norma que é de 20%, em contrapartida, as matrizes solo/PVA50 e

solo/PVA70 absorveram mais do que o recomendado.

No comportamento dos espécimes submetidos aos ensaios de absorção por

capilaridade, observou-se um rápido crescimento inicial e a tendência de

estabilização, após 180 minutos de ensaio. Nas idades estudadas, notou-se que a

absorção foi mais intensa nas matrizes solo/PVA70, solo/PVA50, solo/CIM e

solo/RPM. Outro ponto que se deve ressaltar, é o aumento das taxas de absorção

concomitante a idade do compósito. A justificativa é que, com a variação

volumétrica, provocado pela absorção de água do argilomineral, houve o

aparecimento de tensões internas responsáveis pela geração e ampliação de

microfissuras. É importante ter em mente que, com o aumento da rigidez, o

compósito tem sua capacidade de deformação reduzida. Assim, quando há

absorção de água, nas primeiras idades, o corpo de prova com menor rigidez e

maior deformabilidade é capaz de absorver melhor essas tensão internas. Em

contrapartida, matrizes com maior rigidez não conseguem absorver as tensões

geradas, resultando no aumento de microfissuras, com uma maior quantidade e

DBD



tamanho de canais, a interligação entre poros é favorecida. Kerali (2001), citando

os trabalhos de Lea (1970) e Newman (1986), explica que as pressões internas dos

poros acumulam-se dentro dele, tal pressão pode conduzir a um tipo de alívio de

tensões, normalmente associada com a interrupção da ligação inter-partícula e

inter-fase em materiais à base de cimento, gerando ampliação e/ou criação de

canais de interligação entre poros.

Para os ciclos de molhagem e secagem, se observou que a perda de massa

foi maior nos corpos de prova solo/PVA70, solo/PVA50, solo/CIM e solo/RPM.

Os espécimes estabilizados com PVA ao final do ensaio se mostraram mais

frágeis, deformados e com inúmeras fissuras, contrariamente ao observado nas

matrizes solo/CIM e solo/RPM. O melhor resultado obtido foi no uso do RPM

como estabilizante, não apresentando desgaste superficial significativo nem

fissuras.

A adição de fibras vegetais (pupunha e sisal) proporcionou aumento da

resistência à compressão simples e diametral da matriz estudada (solo/RPM).

Independente da idade de cura (7 ou 35 dias), as resistências foram mais elevadas

para os compósitos com fibras de sisal do que para fibras de pupunha. Convém

mencionar a diferença de resistência das fibras, o sisal é 13 vezes mais resistente

do que a pupunha. Observou-se que a inclusão das fibras vegetais ocasionou o

decréscimo do módulo de elasticidade em comparação aos espécimes de

referência (solo/RPM). Comportamento análogo ao observado por Barbosa (1996)

e Ghavami et al. (1999).

Os resultados demonstram que o uso do PVA na estabilização de solo para a

produção de Blocos de Terra Comprimido (BTC), não é indicado (nas proporções

estudadas, 50 e 70%). Tanto a resistência à compressão simples quanto a taxa de

absorção de água, não atingiram os índices mínimos exigidos por norma (ABNT,

1984e). Em contrapartida, o solo/RPM apresentou excelente resistência mecânica

e resistência a ação da água.

A estabilização química criou barreiras que impediram que as fibras

absorvessem água. A estabilização mecânica gerou tensões internas que

comprimiram as fibras vegetais, impedindo o inchamento das mesmas, ou seja, os

métodos de estabilização, utilizadas nesta pesquisa, interagem e se

complementam. A estabilização química com RPM atribuiu ductilidade e

tenacidade a matriz, além da significativa melhoria na durabilidade do compósito.

DBD



A estabilização mecânica conduziu a espécimes com uma melhor interação entre

fibra/matriz. Por fim, a estabilização física aumentou a resistência mecânica, além

do aumento na capacidade de absorção de energia pós-fissuração.

5.2. Sugestões para trabalhos futuros

Existe a necessidade de melhorar o tratamento superficial da fibra vegetal.

A presença de resíduos na superfície da fibra pode afetar negativamente,

sabe-se que o comportamento dos compósitos fibrosos estão vinculados a

interação entre a fase dispersiva e a fase matriz. As imagens do MEV

ilustraram a presença de resíduos mesmo após o tratamento em solução

alcalina.

Propõe-se também um estudo mais abrangente sobre as curvas de

compactação geradas pela metodologia utilizada (compactação estática),

com uma maior variedade de solos, considerando a influência do atrito

gerado entre a parede do molde e o solo compactado. Além da análise da

estrutura das argilas presentes no solo após a compactação, sobretudo em

relação à resistência mecânica e taxa de absorção capilar de espécimes

moldados no ramo ascendente e descendente da curva.

As diluições de PVA (50 e 70%) não apresentaram boa resistência aos

ensaios de absorção de água, apresentando índices mínimos acima do limite

máximo exigido por norma (ABNT, 1984f), porém, para se descartar a

possibilidade de uso deste aglomerante, sugere-se estudos de diluições de

20, 30 e 40%. Soluções com 10% de PVA e 90% de água, em testes iniciais

desta pesquisa, demonstraram ser insuficiente para resistir aos ensaios de

absorção.

A porcentagem adicionada de resina poliuretana de mamona (RPM) foi de

23%, valor referente a umidade ótima do ensaio de compactação quasi-

estática. Sugere-se a avaliação da resistência mecânica e durabilidade de

outras proporções até o limite em que o RPM deixe se ser aglomerante e

passe a ser considerado matriz.

O ensaio de absorção por capilaridade é uma adaptação da NBR 9779

(ABNT, 1995) que trata da determinação da absorção de água por

DBD



capilaridade de argamassas e concretos endurecidos. Um dos parâmetros de

cálculo é a área molhada (mancha úmida). Para argamassas e concretos se

desconsidera a variação volumétrica do corpo de prova, porém, para as

matrizes de solo esta variação não pode ser desconsiderada. Sugere-se

estudos para a adequação do ensaio em que se considere esta variação.

Quanto ao uso das fibras de pupunha, sugere-se o estudo de fibras com

comprimentos variados de 15, 20, 30 e 35 mm, além de frações

volumétricas de 1% e 2%. Outras fibras, resíduos da agroindústria,

poderiam ser incluídas, como o caso das fibras do bagaço da cana-de-

açúcar.

Propõe-se o estudo da influência da estabilização química utilizando outros

aglomerantes, como a substituição parcial do cimento por cinzas

pozolânicas (cinza da casca do arroz, bagaço da cana-de-açúcar, lodo de

estação de tratamento de água, etc.), além de resinas naturais extraídos de

plantas e/ou frutos, como a linhaça, palma forrageira, babosa e outros.

Correlação entre os dados obtidos nos espécimes cilíndricos e em espécimes

prismáticos (Blocos de Terra Comprimida), considerando como parâmetros

de influência, a forma e o tamanho.

DBD


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