AC Ambiente Construído Ambiente Construído 1415-8876 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - ANTAC Abstract The use of composite materials produced with the addition of renewable raw materials has gained broad acceptance due to the increasing scarcity of natural resources. This research aimed to analyze the performance of composites produced with cement and wood using two different binders, with a focus on evaluating compressive strength at 28 days and bulk density. A total of 48 cement-wood specimens were produced, distributed across 8 treatments, each with 6 specimens. These treatments varied in terms of the type of Portland cement used (CP2 and CP5), the condition of Eucalyptus grandis wood particles (pre-treated with cold water or untreated), and the use of calcium chloride additive. The mechanical compression test was performed to determine the secant modulus of elasticity (Ecs,28) and the average compressive strength of concrete at 28 days (fcm), as well as the apparent density of the composites. Treatments with Portland CP5 cement and additives showed better mechanical performance. Introdução Pela eminência da escassez de recursos naturais, em conjunto com os impactos ambientais, atualmente existe uma tendência de se buscar novos materiais, como alternativa para o desenvolvimento mais sustentáveis. Uma alternativa consiste em utilizar materiais compósitos, que são constituídos pela combinação de dois ou mais materiais, para diversas aplicações especialmente na construção civil (Molina et al., 2019; Hansted et al., 2023). Neste grupo de materiais, pode-se destacar os compósitos à base de cimento-madeira, que são uma mistura de cimento Portland, partículas de madeira e água. Essa combinação proporciona um material que apresenta um desempenho acústico e térmico satisfatório, além da resistência mecânica satisfatória (Oliveira et al., 2020; Cavdar; Yel; Torun, 2022). Um dos principais benefícios em utilizar os compósitos à base de cimento madeira, consiste no aspecto ambiental, por poder utilizar resíduos de indústrias madeireiros, valorizando o resíduo gerado, que em muitos casos não possui um destino adequada, reduzindo os impactos ambientais, contribuindo para o aspecto de sustentabilidade (Albadrani, 2023). Com essas características pode-se destacar a utilização dos compósitos à base de cimento-madeira, como telhas, forros e elementos de vedação, podendo ser uma alternativa para materiais tradicionais do setor da construção civil (Li et al., 2019). Um inconveniente destes compósitos, consiste na incompatibilidade de alguns tipos de madeira com o cimento, devido a composição química, devido a porcentagem de extrativos e açúcares, que pode dificultar o processo de cura do cimento durante a fabricação. Uma maneira adotada para minimizar esse inconveniente, é utilizar aditivos que possam acelerar a cura, como o cloreto de cálcio (CaCL2), que acelera o processo de hidratação do compósito (Castro, 2021). Outra forma de mitigar o efeito negativo dos extrativos e açúcares da madeira é realizar um tratamento físico das partículas da madeira, expondo-as por um determinado período em água fria ou água quente, para remover uma parcela dos extrativos que dificultam o processo de cura do cimento, desta maneira haverá uma melhor interface entre as partículas e o cimento (Kochova et al., 2020). Estudos recentes têm investigado a viabilidade de adicionar partículas de madeira as matrizes minerais. Ângelo e Simões (2023) destacam que as partículas atuam como um reforço eficiente no aspecto mecânico do compósito, além de contribuírem na dispersão e distribuição uniforme dos elementos da matriz. Rocha, Miranda e Parchen (2019) ressaltam a interação das partículas para um maior índice de consistência dos compósitos, tendo uma maior resistência mecânica à flexão e à compressão. As propriedades físicas, químicas e mecânicas dos compósitos cimentícios sofrem influência devido as características dos agregados acrescentados na mistura (Correa; Pereira; Rêgo, 2020). Este estudo teve como objetivo analisar o desempenho de compósitos de cimento madeira com diferentes aglomerantes, para a avaliação da resistência à compressão aos 28 dias e da densidade aparente. Método Para a realização do estudo foram utilizadas partículas de madeira de Eucalyptus grandis com granulometria de 36 mesh in natura e lavadas com um pré-tratamento em água fria. Os aglomerantes utilizados foram os cimentos Portland CP2 e CP5, o aditivo químico utilizado foi o cloreto de cálcio (CaCl2) com 3% em relação a massa do aglomerante. As partículas foram submetidas ao pré-tratamento de água fria, sendo imersas por 24 horas e posteriormente secadas, até atingirem um teor de umidade de 12%. Confecção dos corpos de prova Foram analisados 8 tratamentos conforme a Tabela 1, variando o tipo do aglomerante cimento Portland CP2 e CP5, o tipo de partículas (pré-tratadas e in natura) e a adição do aditivo cloreto de cálcio (CaCl2). Tabela1 Tratamentos analisados Tratamentos Combinações T1 CP2 com partículas in natura T2 CP5 com partículas in natura T3 CP2 com partículas pré tratadas T4 CP5 com partículas pré tratadas T5 CP2 com partículas in natura e aditivo T6 CP5 com partículas in natura e aditivo T7 CP2 com partículas pré tratada e aditivo T8 CP5 com partículas pré tratada e aditivo Para a confecção dos corpos de prova, primeiramente as partículas foram misturas junto com o cimento e a quantidade de aditivo (3 % em relação a massa do cimento), em um recipiente até ter uma mistura homogenia, após gradualmente foi acrescentado a quantidade de água. Para o ensaio mecânico de compressão, foram confeccionados 6 corpos de prova para cada tratamento utilizado um molde cilindro de PVC de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura, com relação cimento: madeira: água de 1:0,2:0,61, com suas composições destacadas na Tabela 2. Tabela 2 Composição dos corpos de prova para o ensaio mecânico de compressão aos 28 dias Materiais Quantidade Cimento Portland 200 g Partículas de madeira 40 g Água 121,2 g Aditivo 6 g Para a determinação da densidade aparente foram confeccionados 6 corpos de prova prismáticos de 50x50x15 cm, tendo suas composições conforme a Tabela 3. Tabela 3 Composição dos corpos de prova para a determinação da densidade aparente Materiais Quantidade Cimento Portland 35 g Partículas de madeira 7 g Água 21,2 g Aditivo 1,05 g Ensaio mecânico aos 28 dias Após 28 dias cada corpos de prova de cada tratamento foi submetido ao ensaio mecânico de resistência à compressão, conforme a norma NBR 7215 (ABNT, 2019) aplicando um carregamento até ruptura (Figura 1). Para o ensaio foi utilizado a máquina universal de ensaio EMIC com capacidade de 300 kN, do laboratório de propriedades mecânicas da Unesp de Itapeva. Figura 1 Ensaio mecânico de resistência à compressão aos 28 dias O ensaio mecânico de resistência à compressão aos 28 dias foi realizado com intuito de obter os valores de módulos de elasticidade secante (Ecs) e da resistência média do concreto à compressão aos 28 dias (fcm) dos corpos de prova. Determinação da densidade aparente Primeiramente os corpos de prova foram pesados em uma balança semi analítica e posteriormente com um paquímetro digital, o comprimento, a largura e a espessura foram registradas (Figura 2). Figura 2 Corpo de prova para densidade aparente A densidade aparente foi calculada através da Equação 1. ρ = M V Eq. 1 Sendo: ρ: Densidade aparente; M: Massa do corpo de prova; V: Volume do corpo de prova. V= Comprimento x Largura x Espessura. Determinação da resistência característica à compressão aos 28 dias A determinação da resistência característica dos tratamentos foi obtida através da Equação 2, organizando em ordem crescente os valores de cada tratamento e aplicando na respectiva expressão. fck = 2 × f 1 + f 2 + ⋯ + fn 2 − 1 n 2 − 1 − f n 2 Eq. 2 Sendo: Fck é a resistencia característica à compressão aos 28 dias; N é a quantidade de amostras; e f1, f2, ... ,fn/2 são valores de resistências dos corpos de prova. Análise de imagem Para analisar a interação das partículas de madeira com o cimento dos compósitos após a confecção, foi realizado uma análise de imagem dos compósitos para verificar as condições da superfície em um microscópio digital Leica DFC 295. Análise estatística Para realizar a análise estatísticas dos dados foi utilizado o software de estatística R. Primeiramente verificou-se a normalidade dos dados, pelo teste Shapiro Wilk. Na sequência realizou uma análise de variância (ANOVA), para analisar diferença estatística entre as médias, com um nível de 5% de significância. Por fim foi realizado o teste Tukey para comparações múltiplas das médias. Resultados e discussões Na Tabela 4 estão os valores obtidos da resistência característica à compressão aos 28 dias dos respetivos tratamentos. Tabela 4 Valores da resistência característica à compressão dos tratamentos Tratamentos fck (MPa) T1 7,39 T2 9,57 T3 3,41 T4 8,23 T5 11,05 T6 15,45 T7 11,82 T8 12,13 O tratamento T6 e o T8 apresentaram os melhores desempenhos, respectivamente. Ambos constituídos com o cimento Portland CP5 e com o acréscimo do cloreto de cálcio, podendo atribuir esse desempenho a influência destes dois parâmetros, que contribuíram para uma maior resistência característica. O tratamento T3 apresentou o menor desempenho entre todos os tratamentos, assim como os tratamento T6 e T8 foram influência do cimento e do aditivo, o desempenho do tratamento T3 foi influência pelo cimento Portland CP2. Isso se deve a menor resistência inicial do CP2 em relação ao CP5, além que o tratamento não apresentou em sua constituição o aditivo, uma vez que todos os tratamentos com aditivo tiveram resistências elevadas. Os resultados obtidos do ensaio de resistência à compressão aos 28 dias estão apresentados na Figura 3 ilustram os valores médios para cada tratamento referente os valores de Ecs e fcm. Figura 3 Valores médios e respectivos desvios padrões para os valores de Ecs e fcm Observa-se na Figura 3 que as maiores médias obtidas foram referentes aos tratamentos T6 e T8, e o menor valor foi referente ao tratamento T3, tanto para a resistência quanto para a rigidez. Isto pode estar associado ao aglomerante usado. Os tratamentos T6 e T8 tiveram em suas constituições o cimento Portland CP5, apresentando maior cura inicial, sofrendo menor influência dos extrativos e açúcares existentes na madeira, que são inibidores de cura, como já observado em estudos anteriores por Mendes, Vanderlei e Basso (2022). O tratamento T3 usou o cimento Portland CP2, que teve a cura prejudicada devido à sua composição química. Pode-se ainda destacar que os tratamentos com o aditivo cloreto de cálcio foram relevantes para a obtenção dos melhores resultados, como já observado em estudos realizados por Rana et al. (2020), Villas-Bôas et al. (2017) e Nasser et al. (2016). Rana et al. (2020), em seu trabalho, enfatizaram o uso de aditivos (CaCl2 e MgCl2) em compósitos, especialmente durante o processo de produção, para reduzir o tempo de prensagem e aprimorar as propriedades mecânicas, como o módulo de elasticidade (MOE) e o módulo de ruptura (MOR), conforme evidenciado neste estudo. Villas-Bôas et al. (2017) destaca a adição do aditivo na composição do compósito em seu trabalho, por apresentar maiores valores de resistência à compressão nos tratamentos analisados na ocasião. Nasser et al. (2016) ressalta uma maior compatibilidade dos constituintes dos compósitos cimento-madeira, a utilização de um pré-tratamento das partículas tanto com água fria ou quente, em conjunto com a adição de aditivos (CaCl2 e MgCl2). Em relação à condição das partículas, houve diferença nos valores nos tratamentos com partículas pré-tratadas e in natura. Em relação à resistência média (fcm), os tratamentos com as partículas in natura apresentaram os melhores desempenhos, destacando-se para os tratamentos T6 e T5, indicando influência positiva do não tratamento das partículas para o desempenho de compósitos cimento-madeira para a determinação da resistência média (fcm). Para o módulo de elasticidade, os melhores desempenhos foram para os tratamentos T8 e T6, que foram constituídos com partículas tratadas e in natura, respectivamente, não podendo verificar uma relação com o tratamento das partículas para um melhor desempenho, aspecto também observado por estudos anteriores. Iwakiri et al. (2015) e Guimarães et al. (2015) observaram que para a madeira de eucalipto é indiferente a realização de pré-tratamento em água das partículas. Os valores médios de densidade aparente obtidos estão apresentados na Figura 4. Figura 4 Densidade aparente médias As médias das densidades dos tratamentos variaram entre 1421,20 kg/m³ e 1242,00 kg/m³, destacando-se para os tratamentos T8 e T1, respectivamente, que apresentaram o maior e o menor valor. A atribuição à discrepância entre os valores se deve ao aglomerante utilizado: o tratamento T8 foi constituído com o cimento Portland CP5 e o tratamento T1 com CP2. Essa distinção do aglomerante pode ter influenciado nos valores. Outra possibilidade consiste na influência do cloreto de cálcio, que proporcionou um aumento nos valores de densidade. O pré-tratamento das partículas influenciou nos resultados, onde os tratamentos T8 e T7 apresentaram os melhores desempenhos, sendo ambos com partículas submetidas ao pré-tratamento com água fria. Logo, a adição do aditivo com cloreto de cálcio, em conjunto com o pré-tratamento e com o cimento Portland CP5, proporcionou aos compósitos uma melhor performance na densidade aparente. No estudo conduzido por Dias et al. (2022), foi estabelecida uma relação entre a resistência à compressão e a densidade das amostras. Eles observaram que as amostras com maior densidade exibiram maiores valores de resistência à compressão, fator observado no presente estudo. Essa relação foi notada nos tratamentos T8, T7 e T6, os quais apresentaram os maiores valores médios de densidade. Como resultado, os tratamentos T8 e T6 se destacaram por apresentarem os maiores valores de módulo de elasticidade, enquanto o tratamento T6 se destacou ao exibir o maior valor da resistência média do concreto à compressão (fcm). Uma possibilidade para a distinção nos valores de densidade consiste na influência na etapa de confecção dos corpos de prova, pela mistura manual dos componentes (cimento, partículas, água e aditivos), não havendo homogeneidade na distribuição aos corpos de prova, conforme descrito no estudo de Hasan, Horváth e Alpár (2021). Rana et al. (2020) mencionaram uma influência do aditivo nos compósitos em relação à densidade, constatando um leve aumento nos valores de densidade com a adição de aditivos. Essa relação foi observada nos tratamentos T8, T7 e T6, apresentando os maiores valores médios de densidade, sendo tratamentos com aditivos, evidenciando uma influência positiva do cloreto de cálcio. Nasser et al. (2016) estabeleceram que painéis de cimento-madeira apresentam maiores valores das propriedades mecânicas e estabilidade dimensional, devido ao aumento da densidade. Na Figura 5 estão apresentadas imagens dos compósitos referentes a cada tratamento a partir de análise microscópica, para uma verificação da superfície, visando obter relações entre todos os componentes constituintes de cada tratamento. Figura 5 Análise de imagem dos tratamentos Conforme a Figura 5, pode-se observar diferentes condições da superfície de cada tratamento, consequentemente, distintas interações entre madeira e cimento de cada compósito, as quais foram constatadas nos resultados mecânicos apresentados anteriormente. As piores interações observadas foram nos tratamentos T1 e T2, não apresentando uma superfície uniforme, com as partículas distribuídas de maneira dispersa. Essa condição deve-se à utilização de partículas in natura, que não tiveram uma interação satisfatória. Uma interação mais satisfatória foi observada nos tratamentos T3 e T4, onde as partículas estão mais organizadas, menos dispersas, resultando em uma superfície mais adequada, com maior interação com as partículas tratadas. Os tratamentos T5 e T6 apresentaram superfícies adequadas, com destaque para uma interação mais uniforme nas superfícies das partículas in natura em conjunto com o aditivo, destacando-se sua influência nos compósitos, na interação. Dentre todos os tratamentos, os T7 e T8 apresentaram os resultados mais satisfatórios com uma superfície uniforme, com maior interação entre as partículas, muito devido à influência do aditivo em conjunto com o tratamento das partículas. Conclusões Os compósitos confeccionados com o cimento Portland CP5, apresentaram desempenho melhores na resistência à compressão aos 28 dias, no módulo de elasticidade, na resistência média e na densidade aparente. A adição do cloreto de cálcio proporcionou um melhor desempenho, principalmente em conjunto com o cimento Portland CP5. Os tratamentos das partículas foram relevantes para um melhor desempenho dos compósitos para a densidade aparente, porém para a da resistência média do concreto à compressão aos 28 dias (fcm) foi observado que o tratamento não foi muito eficiente, os melhores desempenhos foram obtidos com partículas in natura e para o módulo de elasticidade não foi possível ter de averiguar uma conclusão devido ao fato de os melhores resultados foram com partículas tratadas e em in natura. LEITE, M. A. V.; CAMPOS; C. I. de; SOUZA, A. J. D. de; MOLINA, J. C.; SILVA, M. F. F.; SILVA, J. V. F. Análise do desempenho físico-mecânico de compósitos cimentício com adição de partículas de madeira eucalipto. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 25, e138689, jan./dez. 2025. Referências ALBADRANI, M. A. 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