AC Ambiente Construído Ambiente Construído 1415-8876 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído - ANTAC Abstract Using alternative materials in mortars may reduce the environmental impacts of the construction industry and appropriately dispose of wastes from this sector. This paper assesses mortar with partial replacement of conventional fine aggregate by recycled aggregate to comply with the particle size limits prescribed by C144-18 and C897-15 standards. Mortars were produced with conventional and blended aggregate (65% sand + 35% red ceramic waste - RCW) with mix proportions of 1.0:3.0, 1.0:4.5, and 1.0:6.0 (in mass) and w/c ratios that varied to achieve the normal consistency (260±10 mm) and, despite the higher water demand, showed higher compressive strength. The water absorption of RCW interfered with the physical-mechanical properties of the mortars due to the lower effective w/c ratio. The results indicate improvements in the assessed properties, except for apparent porosity, where the water/cement ratio influenced greatly the void ratio over time. The use of recycled aggregate showed to be promising in mortars produced with a minimum cement/aggregate ratio of 1.0:4.5. The blended aggregate highlight the possibility of practical use in mortars. Introdução A disponibilidade regional de agregado miúdo natural (areia quartzosa) nem sempre possui uma distribuição granulométrica adequada para a produção de argamassas de assentamento e revestimento. Nestes casos, é possível adequar a granulometria por meio de composições alternativas, utilizando uma mistura com outra areia, pó de pedra ou agregado reciclado. Neste sentido, este trabalho propõe a adequação da granulometria de um agregado miúdo natural (areia de leito de rio) demasiadamente fino, amplamente comercializado regionalmente, aos limites das normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015). A adequação foi feita por meio da utilização de agregado reciclado proveniente de resíduos de blocos cerâmicos (RCV) em substituição parcial ao agregado convencional. O agregado reciclado (RCV) foi produzido em laboratório de forma a apresentar uma distribuição granulométrica com maiores tamanhos de grãos, o que permite compor uma mistura com a areia natural de acordo com os requisitos granulométricos propostos em normas. As argamassas idealizadas a partir de um agregado composto (areia + RCV) foram confrontadas com as argamassas de referência, contendo apenas a areia natural. As propriedades físico-mecânicas avaliadas foram: resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral, módulo de elasticidade (estático), absorção capilar de água e porosidade aparente. Referencial teórico A indústria de cerâmica vermelha e a indústria da construção civil estão intimamente relacionadas, sobretudo, pelas práticas construtivas utilizadas no território brasileiro. Nas vedações verticais predomina o uso de blocos cerâmicos e, nas vedações horizontais (cobertura), as telhas cerâmicas são significativamente utilizadas. O manuseio das peças pós-sinterização nas olarias acarreta quebras no próprio parque fabril. Aliado a esta situação, há as perdas decorrentes do transporte das olarias aos pontos de comercialização ou aos canteiros de obra e, por fim, perdas durante a distribuição e aplicação das peças cerâmicas nos empreendimentos. A triagem dos resíduos de cerâmica vermelha (RCV) nas olarias e pontos de distribuição é, normalmente, de fácil execução, sem a presença significativa de contaminantes. Nos canteiros de obra, o RCV pode conter contaminantes que interferem na sua qualidade e homogeneidade. O RCV apresenta potencialidade para ser utilizado na produção de agregados (miúdo ou graúdo) ou material pozolânico. A trituração e moagem do RCV permite reinserir este material como insumo na cadeia produtiva da construção civil. A utilização do RCV como substituto parcial do agregado miúdo natural (areia) em argamassas está ocupando maior espaço nas aplicações construtivas contemporâneas (Garg; Shrivastava, 2023). Na prática, o RCV é normalmente descartado em locais inadequados ou encaminhado para aterros de inertes da construção civil, desperdiçando um resíduo que pode ser utilizado como insumo em base cimentícia para aplicações sem função estrutural (Dang et al., 2018; Mora-Ortiz et al., 2022; Xu et al.; 2022). Portanto, é possível reutilizar o RCV beneficiado no próprio empreendimento onde foi gerado ou em outras edificações. No que tange à sustentabilidade, é preciso promover a utilização de resíduos da cadeia produtiva da construção civil como materiais alternativos em novos empreendimentos (Garg; Shrivastava, 2023). Sob a perspectiva técnico-científica, os estudos relacionados à substituição parcial ou total do agregado miúdo natural por RCV beneficiado buscam evidenciar as vantagens e desvantagens desta prática. O RCV se caracteriza por apresentar menor massa específica e maior porosidade aparente e absorção capilar de água em relação ao agregado convencional (Dang et al., 2018; Ledesma et al., 2015; Mora-Ortiz et al., 2022). Estas características interferem nas propriedades das argamassas frescas (Garg; Shrivastava, 2023). Em decorrência da absorção de água do RCV, quando o mesmo é utilizado na condição seca, a consistência e a fluidez são prejudicadas (Dang et al., 2018). Esta tendência é majorada com o aumento do teor de RCV na composição do agregado miúdo (Xu et al.; 2022). Para sanar este inconveniente, são propostas ações que visam saturar previamente o agregado reciclado poroso ou aumentar a relação água/cimento de mistura para atingir a trabalhabilidade almejada (Ledesma et al., 2015; Li et al., 2020). O inconveniente da saturação prévia está na demanda de infraestrutura e mão-de-obra e na incerteza da real quantidade de água de mistura da argamassa, pois tal volume de água é dependente da porosidade e da taxa de absorção do RCV. Há relatos que indicam o aumento da fluidez da argamassa quando da saturação prévia do RCV (Dang et al., 2018). Este comportamento é dependente também da granulometria resultante da composição, além da forma e rugosidade das partículas de RCV. A resistência à compressão das argamassas contendo RCV como parte do agregado em comparação a uma argamassa de referência apresenta tendência comportamental dependente do grau de saturação de suas partículas porosas. A literatura relata a possibilidade de uso de agregado reciclado de RCV na composição de argamassas em três condições: 1. Saturada superfície seca (Li et al., 2020); 2. Parcialmente saturada, de forma a compensar a parcela absorvida pelas partículas do RCV nas primeiras horas (Dang et al., 2018); e 3. Seca, onde a quantidade de água de mistura final da argamassa é ajustada para a obtenção da consistência desejada (Garg; Shrivastava, 2023). Conforme relato de Dang et al. (2018), a resistência à compressão da argamassa é definida pela relação água/cimento efetiva da pasta. A utilização do agregado reciclado na condição saturada superfície seca não altera a relação água/cimento da pasta, entretanto, quando da utilização de água adicional para suprir parcialmente a absorção do agregado reciclado ou da utilização na condição seca, há absorção de água pelas partículas e, consequente redução da relação água/cimento e aumento da resistência à compressão. A prática de utilizar água adicional durante a mistura apresenta a vantagem de não demandar a saturação prévia do agregado reciclado, porém a consistência e fluidez da argamassa podem variar mais significativamente no tempo, em decorrência da taxa de absorção de água das partículas do RCV. Pereira, Evangelista e Brito (2012) sugerem que os agregados reciclados miúdos de concreto absorvem aproximadamente 50% da sua capacidade total após 10 minutos e atingem 90% em aproximadamente 90 minutos. Leite (2001) sugere que aproximadamente 50% da absorção de agregados reciclados mistos ocorre entre 4 e 20 minutos e, para 90%, um período de tempo próximo a 240 minutos. Xu et al. (2022) demonstraram que a consistência das argamassas é reduzida mais intensamente ao longo do tempo para teores crescentes de agregado reciclado de RCV e para composições de menor a/c. No estudo de Dang et al. (2018), realizado em argamassa 1,0:3,0:0,50, o agregado miúdo natural foi substituído parcialmente por agregado reciclado de RCV, nos teores de 25, 50 e 75%, em massa. Em um primeiro momento foi estudado o efeito das partículas de RCV inferiores a 150 micrômetros na resistência à compressão. Para tanto, uma das amostras com dimensão máxima de 5,00 mm foi peneirada para retirar as finas partículas. Na mistura das argamassas foi adicionada uma parcela excedente de água equivalente à absorção na condição saturada superfície seca. Em um segundo momento, foi analisada a variação na resistência à compressão de argamassas contendo finos (partículas inferiores a 150 µm), porém com variação na parcela adicional de água. Em uma amostra foi adicionada uma parcela excedente de água de mistura equivalente à absorção na condição saturada superfície seca e, em outra, uma parcela referente a 75% da absorção máxima. As tendências comportamentais observadas pelos autores são apresentadas na Figura 1. Figura 1 Evolução da resistência à compressão de argamassas contendo diferentes teores de agregado reciclado de RCV e com variadas adições de água de mistura para compensar a absorção do agregado Fonte: adaptado de Dang et al. (2018). Os resultados da Figura 1 evidenciam o efeito da presença de partículas de RCV menores que 150 µm na composição das argamassas. Na presença das finas partículas (Figura 1A), as resistências à compressão se mantiveram próximas da referência. A supressão das partículas finas (Figura 1B) resultou em decréscimos mais acentuados na resistência à compressão. Convém salientar que a relação água/cimento se mantém constante nestes casos. Nas argamassas apresentadas na Figura 1C, onde foi adicionada água equivalente a 75% da absorção máxima do agregado reciclado, as resistências à compressão tenderam a superar, aos 28 dias, os valores observados na argamassa de referência. Os autores atribuíram que a vantagem decorrente da presença de finos (partículas < 150 µm) se deve à atividade pozolânica desta fração e, também, ao efeito microfíler que aumenta a compacidade da matriz hidratada. Portanto, fica evidente que a granulometria do agregado reciclado de RCV e o adicional de água de mistura exercem influência sobre a resistência à compressão. No sistema sem a reposição completa da água absorvida (Figura 1C), a relação água/cimento efetiva é menor que a de mistura, o que promove maiores valores de resistência à compressão. Ledesma et al. (2015), ao estudar argamassas de proporção volumétrica 1,0:5,0 entre o cimento e o agregado miúdo, variando a quantidade de água para a obtenção de uma mesma consistência a depender do teor de agregado reciclado na composição (25, 50, 75 e 100%), constatou que há uma maior demanda de água para teores crescentes de substituição do agregado natural. As resistências à compressão das argamassas foram reduzidas com o aumento do teor de agregado reciclado de demolição de alvenaria. No que se refere à resistência à tração na flexão, Dang et al. (2018) concluíram que esta propriedade é prejudicada nas primeiras idades quando da presença de agregado reciclado de RCV. Com o transcorrer do tempo, houve um aumento mais expressivo nesta resistência para as argamassas contendo o agregado reciclado, equiparando ou até mesmo superando os valores observados na referência, aos 28 dias. Garg and Shrivastava (2023) evidenciam que as vantagens decorrentes do uso de agregado reciclado de RCV sobre a resistência à tração na flexão são observadas até o teor de substituição de 30%. Maiores teores tendem a reduzir esta propriedade. No âmbito microestrutural, alterações na interface agregado/pasta (zona de transição) foram observadas na presença de agregado reciclado de RCV. Dang et al. (2018) verificaram, por microscopia eletrônica de varredura, a presença de microfissuras na zona de transição de agregado natural. No caso de agregado reciclado de RCV não foram observadas microfissuras e sim, uma maior compacidade desta região. Os autores alegam que, embora incipiente em decorrência do tamanho das partículas, há uma singela atividade pozolânica no entorno dos grãos, substituindo portlandita por compostos cimentantes. Além do mais, relatam que a rugosidade e a porosidade dos grãos favorecem a ancoragem da pasta hidratada, aumentando a aderência com o agregado. Mora-Ortiz et al. (2022) corroboram esta hipótese. Li et al. (2020) demonstraram por meio de isotermas de dessorção que agregados reciclados porosos saturados atuam como agentes de cura interna. Afirmam que há significativa liberação de água absorvida quando a umidade relativa passa de saturada para 85%, diminuindo a taxa de liberação até atingir 35%. Entre 35 e 30% constataram novo aumento na taxa de liberação de água e, por fim, para menores valores de umidade relativa (< 30%) liberação lenta da água remanescente. Ledesma et al. (2015) ao estudar argamassas de proporção volumétrica 1,0:5,0 (cimento/agregado miúdo) e com quantidades variadas de água para a obtenção de consistências similares, observaram que a absorção capilar aumenta com teores crescentes de substituição do agregado miúdo natural por agregado reciclado de demolição de alvenaria. Esta tendência também foi observada por Mora-Ortiz et al. (2022), os quais alegam que a absorção capilar de argamassas contendo agregado reciclado de RCV é diretamente proporcional à relação água/cimento da mistura. Os trabalhos listados na contextualização bibliográfica se fundamentam, na maioria dos casos, em uma única proporção de mistura para a avaliação dos efeitos do uso de agregados reciclados nas diversas propriedades das argamassas. Este cenário suscita o questionamento sobre o comportamento das argamassas contendo um teor fixo de agregado reciclado de RCV na composição do agregado miúdo, porém com diferentes proporções mássicas em relação ao cimento. Neste contexto, o presente trabalho visa analisar os efeitos da presença de agregado reciclado de RCV como agente de correção da distribuição granulométrica do agregado miúdo sobre as propriedades físico-mecânicas de argamassas de assentamento e revestimento. As análises de diferentes proporções de mistura visam elucidar se a presença de RCV na composição do agregado miúdo influencia nas tendências reportadas na literatura e se há dependência da relação cimento/agregado miúdo. Materiais e métodos Materiais Os materiais utilizados foram: cimento Portland CP II – Z – 32, com massa específica de 2,85 g/cm3; areia de leito de rio; e blocos cerâmicos danificados, coletados em estabelecimento de comercialização e distribuição. A água utilizada na mistura das argamassas provém da empresa responsável pelo abastecimento de água potável regional. Por fim, foi utilizado aditivo plastificante, à base de resinato de sódio, promotor de trabalhabilidade para argamassas de assentamento e revestimento. O aditivo possui densidade de 1,03 g/cm3 e foi utilizado na dosagem recomendada pelo fabricante (0,2% sobre a massa de cimento). Métodos Previamente ao detalhamento dos métodos utilizados é apresentado, na Figura 2, um fluxograma conciso do planejamento experimental, de forma a delinear as etapas realizadas para a obtenção dos resultados que serão analisados no presente trabalho. Figura 2 Fluxograma conciso do planejamento experimental A problemática que norteia o presente trabalho é a finura demasiada do agregado miúdo natural comercializado na região do estudo. A fim de sanar este inconveniente, o presente trabalho fundamenta-se na adequação da granulometria do agregado miúdo por meio da mistura do agregado natural com o agregado reciclado de RCV, preparado em laboratório, de forma a atender os limites propostos nas normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015). Esta prática, além de adequar a granulometria do agregado miúdo, propicia uma possível destinação para os blocos cerâmicos danificados. Preparo do agregado miúdo natural A areia foi peneirada na abertura de malha de 2,36 mm para a completa passagem do agregado e retenção das impurezas. Esta ação visa obter um agregado mais limpo, sem a presença de contaminantes. Na sequência, a areia foi lavada e seca em estufa, a 105ºC, durante 24 horas. Preparo do agregado miúdo artificial O agregado reciclado de RCV foi produzido a partir de blocos cerâmicos danificados, coletados em estabelecimento de comercialização de materiais de construção civil. Os blocos foram inicialmente fragmentados com marreta para a obtenção de pedaços com dimensões máximas próximas a 30 mm. Na sequência, os fragmentos foram cominuídos em equipamento de abrasão Los Angeles. No equipamento foram colocados 5,0 kg de fragmentos e 6 esferas de aço que, posteriormente, foram submetidos a 400 revoluções. Ao término da moagem, o RCV foi peneirado nas aberturas de malha 2,36 mm e 1,18 mm. O material passante na maior abertura de malha e retido na menor foi utilizado como agregado reciclado de RCV. A fração passante na malha 1,18 mm foi descartada. A justificativa para a escolha destas peneiras está na dimensão máxima (2,36 mm) recomendada para argamassas de assentamento e revestimento e, para a peneira de 1,18 mm, por representar a dimensão máxima do agregado natural. Caracterização física dos agregados Os ensaios de caracterização dos agregados natural e reciclado foram: massa específica (frasco de Chapman), massa unitária nos estados solto e compactado (ABNT, 2021) e distribuição granulométrica (ABNT, 2022). No agregado reciclado de RCV também foi determinada a absorção capilar de água após imersão durante 24 horas. Determinação da composição granulométrica do agregado composto As análises visual e experimental do agregado natural evidenciaram que o mesmo era demasiadamente fino para a utilização em argamassas de assentamento e revestimento. Desta forma, a partir do agregado reciclado de RCV, foi estabelecida, teoricamente, uma composição entre o agregado natural e o reciclado para que a distribuição granulométrica resultante estivesse, da melhor forma possível, inserida nos limites das normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015). A composição resultante foi: 65% de agregado natural e 35% de agregado reciclado de RCV. A composição foi submetida ao ensaio de distribuição granulométrica para confirmação dos resultados teóricos. Proporção de misturas das argamassas As argamassas foram misturadas conforme as proporções apresentadas na Tabela 1. Tabela 1 Proporção de mistura, em massa, das argamassas Argamassa Cimento (kg) Agregado miúdo (kg)1 Relação água/cimento2 Consistência Flow table (mm) Natural Reciclado REF 3,0 1,0 3,0 --- 0,51 260 ± 10 REF 4,5 4,5 --- 0,74 REF 6,0 6,0 --- 1,02 RCV 3,0 2,0 1,0 0,61 RCV 4,5 2,9 1,6 0,84 RCV 6,0 3,9 2,1 1,05 Nota: 1 proporção do agregado composto: 65% de agregado natural e 35% de agregado reciclado; e 2 relação água/cimento: quantidade de água pré-estabelecida para obtenção da consistência requerida. Nas argamassas foi adicionado o aditivo plastificante na água de mistura, no teor de 0,2% sobre a massa de cimento. O ensaio de consistência foi realizado em, no máximo, 10 minutos após o contato do cimento com a água. As argamassas foram moldadas em corpos-de-prova cilíndricos (Ø5x10 cm) conforme a NBR 7215 (ABNT, 2019) e mantidas nos moldes durante 24 horas. Após a desmoldagem, os corpos-de-prova (CP’s) destinados aos ensaios de resistência à compressão, módulo de elasticidade e porosidade aparente foram submetidos à cura submersa em água saturada com cal. Os CP’s destinados aos ensaios de absorção capilar de água e resistência à tração por compressão diametral foram mantidos em ambiente laboratorial, sem qualquer tipo de cura. A adoção desta prática decorre das condições prévias para o ensaio de absorção capilar de água prescritas na norma NBR 15259 (ABNT, 2005). Resistência à compressão, módulo de elasticidade estático e porosidade aparente Os ensaios de resistência à compressão foram realizados nas idades de 7, 28, 56, 91 e 182 dias, conforme a norma NBR 7215 (ABNT, 2019). Os resultados de cada idade representam a média aritmética de 3 CP’s. Nas idades de 28 e 91 dias, foram aquisitados dados relacionados às deformações decorrentes do carregamento para a determinação do módulo de elasticidade estático das argamassas. O módulo de elasticidade estático foi determinado considerando as deformações referentes às tensões de 0,3 MPa e 30% da resistência à compressão do respectivo CP. As irregularidades das superfícies dos CP’s foram minimizadas por uso de discos de neoprene de dureza Shore 70 confinados em pratos de aço. As deformações em função do carregamento foram aquisitadas por deflectômetro acoplado nas laterais dos CP’s. O equipamento utilizado foi uma máquina universal EMIC, modelo DL 30000. O ensaio de porosidade aparente foi realizado em amostras retiradas dos CP’s submetidos ao ensaio de resistência à compressão. Da região central de cada CP rompido foram retirados seis fragmentos com dimensão máxima de 8 mm para compor a amostra a ser ensaiada. A amostra foi submergida em água para saturação e, após 20 minutos, foi seca superficialmente para a determinação da massa saturada superfície seca (MSSS). Em seguida foi determinada a massa submersa (MSUB) da amostra em balança hidrostática. Na sequência, as amostras foram congeladas em ultrafreezer operando a -30 ºC para paralisar as reações de hidratação. Por fim, as amostras foram submetidas à sublimação em liofilizador de bancada durante 16 horas. Ao término do processo foi determinada a massa seca (MSECA) de cada amostra. A porosidade aparente (P) foi determinada por meio da Equação 1. P = M SSS  − M SECA  M SSS  − M SUB  × 100 Eq. 1 Absorção capilar de água e resistência à tração por compressão diametral O ensaio de absorção de água por capilaridade aos 28 e 91 dias e a determinação dos respectivos coeficientes de capilaridade seguiram as diretrizes da norma NBR 15259 (ABNT, 2005). Exceção foi a morfologia dos CP’s. A referida norma prescreve CP’s prismáticos de dimensões 4 x 4 x 16 cm. No presente trabalho foram utilizados CP’s cilíndricos (Ø5 x 10 cm). O ensaio de resistência à tração por compressão diametral (spliting test), realizado na idade de 182 dias, seguiu as diretrizes da norma NBR 7222 (ABNT, 2011). A resistência à tração por compressão diametral (fct,sp), expressa em MPa, foi determinada por meio da Equação 2. f ct , sp = 2 . F π . d . 1 Eq. 2 Onde: F é a força máxima obtida no ensaio (N); d é o diâmetro do corpo de prova (mm); e l é o comprimento do corpo de prova (mm). Resultados e discussões Caracterização física dos agregados De acordo com a Figura 3, o agregado natural é inadequado para argamassas de revestimento e assentamento conforme os limites da C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015), necessitando de correção da granulometria para que as argamassas resultantes estejam mais apropriadas para a execução de alvenarias. Há carência de partículas com dimensões de 1,18 e 2,36 mm, a serem supridas pelo agregado reciclado de RCV. A dimensão máxima característica do agregado natural foi de 0,60 mm e o módulo de finura igual a 1,45. Figura 3 Distribuição granulométrica do agregado natural e limites propostos nas normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015) para agregado natural O agregado reciclado de RCV apresentou dimensão máxima característica de 2,36 mm e módulo de finura igual a 3,97. A Figura 4 apresenta a distribuição granulométrica do agregado reciclado de RCV e os limites das normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015). Figura 4 Distribuição granulométrica do agregado reciclado de RCV e limites propostos nas normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015) para agregado artificial A Figura 5 apresenta os agregados utilizados para obtenção do agregado composto. É possível visualizar a finura do agregado natural e, consequentemente, a ausência de partículas maiores que 0,6 mm. O agregado reciclado de RCV foi preparado para apresentar somente partículas entre 1,18 mm e 2,36 mm, a fim de permitir a correção da granulometria da areia. Figura 5 Agregado natural (areia quartzosa de leito de rio) e agregado reciclado de RCV O agregado natural, apesar do peneiramento e lavagem para a retirada das impurezas, manteve na sua composição uma fina fração de contaminantes, representados pelos pontos escuros observados na Figura 5. A mistura de agregado natural com reciclado de RCV, na proporção de mistura de 65% e 35%, respectivamente, resultou na distribuição granulométrica apresentada na Figura 6. A dimensão máxima característica passou a ser de 2,36 mm e o módulo de finura de 2,33. É possível observar uma boa concordância com os limites propostos nas normas para assentamento e revestimento. Divergência mais significativa ocorre para as partículas com dimensão de 0,15 mm em virtude da predominância destas no agregado natural. Portanto, apesar da correção granulométrica, há na composição um excesso de partículas com dimensão 0,15 mm. Figura 6 Distribuição granulométrica do agregado composto (65%/35%) e limites propostos nas normas C144 (ASTM, 2018) e C897 (ASTM, 2015) para agregado artificial As propriedades físicas complementares dos agregados são apresentadas na Tabela 2. Tabela 2 Propriedades físicas dos agregados Material Propriedades físicas Agregado miúdo natural (Areia quartzosa) Massa específica 2,63 g/cm3 Massa unitária estado solto 1,57 g/cm3 estado compactado 1,65 g/cm3 Agregado reciclado de RCV Massa específica 2,48 g/cm3 Massa unitária estado solto 1,08 g/cm3 estado compactado 1,12 g/cm3 Absorção capilar de água – 24 horas 13,9 % Relação água/cimento e consistência das argamassas As relações água/cimento utilizadas nas argamassas para a obtenção de um índice de consistência de 260 ± 10 mm são apresentadas na Figura 7. As argamassas contendo agregado reciclado de RCV demandaram maior quantidade de água de mistura em virtude da absorção capilar deste agregado. Nas argamassas com menor teor de agregado composto (1,0:3,0 e 1,0:4,5), a maior demanda de água representou, respectivamente, 20 e 14%. Já na argamassa com o maior teor de agregado (1,0:6,0), o aumento da demanda de água foi de apenas 3%. Diante destas tendências, pode-se afirmar que o impacto da presença de agregado reciclado de RCV na demanda extra de água é mais significativo quão menor o montante de agregado composto na mistura. Figura 7 Relações água/cimento e água/cimento efetiva das argamassas contendo agregado reciclado de RCV Nas argamassas com elevado teor de agregado (1,0:6,0), a relação a/c para a obtenção do índice de consistência pré-estabelecido é maior que a unidade e, quando da inserção do agregado reciclado de RCV no sistema, apesar da sua absorção capilar, a viscosidade da pasta não foi alterada significativamente, o que manteve a fluidez semelhante àquela observada na referência. Por outro lado, nas argamassas com menor teor de agregado (1,0:3,0 e 1,0:4,5), a diminuição da relação água/cimento efetiva tende a aumentar a viscosidade da pasta e, nesta faixa de demanda de água (0,51 ≤ a/c ≤ 0,84), há maior sensibilidade reológica decorrente da absorção capilar pelo agregado reciclado de RCV, o que implica em maior demanda de água para atingir a consistência pré-estabelecida. Convém salientar que além da absorção capilar do agregado reciclado de RCV, o agregado composto apresenta maior módulo de finura que o agregado natural, o que também exerce influência na demanda de água de mistura, ou seja, tende a diminuir a necessidade de água adicional. Ao considerar que a absorção capilar do agregado reciclado de RCV altera a relação água/cimento do sistema, passamos a mencionar que a argamassa possui uma relação água/cimento efetiva menor do que a relação água/cimento de mistura. A Figura 8 apresenta um esquema que evidencia a redução da relação água/cimento da argamassa quando parte do agregado natural é substituído por agregado reciclado de RCV. Ao absorver água, o agregado reciclado poroso reduz a quantidade de água na pasta, o que acarreta o aumento da concentração de cimento. Desta forma, quando há diferença significativa entre a relação água/cimento de mistura da argamassa de referência e a relação água/cimento efetiva da argamassa contendo agregado reciclado, há uma tendência de se observar melhorias nas propriedades físico-mecânicas do sistema hidratado. Figura 8 Representação esquemática do efeito exercido pelas partículas porosas do agregado reciclado sobre a relação água/cimento efetiva da argamassa e concentração de cimento na pasta A redução na relação água/cimento dos sistemas estudados foi determinada teoricamente considerando que o agregado reciclado de RCV absorveu a sua capacidade máxima durante o estado fresco e o enrijecimento da argamassa. As relações água/cimento efetivas consideradas estão apresentadas na Figura 7, ao lado da relação água/cimento de mistura das argamassas contendo agregado reciclado poroso. Na proporção de mistura 1,0:3,0, a relação água/cimento da argamassa de referência (0,51) é um pouco maior que a relação água/cimento efetiva da argamassa contendo agregado reciclado de RCV (0,46). Portanto, é de se esperar que a argamassa contendo o agregado reciclado apresente valores de resistência à compressão próximos aos da respectiva referência. Nos demais casos (1,0:4,5 e 1,0:6,0), as relações água/cimento efetivas são inferiores às relações água/cimento das respectivas referências, o que significa uma tendência de maiores resistências à compressão nas argamassas contendo agregado reciclado de RCV. A confirmação destas tendências será verificada na apresentação dos resultados de resistência à compressão. Os índices de consistência das argamassas são apresentados na Figura 9. Todas as misturas se mantiveram na faixa pré-estabelecida (260 ± 10 mm). Portanto, as análises das propriedades no estado endurecido estão fundamentadas em argamassas de mesma consistência, variando apenas a presença, ou não, de agregado reciclado de RCV. Figura 9 Índice de consistência (flow table) das argamassas Resistência à compressão, módulo de elasticidade estático e porosidade aparente As evoluções das resistências à compressão das argamassas são apresentadas na Figura 10. Exceto nas argamassas de maior resistência à compressão, onde os resultados são semelhantes, nas demais proporções houve um aumento expressivo da resistência à compressão na presença de agregado reciclado de RCV. Figura 10 Evolução da resistência à compressão das argamassas Nas argamassas onde a relação água/cimento efetiva foi menor que a respectiva relação água/cimento da mistura de referência (1,0;4,5 e 1,0:6,0), houve aumento significativo da resistência à compressão. Tomando como base a idade de 28 dias, foi observado na mistura 1,0:4,5, uma resistência à compressão 2,5 vezes maior na presença do agregado reciclado de RCV. Na mistura 1,0:6,0, esse valor foi de 3,7 vezes. Portanto, os resultados do presente trabalho estão em sintonia com o relato de Dang et al. (2018), os quais evidenciam que a relação água/cimento efetiva é o que define a resistência à compressão das argamassas contendo agregados porosos. De acordo com os resultados de resistência à compressão, fica evidente que as argamassas contendo agregado reciclado de RCV permitem aumentar o teor de agregado na composição e, mesmo assim, obter resistências à compressão consideráveis para as atividades de assentamento e revestimento. Os resultados promissores permitem aumentar o teor de agregado na argamassa e, desta forma, diminuir o consumo de cimento. Essa iniciativa, além de destinar adequadamente o RCV, ainda permite reduzir a demanda de cimento por unidade volumétrica de argamassa. Portanto, o uso racional do agregado reciclado de RCV tem potencialidade, a priori, para reduzir o impacto ambiental da indústria da construção civil. Os resultados de módulo de elasticidade são apresentados na Figura 11. Há uma tendência geral de pequeno aumento no valor do módulo com a evolução da idade, resultado do maior grau de hidratação do cimento. Figura 11 Módulo de elasticidade estático das argamassas nas idades de 28 e 91 dias Nas argamassas com proporções de mistura 1,0:3,0 e 1,0:4,5 não houve significativa alteração no módulo de elasticidade decorrente da utilização de agregado reciclado de RCV. Na proporção de mistura 1,0:6,0, o módulo de elasticidade aumentou quando da substituição parcial do agregado natural pelo reciclado. A maior resistência à compressão da argamassa contendo agregado reciclado aumentou a rigidez do sistema a níveis semelhantes àqueles observados na argamassa de referência de proporção 1,0:4,5. Nestes casos (REF 1,0:4,5 e RCV 1,0:6,0) as relações água/cimento efetivas são praticamente iguais (Figura 7). Na Figura 12 são apresentadas as porosidades iniciais teóricas e os resultados experimentais de porosidade aparente das argamassas ao longo do tempo. A porosidade inicial teórica foi determinada pela relação entre o volume de água de mistura e o volume total da argamassa. Esta característica é dependente da relação água/cimento de mistura, de tal forma que quão maior a relação água/cimento, maior a porosidade inicial teórica. Nos sistemas estudados, quão menor a relação agregado/cimento, maior foi a demanda de água de mistura para as argamassas contendo agregado reciclado de RCV em relação às respectivas referências, o que praticamente se extinguiu na proporção de mistura 1,0:6,0. Como a redução progressiva da porosidade aparente ao longo do tempo é dependente do grau de hidratação do cimento e as partículas do RCV, por suas dimensões, não exercem efeito físico na cinética de hidratação, é de se esperar comportamentos similares durante o período analisado. De fato, nos sistemas contendo agregado reciclado de RCV, onde a porosidade inicial teórica é maior que as respectivas referências, a porosidade aparente se manteve maior ao longo dos 182 dias de análise. Por outro lado, nas argamassas (1,0:6,0) onde as porosidades iniciais teóricas são praticamente iguais, as variações nas porosidades aparentes também se mantiveram semelhantes, apesar das resistências à compressão e módulo de elasticidade apresentarem maiores valores na presença de agregado reciclado. Figura 12 Evolução da porosidade aparente das argamassas Este comportamento é justificado pela maior densidade da zona de transição entre a pasta de cimento e as partículas de agregado reciclado, diferentemente do que ocorre entre a pasta e as partículas do agregado quartzoso. A hipótese postulada para explicar este comportamento consta da representação esquemática apresentada na Figura 13. Figura 13 Representação esquemática do efeito decorrente da absorção capilar do agregado reciclado poroso sobre a zona de transição com a pasta O agregado poroso, ao absorver água, carreia íons provenientes da dissolução do cimento para seus poros, o que aumenta a ancoragem da pasta no agregado por meio dos produtos hidratados. Ao absorver água, a camada de pasta adjacente ao agregado sofre redução mais acentuada da relação água/cimento e as forças de sucção capilar favorecem a adsorção de uma fina camada desta pasta sobre o agregado, ou seja, se forma uma camada de compostos hidratados de menor relação água/cimento no entorno das partículas do agregado poroso. Além destes fenômenos, nesta região também ocorre, de forma singela, atividade pozolânica entre a fração amorfa contida no agregado reciclado de RCV e a portlandita. A ação combinada destes fenômenos aumenta a resistência da zona de transição de tal forma que, mesmo as argamassas apresentando praticamente a mesma porosidade aparente, aquela contendo agregado reciclado de RCV atingiu maiores resistências à compressão. O trabalho de Dang et al. (2018) está em concordância com a hipótese acima apresentada, ou seja, os autores afirmam que a zona de transição entre o agregado poroso e a matriz é densificada, inclusive com a possibilidade de tamponamento dos poros do agregado em idades mais avançadas. Absorção capilar de água e resistência à tração por compressão diametral Os efeitos da utilização do agregado reciclado de RCV sobre a absorção capilar das argamassas são apresentados na Figura 14. O aumento da proporção agregado/cimento proporcionou aumento do coeficiente de capilaridade das argamassas de referência. Esta tendência, embora observada nas argamassas contendo agregado reciclado, apresentou variação mais discreta. Figura 14 Coeficiente de capilaridade das argamassas aos 28 e 91 dias Na proporção de mistura 1,0:3,0, onde a relação água/cimento da argamassa de referência (a/c = 0,51) é um pouco maior que a relação água/cimento efetiva (a/c efetiva = 0,46) da argamassa contendo agregado reciclado de RCV, os coeficientes de capilaridade foram similares, independentemente da idade de análise. A proximidade entre as relações água/cimento efetivas das argamassas, apesar de porosidades aparentes distintas, evidencia que a porosidade aparente não é o fator predominante na absorção capilar. A relação água/cimento efetiva exerce influência mais significativa nesta propriedade. Esta tendência comportamental foi observada nas argamassas de maior relação agregado/cimento, de tal forma que quão maior o teor de agregado na composição, maior a diferença entre a relação água/cimento da argamassa de referência em comparação à água/cimento efetiva daquelas contendo agregado reciclado de RCV. Como consequência, menores coeficientes de capilaridade foram observados nas argamassas contendo agregado reciclado de RCV. Na proporção de mistura 1,0:6,0, a diferença entre a relação água/cimento (a/c = 1,02) da referência e a relação água/cimento efetiva (a/c efetiva = 0,76) da argamassa contendo RCV foi de 0,26, o que determinou a diferença significativa entre os coeficientes de capilaridade. A argamassa 1,0:6,0 contendo agregado reciclado apresentou coeficientes de capilaridade próximos daqueles observados na argamassa de referência com proporção de mistura 1,0:4,5. Tal fato evidencia que a utilização de agregado reciclado de RCV na composição de argamassas de assentamento e revestimento possibilita a redução do consumo de cimento, mantendo o mesmo desempenho frente à absorção capilar. Os resultados de resistência à tração por compressão diametral são apresentados na Figura 15. As maiores resistências à tração foram observadas na proporção de mistura 1,0:3,0, onde os valores foram próximos entre as argamassas com e sem agregado reciclado. O aumento da relação agregado/cimento e, consequentemente, da relação água/cimento de mistura, reduziu mais intensamente a resistência à tração das argamassas de referência, o que é justificado pela menor relação água/cimento efetiva daquelas que contêm agregado reciclado de RCV. Os comportamentos observados reforçam a hipótese de que a relação água/cimento efetiva das argamassas contendo agregado reciclado de RCV é o fator preponderante para o desempenho mecânico, e não a relação água/cimento de mistura. Figura 15 Resistência à tração por compressão diametral das argamassas aos 182 dias Efeitos do agregado reciclado de RCV sobre a resistência à compressão e tração A substituição parcial do agregado natural por agregado reciclado de RCV impacta na resistência à compressão e na resistência à tração por compressão diametral a depender da proporção de mistura da argamassa. Desta forma, é de interesse tecnológico identificar quando a utilização do agregado reciclado de RCV na composição do agregado miúdo representa vantagem ou desvantagem sobre as propriedades acima mencionadas. A identificação do ponto de inversão de comportamento (vantagem ou desvantagem) foi realizada pela análise comparativa dos resultados experimentais com os resultados estimados teoricamente para cada uma das propriedades. A partir dos resultados de resistência à compressão das argamassas de referência foram estabelecidas as leis de Abrams para cada uma das idades de análise. A partir das equações das curvas de comportamento, foram estabelecidas as resistências à compressão teóricas para as argamassas contendo agregado reciclado, utilizando as respectivas relações água/cimento efetivas. O mesmo procedimento foi realizado para a resistência à tração por compressão diametral aos 182 dias de idade. A Tabela 3 apresenta as equações matemáticas que representam as tendências comportamentais das argamassas de referência, nas diferentes idades de análise, para a resistência à compressão e resistência à tração por compressão diametral. Tabela 3 Relações entre as resistências (compressão e tração) e a relação água/cimento das argamassas de referência nas diferentes idades Propriedade Idade (dias) Lei de Abrams Coeficiente de determinação Compressão 7 fc = 1,355.a/c-2,961 R2 = 1,00 28 fc = 1,894.a/c-2,851 R2 = 0,99 56 fc = 2,900.a/c-2,457 R2 = 0,99 91 fc = 3,470.a/c-2,356 R2 = 1,00 182 fc = 2,954.a/c-2,596 R2 = 0,99 Tração 182 ft(sp) = 0,477.a/c-1,782 R2 = 0,96 A exemplificação da obtenção dos resultados teóricos previstos para as argamassas contendo agregado reciclado de RCV é apresentada na Figura 16, considerando a curva de resistência à compressão aos 28 dias. Figura 16 Curva comportamental da resistência à compressão das argamassas de referência aos 28 dias e valores de resistência à compressão teóricos das argamassas contendo agregado reciclado de RCV A Figura 17 apresenta as tendências observadas tanto para a resistência à compressão, nas diferentes idades de análise (7, 28, 56, 91 e 182 dias), quanto para a resistência à tração por compressão diametral, aos 182 dias. Figura 17 Resultados teóricos e experimentais das argamassas contendo agregado reciclado de RCV: A – resistência à compressão; B – resistência à tração por compressão diametral a Para a resistência à compressão, a comparação dos resultados estimados teoricamente com aqueles obtidos experimentalmente resultou em uma tendência linear, com coeficiente de determinação (R2) de 0,92. Como é possível observar na Figura 17A, para valores de resistência à compressão inferiores a 11,0 MPa há uma tendência de vantagens decorrentes da utilização de agregado reciclado de RCV, ou seja, resistência à compressão experimental maior do que aquela determinada teoricamente. Comportamento oposto foi observado para valores de resistência à compressão maiores que 11,0 MPa. Portanto, as vantagens decorrentes da substituição parcial de agregado natural por agregado reciclado são significativas para argamassas que apresentam, independentemente da idade de análise, resistências à compressão menores que 11,0 MPa. Para a resistência à tração por compressão diametral (Figura 17B), apesar da análise em uma única idade, foi observada uma tendência similar àquela apresentada para a resistência à compressão, ou seja, comportamento linear, com aumento da resistência à tração quando da utilização de agregado reciclado de RCV para valores inferiores a 1,1 MPa. É possível verificar que as resistências limites (compressão = 11,0 MPa e tração = 1,1 MPa) para a inversão de comportamento decorrente do uso de agregado reciclado de RCV na composição do agregado miúdo das argamassas mantém a proporcionalidade de 10%, o que está em consonância com o percentual proposto para a resistência à tração em relação à compressão. Diante da constatação da influência do agregado reciclado de RCV sobre as propriedades mecânicas das argamassas, passa a ser de interesse tecnológico estabelecer a relação agregado/cimento mínima para que se obtenham vantagens decorrentes da sua utilização. Na Figura 18 são apresentadas as relações entre as resistências à compressão resultantes nas diferentes idades em função da relação agregado/cimento, considerando argamassas de mesma consistência. É possível observar que a relação mínima entre agregado e cimento para a obtenção de vantagens na resistência à compressão de argamassas contendo agregado reciclado em comparação com as respectivas referências variou entre 4,4 e 4,9, a depender da idade de análise. Portanto, argamassas contendo aproximadamente 1/3 do agregado miúdo composto por agregado reciclado de RCV devem ter proporção agregado/cimento mínima de 1,0:4,5 para que desempenhem mecanicamente igual ou melhor que a respectiva argamassa de referência. Figura 18 Resistência à compressão em função da relação agregado/cimento das argamassas contendo agregado reciclado de RCV nas diferentes idades Vantagens ambientais do uso de agregado reciclado de RCV A substituição parcial do agregado natural por agregado reciclado de RCV apresentou vantagens técnicas nas proporções de mistura onde a relação agregado/cimento foi maior ou igual a 4,5. A análise comparativa de argamassas, com e sem agregado reciclado de RCV, de desempenhos similares confronta a argamassa de referência 1,0:4,5 com a argamassa 1,0:6,0, onde houve substituição parcial do agregado natural para adequação da distribuição granulométrica. A relação água/cimento de mistura da argamassa de referência foi de 0,74, enquanto que na argamassa contendo RCV foi de 1,05, o que equivale a uma relação água/cimento efetiva de 0,76. Portanto, é de se esperar propriedades físico-mecânicas próximas entre as argamassas. A Figura 19 apresenta uma análise comparativa entre as propriedades físico-mecânicas destas argamassas. A resistência à compressão (Figura 19A) da argamassa contendo RCV foi, nas primeiras idades (até 28 dias), maior que a observada na referência. Nas maiores idades, as resistências à compressão das argamassas são praticamente iguais. Figura 19 Análise comparativa de argamassas, com e sem agregado reciclado de RCV, de desempenhos similares: A – resistência à compressão; B – porosidade aparente; C – módulo de elasticidade estático; D – resistência à tração por compressão diametral; E – coeficiente de capilaridade; F – consumo de materiais por unidade volumétrica A porosidade aparente (Figura 19B), dependente da relação água/cimento de mistura e da evolução da hidratação do cimento, evidencia que a maior quantidade de água de mistura da argamassa contendo agregado reciclado resultou em maiores porosidades aparentes ao longo do tempo. Apesar da maior porosidade aparente desta argamassa, a resistência se equiparou à referência com menor teor de agregado. Os módulos de elasticidade (Figura 19C) e resistências à tração (Figura 19D) por compressão diametral foram praticamente os mesmos entre as argamassas. Os coeficientes de capilaridade (Figura 19E) também foram praticamente iguais, com uma leve tendência de menores valores para as argamassas contendo agregado reciclado de RCV. Por fim, após apresentação das propriedades físico-mecânicas praticamente iguais entre as argamassas em discussão, cabe destacar a questão do consumo de materiais por unidade de volume (Figura 19F). O consumo de cimento da argamassa contendo agregado reciclado de RCV foi reduzido em 18% e o consumo de agregado natural em 29%. Desta forma fica evidente que a adequação da distribuição granulométrica do agregado natural por meio de agregado reciclado de RCV propicia vantagens ambientais à argamassa. Sem variações significativas no desempenho da argamassa contendo agregado reciclado em relação à referência, de menor relação agregado/cimento, houve redução no consumo de cimento e de agregado natural, além da destinação adequada de um resíduo amplamente presente na indústria da construção civil. Portanto, a inserção de agregado reciclado de RCV na composição de argamassas de assentamento e revestimento apresenta, a priori, potencialidade técnica e vantagens ambientais. Conclusões A partir da adequação da distribuição granulométrica do agregado para argamassas de assentamento e revestimento por meio de agregado reciclado de RCV, foram observadas as seguintes conclusões: a substituição parcial do agregado natural por reciclado de RCV, na condição seca, aumentou a demanda de água para a obtenção da consistência pré-estabelecida. Esta demanda foi mais acentuada em argamassas de menores relações agregado/cimento e água/cimento; nas argamassas com relação água/cimento superior à unidade, a demanda extra de água de mistura da argamassa contendo agregado reciclado de RCV foi pequena, da ordem de 3%; a resistência à compressão das argamassas contendo agregado reciclado de RCV é governada pela relação água/cimento efetiva e não pela relação água/cimento de mistura. A relação agua/cimento efetiva considera a absorção capilar de água do agregado reciclado como agente de retenção de água e de redução da relação água/cimento da pasta; o módulo de elasticidade das argamassas pouco foi alterado em decorrência do uso de agregado reciclado de RCV, exceto quando a diferença entre a relação água/cimento da argamassa de referência e a relação água/cimento efetiva da argamassa contendo agregado reciclado foi maior que 0,26 (proporção de mistura 1,0:6,0). Neste caso, a argamassa contendo o agregado reciclado apresentou módulo, aproximadamente, 40٪ maior que a respectiva referência; a evolução da porosidade aparente das argamassas depende da porosidade inicial teórica, a qual é dependente da relação água/cimento de mistura e não da relação água/cimento efetiva. Maiores porosidades iniciais teóricas conduzem a maiores porosidades aparentes ao longo do tempo; a absorção capilar de água, representada pelos coeficientes de capilaridade, foi sensível à relação água/cimento efetiva das argamassas contendo agregado reciclado de RCV. A presença de agregado reciclado na composição das argamassas, associado às menores relações água/cimento efetivas em relação às relações água/cimento de mistura das argamassas de referência, tendem a diminuir os coeficientes de capilaridade; as resistências à tração das argamassas contendo agregado reciclado de RCV foram sensíveis à relação água/cimento efetiva, de tal forma que quão maior a diferença destas em relação às relações água/cimento de mistura das argamassas de referência, maiores os valores desta propriedade; as vantagens decorrentes do uso de agregado reciclado de RCV na adequação da distribuição granulométrica do agregado natural foram observadas quando as argamassas apresentam resistência à compressão inferior a 11,0 MPa e resistência à tração por compressão diametral inferior a 1,1 MPa. Acima destes valores, a tendência é apresentar desempenho inferior às argamassas de referência; e a partir dos resultados obtidos no presente estudo, as vantagens técnicas decorrentes do uso de agregado reciclado de RCV como agente de adequação da distribuição granulométrica do agregado natural ocorre em argamassas com proporção cimento/agregado igual ou superior a 1,0:4,5. Referências AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. C144: standard specification for aggregate for masonry mortar. West Conshohocken, 2018. AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS C144: standard specification for aggregate for masonry mortar West Conshohocken 2018 AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. C897: standard specification for aggregate for job-mixed Portland cement-based plasters. West Conshohocken, 2015. 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