Coef Capilaridade.pdf

CENTRO UNIVERSITÁRIO - CATÓLICA DE SANTA CATARINA Pró-Reitoria Acadêmica Setor de Pes quisa

Mantenedora: Fundação Educacional Regional Jaraguaense – FERJ Rua dos Imigrantes, 500 – Bairro Vila Rau – Caixa Postal 251 – CEP: 89.254-430 – Jaraguá do Sul – SC Fone: 0 xx 47 3275-8207 – Home Page: http://www.catolicasc.org.br – E-mail: [email protected]

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FORMULÁRIO PARA INSCRIÇÃO DE PROJETO DE INICIAÇÃO C IENTÍFICA . Coordenação/Colegiado ao(s) qual(is) será vinculado: Curso (s) : Engenharia Civil de Joinville Nome do projeto: Estudo do Coeficiente de Capilaridade em Argamassas com Resíduo de Fundição Nome do(s) acadêmico(s) envolvido(s): A definir Nome do professor orientador: Helena Ravache Samy Pereira Nome do professor co-orientador: Nome do coordenador(a) do Curso: Helena Ravache Samy Pereira

Para a Fundação Educacional Regional Jaraguaense – FERJ, mantenedora do Centro Universitário - Católica de Santa Catarina em Jaraguá do Sul e em Joinville, encaminhamos anexo, Projeto de Iniciação Científica a ser submetido ao Edital 05/2012 - FERJ, e declaramos nosso interesse e prioridade conferida ao desenvolvimento do projeto ora proposto, assim como nosso comprometimento de que serão oferecidas as garantias necessárias para sua adequada execução, incluindo o envolvimento de equipe, utilização criteriosa dos recursos previstos e outras condições específicas definidas no formulário anexo.

Jaraguá do Sul, 18 de setembro de 2012



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2 – DESCRIÇÃO DO PROJETO Título do Projeto:

Estudo do Coeficiente de Capilaridade em Argamassas com Resíduo de Fundição

Tipo de Projeto ( 12 meses ) ( x ) Elaborado pelo professor orientador; ( ) Apresentado pela instituição;

Resumo do Projeto: A importância do aproveitamento de resíduos na construção civil deve-se principalmente a possibilidade de desenvolvimento de materiais sustentáveis a partir de resíduos industriais. Este projeto tem como objetivo fornecer uma análise dos efeitos da incorporação de pó de exaustão de fundição em argamassas para assentamento e revestimento de paredes e tetos em relação à absorção de água por capilaridade e ao coeficiente de capilaridade. O pó de exaustão de fundição é um resíduo proveniente da regeneração dos moldes de areias do setor de macharia da indústria de Fundição Tupy localizada em Joinville/SC. Será adotado um modelo de misturas de três componentes, onde as argamassas serão preparadas usando aglomerantes (20% a 30% em massa), areia (65% a 75% em massa) e pó de exaustão de fundição (5% a 15% em massa). Na argamassa endurecida, o tamanho e a continuidade dos poros e a proporção entre os componentes da mistura influenciam na absorção de água e no coeficiente de capilaridade. Palavras-chave: Resíduo de Fundição, Argamassas, Capilaridade.

Problematizacão:

O setor industrial em geral, durante muito tempo, desenvolveu suas atividades de produção de bens sem a preocupação com a redução da quantidade de resíduos. Com o surgimento de políticas voltadas a conservação do meio ambiente, passa a existir a consciência que a geração de novos produtos através da reciclagem de resíduos é uma alternativa concreta, já que o desenvolvimento sustentável requer uma redução do consumo de matérias-primas não renováveis.

A indústria metalúrgica é uma grande geradora de resíduos e consumidora de matérias-primas. A areia descartada de fundição, o cavaco de usinagem, a lama de tratamento da água de refrigeração, a escória de fundição e o pó de exaustão são alguns dos resíduos gerados durante o processo. Neste ambiente é possível perceber que o desenvolvimento de tecnologias ambientalmente eficazes e seguras para que o retorno destes resíduos a cadeia produtiva é extremamente importante. Justificativa:

A importância do aproveitamento de resíduos na construção civil, segundo Rocha e John

(2003), deve-se basicamente a possibilidade de desenvolvimento de materiais de baixo custo a partir de resíduos industriais, disponíveis localmente, através da investigação de suas potencialidades e ao uso de materiais e processos que causem mínimo impacto na cadeia



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produtiva. Experiências de sucesso no desenvolvimento de produtos com incorporação de resíduos para

construção civil estão sendo impulsionadas pela legislação ambiental e pela política que visa reduzir a eliminação direta dos resíduos em aterros, sem prévia valorização ou tratamento(ROCHA e JOHN, 2003).

As argamassas são materiais muito empregados na construção civil, sendo um dos seus principais usos no assentamento de alvenarias e revestimento de paredes e tetos. As argamassas de assentamento de alvenaria e de emboço e reboco (revestimento de tetos e paredes) possuem convencionalmente em sua composição areia, cal, cimento Portland e muito freqüentemente aditivos para melhorar algumas das propriedades. O estudo de propriedades técnicas de argamassas com incorporação de resíduos traz benefícios a toda sociedade pois a substituição parcial do agregado miúdo pelo resíduo pó de exaustão de fundição é conveniente economicamente e ambientalmente.

Objetivo Geral:

Estudar a absorção de água e o coeficiente de capilaridade em argamassas com resíduos de fundição possibilitando o conhecimento técnico científico sobre propriedades de produtos com incorporação de resíduos para a construção civil.

Objetivos Específicos:

• Dosar e produzir as argamassas utilizando os materiais propostos. • Avaliar a consistência e plasticidade da argamassa através da mesa de consistência. • Analisar os resultados experimentais de absorção de água e coeficiente de capilaridade. • Analisar a adequação da incorporação do resíduo pó de exaustão em argamassa de

assentamento e revestimento de paredes e tetos.

Metodologia:

O procedimento experimental pode ser resumido em quatro etapas (Quadro 01) e deverá ser

acompanhado de revisão bibliográfica.

Quadro 01 – Etapas da pesquisa Etapa Descrição

1 Dosagem e produção das argamassas 2 Caracterização da consistência das argamassas 3 Caracterização da absorção de água e coeficiente de capilaridade 4 Produção de texto científico

1. Dosagem e produção das argamassas

Para analisar a absorção de água e o coeficiente de capilaridade em argamassas com a



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incorporação de resíduos de fundição será adotado um modelo de dez misturas de três componentes, onde as argamassas serão preparadas usando aglomerantes (20% a 30% em massa), areia (65% a 75% em massa) e resíduo de fundição (5% a 15% em massa). As faixas de proporções para cada componente foram definidas visando à utilização da argamassa em revestimento de parede e tetos e assentamento de alvenaria. Os aglomerantes utilizados serão cimento e cal em proporções 2:1. O resíduo de fundição será o pó de exaustão que poderá ser incorporado em argamassas pois os testes toxicológicos com o resíduo demonstram que omesmo não causará riscos ao meio ambiente ou a saúde pública (KNOP, 2009; SANTOS, VALENTINA, SEMPTIKOVSKI e GALUPPO, 2010). A Tabela 01 mostra a composição em proporção de cada mistura.

Tabela 01 – Composição em massa das argamassas

Mistura

Aglomerantes (cimento e cal) % em massa

Areia

% em massa

Resíduo

% em massa 1 30,00 65,00 05,00 2 20,00 75,00 05,00 3 20,00 65,00 15,00 4 25,00 70,00 05,00 5 25,00 65,00 10,00 6 20,00 70,00 10,00 7 23,33 68,33 08,33 8 26,67 66,67 06,67 9 21,67 71,67 06,67 10 21,67 66,67 11,67

2. Caracterização da consistência das argamassas

Para avaliar a consistência e plasticidade das argamassas será utilizada a mesa de consistência

(Figura 01) segundo a norma técnica NBR 13276 (2005). A manivela da mesa deverá ser acionada de modo que a mesa suba e caia trinta vezes em trinta segundos de maneira uniforme. Imediatamente após a última queda será medido o espalhamento do molde tronco-cônico original de argamassa.

A plasticidade é a propriedade pela qual a argamassa tende a manter-se deformada após a retirada das tensões de deformação. A consistência é a maior ou menor facilidade da argamassa deformar-se sob a ação de cargas. Estas propriedades estão relacionadas com a trabalhabilidade da argamassa (BAUER, 2008).



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Figura 01 – Mesa de consistência

3. Caracterização da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de

capilaridade

A execução do ensaio para determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade seguiu o procedimento indicado na norma NBR 15259 (ABNT, 2005). Neste ensaio serão utilizados três corpo-de-prova para cada uma das 20 misturas, totalizando 60 corpos-de-prova com idade de 28 dias.

As superfícies dos corpos-de-prova devem ser lixadas e limpadas com pincel. Em seguida será determinada a massa inicial de cada corpo-de-prova. Posteriormente os corpos-de-prova prismáticos serão posicionados com a face quadrada sobre uma malha metálica no tanque de água, evitando a molhagem de outras superfícies. O nível de água deve ser mantido constante (5±1)mm acima da face em contato com a água.

A partir da colocação dos corpos-de-prova em contato com a água, deve ser determinado a massa de cada um deles aos 10 minutos e aos 90 minutos. Os corpos-de-prova serão previamente enxutos com pano úmido antes de cada pesagem.

A absorção por capilaridade, deve ser calculada para cada tempo pela Equação 01.

160mm

A tt

−= (01)

Onde: At: absorção de água por capilaridade para cada tempo (g/cm2) mt: massa do corpo-de-prova para cada tempo (g) m0: massa inicial do corpo-de-prova (g)

MISTURA

CONTROLE

MESA



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O coeficiente de capilaridade para cada corpo-de-prova é dado pela diferença da massa do

corpo-de-prova aos 90 minutos pela massa do corpo-de-prova aos 10 minutos. 4. Produção de texto científico

Para finalizar a pesquisa será produzido um texto científico com objetivo de publicação em

congressos ou periódicos, onde será feita a descrição da etapa experimental e análise dos resultados referentes a caracterização da argamassa no estado fresco e endurecido.

Fundamentação Teórica

1. Definição e histórico de argamassas

Argamassas são materiais de construção, com propriedades de aderência e endurecimento, obtidos a partir da mistura homogênea de um ou mais aglomerantes, agregado miúdo (areia) e água, podendo conter ainda aditivos e adições minerais (CARASEK, 2007).

Segundo EMO (2012), a indústria de argamassas surgiu no final do século 19, mas o uso de argamassas remonta milhares de anos. Mais de 10.000 anos atrás foi descoberto o registro mais antigo de emprego de argamassa de cal na Galiléia perto de Yiftah`el em Israel. Argamassas pozolânicas, compostas de resinas naturais, resistentes à água e coloridas foram usadas pelos astecas (EMO, 2012).

Este trabalho tem como foco de estudo as argamassas mistas de cimento e cal utilizadas em assentamento de alvenaria e revestimento de paredes e tetos na construção civil. O cimento confere à argamassa um aumento da resistência à compressão nas primeiras idades e a cal melhora a trabalhabilidade da mistura e a retenção de água, diminuindo os efeitos de retração na argamassa.

2. Trabalhabilidade em argamassas

Os conceitos de trabalhabilidade e consistência surgem da necessidade de serem

explicadas as características desejáveis das argamassas durante suas etapas de mistura, transporte, aplicação, consolidação e acabamento. Pode-se afirmar que a consistência está relacionada a facilidade da argamassa deformar-se sob a ação de cargas, enquanto a trabalhabilidade está relacionado a facilidade de manuseio. Sendo assim a consistência é uma propriedade relacionada com a trabalhabilidade das argamassas. As argamassas de assentamento devem ter consistência (abatimento) medido na mesa de consistência de 230±10mm (ASTM C-270, 1987 apud MOHAMAD et al, 2007).

Além da consistência, a plasticidade, a retenção de água, a densidade e a adesão inicial são propriedades relacionadas à trabalhabilidade das argamassa.

Reologia (rheo=fluir e logos=estudo) é a ciência que estuda o fluxo e a deformação dos materiais quando submetidos a uma determinada tensão ou solicitação mecânica externa, sendo usualmente empregada na análise do comportamento de fluidos homogêneos, como os líquidos, as emulsões e as partículas (WATANABE; ISHIKAWA; WAKAMATSU, 1985 apud ROMENO; CARDOSO; PILEGGI, 2011). Nas argamassas este conceito diz respeito diz



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respeito à sua maior ou menor fluidez e está associado à capacidade de resistir ao escoamento. Segundo Carasek (2007) as argamassas podem ser classificadas em relação à sua

consistência ou fluidez como seca, plástica ou fluida (Quadro 02).

Quadro 02 – Consistência das argamassas

CO

NS

IST

ÊN

CIA

Argamassa Seca

A pasta aglomerante somente preenche os vazios entre os agregados, deixando-os ainda em contato. Existe o atrito entre as partículas que resulta em uma massa áspera.

Argamassa Plástica

Uma fina camada de pasta aglomerante molha a superfície dos agregados, dando uma boa adesão entre eles com uma estrutura pseudo-sólida.

Argamassa Fluida

As partículas de agregado estão imersas no interior da pasta aglomerante, sem coesão interna e com tendência de depositar-se por gravidade (segregação). Os grãos de areia não oferecem nenhuma resistência ao deslizamento, e a argamassa é tão líquida que se espalha sobre a base, sem permitira a execução adequada do trabalho.

Fonte: Carasek, 2007

3. Absorção de água por capilaridade e coeficiente de capilaridade

Na argamassa endurecida, o tamanho e a continuidade dos poros controlam a absorção de água e o coeficiente de capilaridade. A porosidade nas argamassas está relacionada à resistência mecânica de forma inversa (MEHTA e MONTEIRO, 2008). O Quadro 03 classifica as argamassas de assentamento de paredes e revestimentos de tetos segundo a NBR 13281 (ABNT, 2005) em relação ao coeficiente de capilaridade.

Quadro 03 – Classificação das argamassas de assentamento e revestimento de paredes e tetos em relação ao

coeficiente de capilaridade Classe Coeficiente de

capilaridade (g/dm2.min1/2) Método de ensaio

C1 ≤ 1,5

ABNT NBR 15259

C2 1,0 a 2,5 C3 2,0 a 4,0 C4 3,0 a 7,0 C5 5,0 a 12,0 C6 >10,0

Fonte: NBR 13281 (ABNT, 2005)



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Khatib, Herki e Kenai (2013) apresentam os resultados de um experimento de investigação com material cimentício produzido com substituição parcial de areia natural por areia de fundição. Uma das propriedades investigadas nos vários tempos de cura foi a absorção de água por capilaridade. Os resultados indicam que há um aumento sistemático na absorção de água por capilaridade e uma diminuição na resistência à compressão com quantidades crescentes de areia de fundição. Parece haver uma relação linear entre resistência e absorção de água capilar.

4. Aplicações de Argamassas na Construção Civil

Existem várias aplicações na construção civil para as argamassas. Podem ser utilizadas para a

construção de alvenarias, para o revestimento de paredes e tetos, para revestimentos de pisos, para revestimentos cerâmicos e para a recuperação de estruturas. As argamassas mais empregadas na construção civil são as argamassas de assentamento de alvenaria e de revestimento de paredes e tetos. A argamassa de revestimento de paredes e tetos (Figura 02) normalmente recebem acabamentos como pintura ou revestimentos cerâmicos. Este revestimento de argamassa pode ser constituído de várias camadas como o chapisco, emboço e reboco.

Figura 02 – Aplicação de argamassa de revestimento (a)manual (b)projetada mecanicamente (a) (b)

Fonte: Carasek (2007)

As principais funções de um revestimento de argamassa de parede são proteger a alvenaria e a

estrutura contra a ação do intemperismo, integrar o sistema de vedação dos edifícios e regularizar a superfície dos elementos de vedação e servir como base para acabamentos decorativo.

A argamassa de assentamento de alvenaria (Figura 03) é utilizada na elevação de parede e muros de tijolos ou blocos. As principais funções de uma argamassa de assentamento são unir as unidades de alvenaria de forma a constituir um elemento monolítico, distribuir as cargas atuantes na parede, selar as juntas garantindo a estanqueidade e absorver as deformações naturais. Diante das funções da argamassa de assentamento, as principais propriedades almejadas são trabalhabilidade, retenção de água, aderência, resistência mecânica e capacidade de absorver deformações (associada ao módulo de elasticidade da argamassa).



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Figura 03 - Aplicação de argamassa de assentamento (a) por bisnaga (b)por desempenadeira (a) (b)

Fonte: Carasek (2007)

As principais funções de uma argamassa de assentamento são unir as unidades de alvenaria de

forma a constituir um elemento monolítico, distribuir as cargas atuantes na parede, selar as juntas garantindo a estanqueidade e absorver as deformações naturais. Diante das funções da argamassa de assentamento, as principais propriedades almejadas são trabalhabilidade, retenção de água, aderência, resistência mecânica e capacidade de absorver deformações (associada ao módulo de elasticidade da argamassa).

3. CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ETAPA OU FASE DO PROJETO Objetivo Específico

Etapa/Fase (O que?)

Especificação (Como?) Início Semanas e meses

Término Semanas e meses

Dosar e produzir as argamassas utilizando os materiais propostos.

Dosagem e produção das argamassas

-Revisão bibliográfica. -Produzir as misturas com os materiais constituintes disponíveis

01/08/2014 01/12/2014

Avaliar a consistência e plasticidade da argamassa através da mesa de consistência.

Caracterização da consistência das argamassas

-Revisão bibliográfica. -Realizar a determinação do índice de consistência através do ensaio proposto pela norma técnica.

01/08/2014 01/12/2014



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Objetivo Específico

Etapa/Fase (O que?)

Especificação (Como?) Início Semanas e meses

Término Semanas e meses

Avaliar a absorção de água por capilaridade da argamassa com resíduo de fundição.

Caracterização da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade das argamassas

-Revisão bibliográfica. - Realizar a determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade através do ensaio proposto pela norma técnica.

01/12/2014 01/03/2015

Analisar a adequação da incorporação do resíduo pó de exaustão em argamassa de assentamento e revestimento de paredes e tetos.

Produção de texto científico

-Revisão bibliográfica. -Analisar os resultados da propriedade absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade e a viabilidade do uso do resíduo pó de exaustão. -Produzir texto científico.

01/03/2015 01/07/2015

4. REFERÊNCIAS



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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS - ABNT. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Preparo da mistura e determinação de índice de consistência. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13281: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: requisitos. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15259: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: determinação da absorção de água por capilaridade e do coeficiente de capilaridade. Rio de Janeiro, 2005. BAUER, L. A. FALCÃO. Materiais de Construção. 5 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008. CARASEK, H. Argamassas. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. São Paulo: Arte Interativa, 2007. Cap. 26, p. 863-904. EMO – European Mortar Industry Organization. History . Disponível em: http://www.euromortar.com/index2.php?page=3. Acesso em: 05 fev. 2012. KHATIB, J. M; HERKI, B. A.; KENAI, S. Capillarity of concrete incorporating waste foundry sand. Construction and Building Materials, v 47, p. 867-871, 2013. KNOP, W. R. Estudo da Viabilização da Incorporação do Pó de Exaustão em Massa Cerâmica. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) - UDESC, Joinville, 2009. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M.. Concreto: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 3. ed. São Paulo: Arte Interativa, 2008. ROCHA, J. C.; JOHN, V. M. Utilização de Resíduos na Construção Habitacional. Porto Alegre: Coletânea Habitare, 2003. v.4. ROMENO, R. C. D. O.; CARDOSO, F. A.;PILEGGI, R. G. Propriedades do Concreto no Estado Fresco. In: ISAIA, Geraldo Cechella. Concreto: Ciência e Tecnologia. São Paulo: Arte Interativa, 2011. Cap. 13, p. 452-500. SANTOS, C. C.; VALENTINA, L. V. O. D.; SEMPTIKOVSKI, S. C. e GALUPPO, W. C. Uso de Pó de Exaustão de Fundição em Substituição Parcial a Areia Natural no Concreto Convencional. In: 52º Congresso Brasileiro de Concreto, Porto de Galinhas– PE, 2010. Anais. Ref. 0487, 2010.

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