AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE ARGAMASSAS E REVESTIMENTOS DE RCD COM O USO DE ADITIVOS INCORPORADORES DE AR Performance of mortars and renderings produced with CDW and air-entrained admixture

Leonardo F.R.Miranda M.Sc. Engenheiro Civil

Doutorando PCC/EPUSP leonardo.miranda@poli.usp.br

Sílvia M.S.Selmo Dra. Engenheira Civil

Professora PCC/EPUSP silvia.selmo@poli.usp.br

Resumo

O objetivo deste trabalho foi fazer um estudo preliminar da viabilidade do uso de aditivos incorporadores de ar (IAR) na redução da variabilidade das argamassas com areia reciclada de entulho de construção (RCD) e na melhoria de suas propriedades. Foram produzidos e caracterizados argamassas e revestimentos com areia reciclada, da usina de reciclagem de Socorro/SP - Brasil, na proporção 1:6 (cimento: areia reciclada), com 5 diferentes marcas de incorporadores de ar. Os resultados mostram que o uso de aditivo IAR nessas argamassas não seria recomendável para produção em escala comercial, a não ser que o aditivo tenha uma baixa variabilidade de incorporação de ar em função do tempo e método de mistura (possível apenas em uma das marcas estudadas) e se tenha ainda o agregado reciclado com propriedades controladas. Quanto ao desempenho dos revestimentos, a fissuração reduziu um pouco com o aumento do teor de ar incorporado. O custo dos materiais por m3 de uma argamassa 1:6 com incorporador de ar ficou praticamente inalterado em relação ao de uma argamassa de referência, na proporção 1:8 sem aditivo, devido ao aumento de volume provocado pelas bolhas de ar. Palavras-chave: reciclagem, entulho, revestimento, argamassa, aditivo.

Abstract

This work aims to analyze if air-entrained admixture can be useful in reducing variability of mortars produced with recycled aggregate (CDW) and improving its properties. Mortars and renderings were produced with recycled aggregates collected from recycling plant, in Socorro, Sao Paulo State, in mix proportion 1:6 (cement:CDW) with 5 different air-entrained admixtures. Results show that admixture is recommendable in mortar production with CDW in industrial scale only if it presents low variation of air-entrained content in function of time and method of mix of the mortar and if CDW aggregate has controlled properties. Renderings with highest air-entrained contents presented less cracking. Mortars with mix proportions 1:6 and 1:8 can have same cost per m3 using air-entrained admixture. Keywords: recycling, CDW, plastering, mortar, admixture.

1 Introdução

A reciclagem de resíduos minerais de construção e demolição (RCD) é uma atividade em expansão no Brasil e se buscam desenvolver técnicas para a sua aplicação em argamassas, concretos, tijolos e sub-bases de pavimentos.

No campo das argamassas de assentamento e revestimento, um dos maiores problemas enfrentados é conseguir reduzir a variabilidade das propriedades das argamassas com RCD causada, principalmente, pela heterogeneidade do agregado reciclado. Um outro problema é garantir um bom desempenho de revestimentos de paredes e tetos, quanto ao surgimento de fissuras. Neste caso, pode ser interessante a utilização de aditivos incorporadores de ar que têm baixo custo e podem melhorar algumas propriedades das argamassas. Dentre outros efeitos deste aditivo em argamassas de revestimento, pode-se citar [1]: aumento de trabalhabilidade, redução de água de amassamento, diminuição da densidade, queda de resistência mecânica, redução de eflorescência e da absorção capilar, redução de retração. Também é possível que ele reduza a aderência do revestimento, o que é explicado pela diminuição dos pontos de contato da argamassa com o substrato [2]. Entretanto, o desempenho deste aditivo está condicionado a diversos fatores, como [1]: sua natureza química, teor de aditivo, teor e tipo de cimento, relação água/cimento, temperatura ambiente, teor de finos, tempo de mistura, etc. Como são poucos os casos de usinas que produzem agregados reciclados com natureza e propriedades físicas bem controladas, este trabalho tem como objetivo fazer uma análise preliminar da viabilidade do uso deste tipo de aditivo na redução da variabilidade das argamassas com RCD e na melhoria de suas propriedades.

2 Programa experimental

2.1. Materiais empregados

O cimento utilizado foi do tipo CP II F 32 (com fíler calcário) para ensaios em laboratório e o CP III 40 RS (resistente a sulfatos) para a produção das argamassas de revestimentos. O agregado reciclado utilizado foi obtido coletando-se entulhos em obras da cidade de Socorro/SP, Brasil, em caçambas estacionárias que eram levadas para a usina de reciclagem de RCD. Optou-se por utilizar entulhos coletados em obras ao invés de preparados em laboratório,

por eles possuírem características peculiares que influenciam no desempenho dos aditivos. Foram coletadas 10 amostras e recicladas em um britador de mandíbulas de pequeno porte. Após britagem, foi obtida a fração miúda do RCD por peneiramento em peneira vibratória. As 10 amostras foram coletadas da fração miúda, seguindo o procedimento definido pela NBR 7216 – Amostragem de agregados e pela NBR 10007 – Amostragem de resíduos, representado lotes de aproximadamente 2 m3, e caracterizadas conforme mostrado no Quadro 1.

Quadro 1: Resultados de caracterização das amostras de areia reciclada de RCD.

Amostra Densidade aparente (kg/m³)

Finos < 75 µm (%)

Dim. máx. caracter.

(mm)

Mód. de

finura

S1 1219 18,0 4,8 2,05 S2 1132 22,9 4,8 2,09 S3 1116 14,5 4,8 2,22 S4 1051 21,4 2,4 1,71 S5 1089 18,1 2,4 2,03 S6 1146 14,6 2,4 2,10

S11 1189 21,8 2,4 1,81 S12 1242 23,4 2,4 1,71 S13 1199 29,2 2,4 1,53 S15 - 4,2 2,4 2,39

Foram utilizados 5 diferentes aditivos incorporadores de ar fabricados no Brasil (Quadro 2). A escolha de alguns desses aditivos decorreu de testes de pré-seleção entre cerca de 15 marcas do mercado brasileiro [4], [5].

Quadro 2: Aditivos incorporadores de ar utilizados, teor e finalidade do teste (ensaios em

argamassas e aplicação como revestimento).

Sigla Aplicação Teor*

T Ensaios e revestimento 0,10

Ensaios 100 D

Revestimento 40 M Ensaios 0,25

Ensaios 0,10 H Revestimento 0,30 e 0,40

G Revestimento 0,40 e 0,50 *Aditivo D: ml por m³ de argamassa.

Demais aditivos % da massa de cimento

2.2 Ensaios realizados O procedimento de preparo das argamassas dependeu da presença ou não de aditivo na mistura e do estado físico do aditivo utilizado (sólido ou líquido). Assim, foram definidas duas alternativas:

- para argamassas com aditivos em pó: homogeneizar o cimento, a areia reciclada e o aditivo previamente, colocar água na argamassadeira, adicionar a mistura anidra na argamassadeira e bater por 2 minutos, repousar por 10 minutos e bater por mais 2 minutos;

- para argamassas com aditivos líquidos: adicionar o aditivo e a água de amassamento na argamassadeira, colocar o cimento e a areia reciclada (previamente homogeneizados) e bater por 2 minutos, repousar por 10 minutos e bater por mais 2 minutos.

O primeiro método de mistura descrito é interessante quando se pretende produzir argamassas ensacadas que possuem aditivos em pó. O segundo método foi adotado por se notar que, com os aditivos líquidos testados, seu desempenho era melhor com este método. Inicialmente, foram feitos testes com as 6 amostras de areia reciclada de RCD, em laboratório, na proporção 1:6 em massa seca, com os 4 primeiros aditivos incorporadores de ar descritos no Quadro 2. Seria considerado um bom desempenho se o aditivo incorporador de ar diminuísse a variabilidade no consumo de água das argamassas e apresentasse estabilidade de incorporação de ar em função do tempo de agitação das argamassas e da variação da amostra de RCD. Nos testes em campo com revestimentos de argamassa, foram usadas 5 amostras de RCD no traço 1:6 úmido, com 4 aditivos do Quadro 2, em painéis de revestimento de 1 m² cada, em substratos de bloco de concreto com chapisco (1:3, cimento:areia) ou tijolo maciço cerâmico. Como parâmetro de análise de eficácia, eles deveriam melhorar a trabalhabilidade, reduzir a incidência de fissuras nos revestimentos e se mostrarem estáveis em função do método de mistura das argamassas. Também foram produzidas argamassas de referência na proporção 1:6 e 1:8 sem aditivo.

Os testes realizados nas argamassas foram: densidade de massa fresca e teor de ar incorporado (NBR 13278), consumo de cimento por m3, manutenção de consistência, variação da densidade em função do tempo de agitação, resistência de aderência à tração (NBR 13528), controle de fissuras e custo/m3.

3 Análise dos resultados

O Quadro 3 apresenta um resumo dos resultados obtidos para as argamassas feitas com seis das amostras de areia reciclada (Quadro 1), na proporção 1:6 e com dois dos incorporadores de ar. O uso desses incorporadores de ar diminuiu a relação água/materiais secos das argamassas em torno de 2 a 3%, para uma consistência constante. Entretanto, para que isto ocorresse, foi necessário diminuir significativamente a densidade de massas das argamassas (chegando a valores inferiores a 1500 kg/m³), resultando em elevados teores de ar incorporado. A queda no consumo de água das argamassas com este aditivo não foi proporcional à relação água/materiais secos das argamassas sem o aditivo, o que impede que ele seja utilizado para redução da variabilidade desta propriedade, já que sua dosagem em diferentes teores, visando o controle do consumo de água, produziria argamassas com teores de ar e densidades de massa totalmente diferentes. Para os dois aditivos, T e D, observa-se uma variação muito grande no teor de ar incorporado entre as 6 amostras de areia de RCD. Isto pode ser atribuído, principalmente, às diferenças na natureza das amostras e em suas propriedades físicas. A Figura 1 mostra que, mesmo o aditivo D que apresentou a menor variabilidade de densidade em função do tempo de agitação, ainda assim seu resultado não foi satisfatório, uma vez que a amplitude de 130 kg/m3 pode causar diferenças significativas no desempenho do revestimento, como, por exemplo, no rendimento. Quanto à manutenção de consistência (Figura 2), as argamassas aqui testadas com aditivos tiveram uma taxa de perda de consistência (60 a 80 mm/h) superior à obtida por [3] (de 24 mm/h) para argamassas com areia de RCD sem aditivo, provavelmente pela saída das bolhas de ar do sistema.

Quadro 3: Resultados de caracterização das argamassas com areia de RCD reciclado utilizando-se dois aditivos incorporadores de ar.

Amostra Proporção (massa)

H total (%)

a/c total (%) Aditivo Teor de

aditivo

Densidade de massa (kg/m³)

Teor de ar (%)

Consumo de cimento

(kg/m³)

Consistência (mm)

S1 1:6 22 1,54 T 0,10% 1590 20 187 231 S1 1:6 22 1,54 D 100 ml 1550 23 181 281 S2 1:6 26 1,82 T 0,10% 1450 25 164 262 S2 1:6 26 1,82 D 100 ml 1860 4 211 254 S3 1:6 26 1,82 - - 1860 4 210 261 S3 1:6 25 1,75 T 0,10% 1520 22 173 260 S3 1:6 25 1,75 D 100 ml 1400 29 160 285 S4 1:6 25 1,75 T 0,10% 1470 25 168 245 S4 1:6 27 1,89 D 100 ml 1840 4 207 249 S5 1:6 24 1,68 - - 1810 8 209 257 S5 1:6 23 1,61 T 0,10% 1360 31 158 250 S5 1:6 23 1,61 D 100 ml 1250 37 145 273 S6 1:6 24 1,68 - - 1780 10 205 254 S6 1:6 23 1,61 T 0,10% 1270 36 148 249

1000

1100

1200

1300

1400

1500

1600

1700

0 2 4 6 8 10

Tempo de agitação (minutos)

Den

sida

de d

e m

assa

fres

ca

(kg/

m³)

DTHM

140

160

180

200

220

240

260

280

0 20 40 60 80 100Tempo após início da mistura (minutos)

Índi

ce d

e co

nsis

tênc

ia (m

m) D

T

Figura 1: Variação da densidade de massa das argamassas no traço 1:6 em função do tempo de agitação na argamassadeira. Amostra de areia reciclada S4 com os aditivos T e D e S6 com os aditivos H e M.

Figura 2: Manutenção de consistência das argamassas com T e D, na proporção 1:6.

Quanto ao custo do m3 das argamassas produzidas com a amostra S3 REF de Socorro, com e sem os aditivos D e T, considerando-se apenas o custo dos materiais, o Quadro 4 indica que, para um mesmo traço, o uso do aditivo incorporador resulta em economia. Entretanto, sem o aditivo incorporador de ar, é possível, para uma mesma resistência, utilizar a proporção 1:8 e, no caso deste trabalho, os custos obtidos ficaram muito próximos. O Quadro 5 mostra um resumo dos resultados obtidos em revestimentos. A resistência de aderência à tração foi abaixo do limite da norma NBR 13528 (0,20 MPa) para todos os painéis, devido, principalmente, às más condições da

alvenaria cerâmica maciça, mas, possivelmente também pelo efeito do incorporador de ar. Quanto ao surgimento de fissuras, é possível que a incorporação de ar tenha auxiliado na redução de fissuras nos revestimentos, uma vez que, para as mesmas amostras de areia de RCD, fissuraram menos as argamassas que apresentaram os maiores teores de ar incorporado. Entretanto, o melhor resultado foi para a argamassa produzida com a amostra S15 que possui menor teor de finos < 75 µm, o que sugere que é preferível controlar a fissuração dos revestimentos, inicialmente, através do controle dos finos do que com o uso de aditivos.

Quadro 4: Custo por m³ das argamassas produzidas com cimento CP II F, a amostra S3 de RCD reciclado de Socorro/SP e os aditivos T e D, considerando apenas o custo dos materiais.

Aditivo Proporção (massa)

Densidade de massa (kg/m³)

Consumo de cimento

(kg/m³)

Consumo de agregado

(kg/m³)

Consumo de água (kg/m³)

Consumo de aditivo

Custo total

(R$m3)

T 1:6 1520 173 1038 303 0,173 kg/m3 84,40 D 1:6 1400 160 960 280 100 ml / m³ 91,45

Referência 1:6 1860 210 1260 382 - 100,42 Referência 1:8 1836 162 1296 379 - 83,78

Obs: Custo dos materiais: cimento: R$ 0,36/kg ; RCD: R$ 20,00/m³; água: R$ 5,00/m³; aditivo T: R$ 10,00/kg; aditivo D: R$ 15,00/100ml

Quadro 5: Revestimentos de argamassa com cimento CPIII 40 RS, RCD e aditivos, produzidos na usina de Socorro/SP. Espessura nominal dos revestimentos igual a 15 mm.

Amostra Proporção (massa) Aditivo

Método de

mistura

a/c total Substrato

Densidade de massa (kg/m³)

Teor de ar (%)

Fissura (cm/m²)

Aderência (MPa)

S4 1:8,0 - Bet. 2,5’ 1,96 Bl.concreto 1840 3 511 0,06 S4 1:6,0 T 0,10% Bet. 2,5’ 1,75 Bl.concreto 1470 25 244 0,04 S4 1:6,0 D 40ml/m³ Bet. 2,5’ 1,75 Bl.concreto 1850 5 668 0,11 S11 1:5,6 H 0,4% Bet 2' 1,96 Cerâmico 1494 24 3 0,07 S11 1:5,6 H 0,4% Bet. 1' 1,96 Cerâmico 1622 17 121 0,09 S12 1:5,8 H 0,3% Bet. 2,5' 1,94 Cerâmico 1594 19 139 0,13 S12 1:5,8 H 0,3% Enx. 6,5' 1,94 Cerâmico 1667 15 449 0,13 S12 1:5,8 G 0,5% Bet. 2,5' 1,66 Cerâmico 1521 25 43 0,09 S13 1:5,5 G 0,4% Bet. 2,5' 1,86 Cerâmico 1606 18 - 0,04 S13 1:5,5 G 0,4% Enx. 6,5’ 1,98 Cerâmico 1688 13 - 0,06 S15 1:6,2 H 0,15% Bet. 2,5’ 2,31 Cerâmico 1546 18 0 0,12

Obs: 1) Bet. 2,5´= misturada em betoneira por 2,5 minutos; Enx. 6,5’ = misturada com enxada por 6,5 minutos

A incorporação de ar dos aditivos apresentou diferenças significativas em função do método de mistura. Considerando que, no Brasil, é muito comum encontrar obras misturando argamassas manualmente (enxada), em betoneiras ou em argamassadeiras, considera-se que os desempenhos dos aditivos utilizados não foram adequados. Chama-se atenção para a argamassa preparada com a amostra S15 e apenas 0,15% do aditivo H, metade do teor utilizado nas outras argamassas, mas que mesmo assim causou o mesmo nível de incorporação de ar. Isto indica a influência negativa do teor de finos < 75 µm do RCD reciclado no desempenho do aditivo, ocupando o espaço que seria ocupado pelas bolhas de ar, uma vez que a principal diferença desta amostra em relação às demais é exatamente o baixo teor desses finos. Nesta argamassa, foi notória a melhoria que o aditivo deu em sua trabalhabilidade.

4 Conclusões

Os aditivos utilizados neste trabalho se mostraram muito sensíveis às variações no tempo e no método de mistura das argamassas, bem como às variações de natureza e propriedades físicas do RCD. Além disso, o uso deste tipo de aditivo não foi útil na redução da variabilidade dos consumos de água das argamassas. Apesar do uso de incorporadores de ar exigir uma proporção de mistura mais rica em cimento para uma mesma resistência, o custo final das argamassas pode não sofrer alterações significativas devido ao aumento de volume das argamassas com a incorporação de ar. Entretanto, eles foram úteis na redução da fissuração dos revestimentos e na melhoria da trabalhabilidade. Considera-se então que o uso destes aditivos pode ser útil para melhorar determinadas propriedades das argamassas e dos revestimentos, mas não foi eficaz para reduzir a heterogeneidade das argamassas com RCD e, no caso de uma produção comercial, é fundamental um controle efetivo das propriedades físicas do agregado reciclado.

Agradecimentos

À empresa Irmãos Preto Ltda pela parceria com esta pesquisa e à FAPESP pelo apoio financeiro.

Referências

[1] Ramachandran, V.S. Concrete Admixtures Handbook – Properties, Science and Technology. New Jersey, USA, Noyes Publications, 1995.

[2] Carasek, H. Aderência de argamassas à base de cimento Portland a substratos porosos -avaliação dos fatores intervenientes e contribuição ao estudo do mecanismo da ligação. Tese de Doutoramento, Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 1996.

[3] Miranda, L.F.R. Estudo de fatores que influem na fissuração de revestimentos de argamassa com entulho reciclado. Dissertação de Mestrado. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2000.

[4] Monte, R.; Uemoto, K; Selmo, S.M.S. Efeitos de aditivos incorporadores de ar nas propriedades de argamassas e revestimentos. In: Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, V, 2003. São Paulo. Anais. São Paulo. ANTAC, 2003. p. 303-315.

[5] Monte, R.; Uemoto, K; Selmo, S.M.S. Qualificação de aditivos incorporadores de ar para argamassas de assentamento e revestimento. In: Simpósio Brasileiro de Tecnologia das Argamassas, V, 2003. São Paulo. Anais. São Paulo. ANTAC, 2003. p. 181-194.