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ANÁLISE DA SUBSTITUIÇÃO DOS MATERIAIS CONSTITUINTES DA
ARGAMASSA PARA ESTUDOS DE ARGAMASSAS SUSTENTÁVEIS
Andressa Marx Mallmann1,^ Francis Giovani Brun^2 (^1) Departamento de Engenharia Civil, Instituto Politécnico de Leiria; 2182621 @my.ipleiria.pt (^2) Departamento de Engenharia Civil, Instituto Politécnico de Leiria; 2182624 @my.ipleiria.pt Palavras-chave: Argamassa sustentável, substituição de agregados, substituição de cimento, redíduos da construção civil. RESUMO Neste trabalho são apresentadas algumas revisões bibliográficas sobre a linha de pesquisa nas quais elementos constituintes de uma argamassa padrão são substituídos por resíduos de construção civil, ou resíduos industriais. A pesquisa concentrou-se em publicações direcionadas na construção sustentável, que engloba publicações nesta área. Os trabalhos encontrados foram classificados em três seções, onde são observados que a substituição está mais focada para os agregados. Outras pesquisas realizam a substituição parcial do cimento, e por fim, as pesquisas que abordam a substituição dos dois componentes.
1. INTRODUÇÃO
A construção civil é considerada uma das principais responsáveis por uma série de impactos ambientais, desde o consumo de recursos naturais e a modificação da paisagem, até a geração de resíduos ( Pinto, 2005 ). Portanto, há uma grande procura em desenvolver materiais e processos construtivos alternativos menos nocívos ao meio ambiente. Atualmente, o tema da reutilização de resíduos em novos produtos na construção civil, é algo que está mais presente no meio acadêmico do que nos canteiros de obras, porém, não deveria ser assim, já que o aproveitamento apresenta inúmeras vantagens como a redução do volume de resíduos que devem ser descartados e a redução no consumo de materias retirados de forma direta da naturza ( Lapa, 2011 ). Além das vantagens em relação a sustentabilidade, o uso de resíduos pode proporcionar diminuição energética da exploração, redução de transportes e custos de manutenção dos resíduos, resultando em uma oportunidade técnica, ambiental e econômica ( Dias et al., 2016). Os resíduos de construção civil, da indústria de mineração e metalurgica são de importante aplicação na construção civil, pois contém uma rica composição mineralógica, tais como: silicoaluminatos, oxidos de ferro e titânio e carbonatos. Essas misturas com outros resíduos como cinza voltante que são descartados em grande quantidade, podem formar uma importante matéria prima para a produção de argamassas destinadas a diversas aplicações como: assentamentos de pisos, rebocos e nivelamento de paredes ( Peixoto, 2015 ). Com a crescente demanda por produtos sustentáveis nos últimos anos, vários estudos desenvolvidos buscam a incorporação, substituição ou a troca parcial de materiais que constituem a argamassa por materiais de descarte, podendo estes descartes ser de origem industrial, ou da própria construção civil. Portanto, o objetivo do estudo é realizar um levantamento dos materiais utilizados na fabricação da argamassa, e analisar a substituição dos agregados e do cimento, por materiais que podem ser reutilizados, mantendo as propriedades necessárias para atingir seu desempenho.
De acordo com Zunino e Macedo (2010) a extração das matérias primas e a condição dos resíduos em locais impróprios acarretam em impactos ambientais negativos, dos quais precisam de tecnologias de controle de poluição para remediar os dilemas característicos ao processo de produção. Contudo, agir após os estragos, necessitam altos recursos e nem sempre as soluções encontradas são eficazes, pois, também criam outros resíduos nesse processo. A inadequada disposição dos resíduos da construção civil (RCC), além da elevada geração, compromete a paisagem local, provoca assoreamento dos rios, córregos e lagos, o entupimento da drenagem urbana, provocando enchentes, por exemplo, e além de servirem de pretexto para o depósito irregular de outros resíduos não inertes, ocasionando o surgimento de vetores de doenças ( Cabral & Moreira, 2011 ). De acordo com Patricio et al. (2013) o reaproveitamento dos resíduos como matéria- prima na construção geram algumas vantagens como: a diminuição de consumo de energia, diminuição no uso de matéria-prima, redução da emissão de poluentes e a diminuição de custo. Por tais motivos que muitos pesquisadores motivam-se a estudar o reaproveitamento dos resíduos na construção.
2. 3. Resíduos Industriais Os resíduos decorrentes de atividades industriais são os que apresentam maior dificuldade de manuseio, pelo fato de sua complexidade e potencial de toxicidade. Acarretam grandes impactos negativos na natureza, perdas economicas e sociais, visto que sua reitrodução no processo produtivo é na maioria das vezes difícil ou até impossível ( Pereira, 2006 ). A indústria de extração mineral é um exemplo de que ainda precisa-se resolver o crescente consumo de recursos naturais não renováveis associado a uma produção descontrolada de resíduos. De acordo com Nunes et al. (2002) em alguns casos, surgiu a oportunidade de realizar novos materiais com características físicas e mecânicas semelhantes ou até mesmo melhoradas quando comparadas aos materiais e produtos convencionais. Um dos principais desafios propostos pelas indústrias, é aumentar a durabilidade dos seus produtos, ou seja, nos materiais fabricados a partir do cimento Portland. A subtituição pode ser feita parcialmente substituindo o clínque Portland pela adição de mineiais, por exemplo. Essas adições fazem com que ocorram significativas modificações, resultando em mudanças nas características no estado fresco e no endurecido, como também em sua microestrutura ( Pozzobon, 1999 ).
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
3.1. Substituição de Agregados As principais propriedades que são alteradas pelos agregados são: porosidade, absorção, aderência, resistência a compressão, módulo de eslasticidade, forma e textura, substâncias deletérias e distribuição granulométrica ( Santos, 2014 ). Logo, os materiais constituintes das argamssas, podem influenciar significativamente em suas características. De acordo com Dujab (2000) a composição química e mineralógica das areias devem ser essencialmente de gãos inócuos, não sujeitos a processos de alteração que possam ocasionar manchas ou perdas de resistência e aderência, e que não inferiram na durabilidade das matrizes produzidas. A disrtribuição da granulometria dos agregados miúdos, interfere diretamente na trabalhabilidade e consumo de água (no estado fresco) e na resistência de aderência, fissurações, rugosidade, permeabilidade e revestimento (no estado endurecido). Tais ações influênciam diretamente no desempenho das argamassas ( Angelim et al., 2003 ). Por ser um material inerte, o agregado miúdo não participa das reações químicas que promovem o endurecimento dos aglomerantes, interferindo no estado fresco, trabalhabilidade e retenção de água devido ao formato dos grãos, no estado esdurecido, influência nas resistências mecânicas, deformações e permeabilidade ( Carneiro & Cincotto, 1999 ). Ferreira et al. (2016) realizou um estudo com a utilização de resíduos de construção civil no lugar do agregado natural, substituindo 70, 80 e 100% do agregado, para argamassa de revestimento, obtendo todos resultados que atendem as normativas, sendo o de 70% o com melhor desempenho. O estudo de Costa e Silva et al. (2017) realizou o uso de pó de vidro para argamassa de revestimento, num teor de 5% e 100% do agregado natural, relatando um maior espalhamento na mesa de adensamento, provocando uma melhor trabalhabilidade, e um aumento na questão da resistência a compressão, mas uma diminuição na resistência a tração em corpos prismáticos. Ferreira et al. (2016) afirma que isso pode estar relacionado a algum efeito pozolânico decorrente da ação do vidro. No estudo realizado por Brun (2018) foi realizada a substituição total e parcial do agregado natural por resíduos cerâmicos e gesso. Foi analisado o comportamento de cinco traços de argamassa, mais o traço de referência, e foi observado que os resíduos
fabricados com teores de materiais pozolânicos mais elevados, produzem argamassas com propriedades otimizadas ( Sabbatini, 1986 ). De acordo com Tarelho et al. (2012) o uso de cinzas volantes de biomassa como substituto parcial do cimento em materiais de construção, permite a minimação da utilização de recursos materiais necessários para a produção de cimento. Apesar dos bons resultados obtidos, a utilização de cinzas de biomassa ainda se encontra com algumas dificuldades comerciais e preocupações, prinipalmente na disponibilidade e quantidade existente de cinzas de biomassa, sendo isto um problema na produção de betão e nível industrial ( Barbosa et al., 2013 ). A cinza volante é um resíduo industrial, obtida através da combustão do carvão mineral em caldeiras de leitos fluidizados. Esses resíduos podem resultar em uma matéria-prima para a produção de argamassas destinadas para: assentamentos de pisos, reboco e nivelamento de paredes, formação de contra pisos, dentre outras aplicações ( Ferreira et al., 2014 ). Portanto, a reutilização de cinzas na formação de argamassas ou até mesmo concretos, é uma alternativa interessante, já que este material possui atividade pozolânica. A pesquisa de Teixeira et al. (2016) apresenta um estudo de incorporação de cinzas de biomassa na substituição do cimento em quatro amostras. A primeira se refere a uma amostra referêcia, enquanto as demais variam de 20, 40 e 60% da massa do cimento. No final do estudo notou-se uma diminuição do espalhamento, diminuindo a trabalhabilidade com o aumento do teor de cinzas, e também uma dminuição da resistência em comparação com a amostra de referência, principalmente em idades iniciais, melhorando seu desempenho conforme seu envelhecimento. Embora os resultados não superem o da amostra de referência, nota-se uma boa alternativa devido ao fato de uma melhor carbonatação do cimento. No estudo de Calado et al. (2018), observou-se o comportamento da argamassa com substituição de 2,5% de bioetanol celulosico de segunda geração, em diferentes fases, com e sem aditivos no cimento. Foi observado o bioetanol celulosico seco em estufa, o bioetanol celulosico seco e queimado, tornando-se cinzas e ligmina utilizada para a produção de papel. Tanto o bioetanol celulosico em cinza quanto a ligmina apresentaram bom desempenho no retardamento do tempo de pega, o que não foi observado no bioetanol celulosico em seco, que retardou demasiadamente o tempo de pega. Todos obtiveram uma boa trabalhabilidade, mas como já observado no estudo de
Teixeira et al. (2016), houve perda de resistência, porém, mesmo assim, o estudo se mostra como boa alternativa para futuras pesquisas. O estudo de Canova (2017) apresenta a substituição do cimento por finos de britagem em argamassas de revestimentos em substituição de 2,5% a 20% do volume em massa em cinco amostragens com finos diferentes. As amostras com 2,5 e 5% mostraram melhoras no que diz respeito as propriedades mecânicas e houve pouca variação na absorção de água por imerção, mas para atingir os níveis de espalhamentos fixados, houve um aumento significativo de água com a maior porcentagem de finos. Segundo o autor, uma substituição de 5 a 10 % de cimento por teor de finos de britagem contribui para a produção de argamassas, além de ser benéfico ao meio ambiente. 3.3. Substituição do Cimento e Agregados Alguns estudos vêm buscando incluir tanto a substituição de cimento, quanto a substituição de agregados na argamassa, como é o caso da pesquisa realizada por Sousa et al. (2015), que estudou cinco amostras com diferentes porcentagens de resíduos de construção civil (RCC), variando de 20 a 80% do seu volume de agregado, e cinco porcentagens diferentes de cinzas volantes em silicas, para substituição do cimento. Em relação aos resultados obtidos, houve uma diminuição na resistência conforme fosse aumentada a utilização de cinza volante, porém, apresentou resultados satisfatórios se comparados as normativas. Mas em contrapartida, quanto maior a quantidade de cinzas, maior foi a absorção de água, melhorando a trabalhabilidade da argamassa. Ferreira et al. (2014) relizou o mesmo estudo, em que fixou uma procentagem de 5% de cimento nas quatro amostras, variando o teor de RCC de 80 a 95% do total do agregado miúdo, e as cinzas volantes extraídas de uma refinaria de alumina, variando sua porcentagem de 0 a 15%, em quatro amostras, assim fechando os 100% do total das amostras. Os resultados encontrados atendem o exigido, sendo uma boa alternativa para argamassas de baixo custo, tanto em revestimento, quando para assentamento.
4. CONCLUSÕES A importância de considerar os aspectos econômicos associados à entrada e saída de materiais na proteção ambiental é significativa, uma vez que as soluções de fim de linha aumentam normalmente o consumo de energia e podem criar novas formas de resíduos. Enquanto não são desenvolvidas soluções viáveis de reutilização e reciclagem, a
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