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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ

ANDRESSA FÁTIMA ALVES

GIULIA CRISTINE QUINT SERONATO BISCOUTO

AVALIAÇÃO DO POTENCIAL DE UTILIZAÇÃO DE POLIPROPILENO

MOÍDO EM ARGAMASSAS COMO SUBSTITUIÇÃO PARCIAL À AREIA

CURITIBA

2017

ANDRESSA FÁTIMA ALVES

GIULIA CRISTINE QUINT SERONATO BISCOUTO



Trabalho final de curso apresentado como requisito parcial à conclusão do curso de graduação em Engenharia Civil, Setor de Tecnologia da Universidade Federal do Paraná.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª.Laila Valduga Artigas

CURITIBA

2017

TERMO DE APROVAÇÃO

ANDRESSA FÁTIMA ALVES GIULIA CRISTINE QUINT SERONATO BISCOUTO



Trabalho Final de Curso apresentado como requisito parcial à conclusão do curso

de graduação em Engenharia Civil do Setor de Tecnologia da Universidade

Federal do Paraná, pela seguinte banca examinadora:

Prof.ª Dr.ª Laila Valduga Artigas

Orientadora – Departamento de Construção Civil, UFPR

Prof.ª Mestre Heloísa Fuganti Campos

Departamento de Construção Civil, UFPR

Prof. Dr. Ronaldo Alves de Medeiros Junior

Departamento de Construção Civil, UFPR

Curitiba, 20 de novembro de 2017.

À nossa família, amigos e professores que

sempre nos incentivaram e acreditaram no

nosso sucesso.

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, por sempre iluminar os nossos

passos durante toda caminhada.

A nossa Professora Orientadora Dra. Laila Valduga Artigas, pela

orientação, paciência e confiança atribuídas a nós.

As nossas mães, Rosane e Marilei, e a todos os nossos familiares que nos

acompanharam durante esta caminhada, incentivando e acreditando no nosso

potencial.

Ao Fernando Schreiber Jr. pelo apoio e por motivar o início desse estudo.

Ao Ricardo, do Laboratório de Materiais e Estruturas da Universidade

Federal do Paraná, por toda a ajuda prestada a nós durante este trabalho.

Ao Pedro Guimarães, da GR Plásticos, que disponibilizou o material

reciclado, sem o qual não seria possível a elaboração desse trabalho.

Ao Conte Materiais de Construção e CSC Engenharia Ltda pela ajuda

prestada na obtenção de certos materiais e produtos utilizados nesse estudo.

A Karuana, Polyana e Tatiane pela ajuda em momentos de dúvidas, além

do companheirismo durante todo o curso.

Agradecemos uma à outra, por todos os momentos bons e difíceis que

passamos juntas, pela paciência e pelo crescimento da amizade durante esta

experiência.

“Uma paixão forte por qualquer objeto

assegurará o sucesso, porque o desejo

pelo objetivo mostrará os meios.”

(William Hazlitt)

RESUMO

A preocupação com a redução de custos na Construção Civil aliado à importância

em se preservar recursos naturais traz à tona a necessidade em se buscar novas

tecnologias para área de Engenharia Civil. Tendo isso em vista, buscou-se nesse

trabalho analisar a viabilidade em substituir parte da areia de argamassas por

polipropileno (PP) moído, sendo este refugo de indústria de reciclagem plástica.

Primeiramente foi estabelecido um traço em volume de 1:2:9, três teores de PP na

mistura (2,5 %; 5,0 % e 7,5 %) e relação a/m.s. igual a 0,19. Após ensaios de

granulometria e de massa unitária do polipropileno, de tração na flexão e

compressão, de módulo de elasticidade dinâmico e de consistência para as

argamassas, chegou-se num teor ótimo de polipropileno que tornasse viável à

substituição por parte da areia. O teor encontrado foi de 35 % PP e 65 % areia,

com relação a/m.s. igual a 0,32. Então se prosseguiu para ensaios de módulo de

elasticidade dinâmico, de desempenho acústico e comparativo de custos. Nos

ensaios de resistência mecânica obteve-se os melhores resultados para o traço de

15 % PP. Em relação ao Módulo de Elasticidade, houve decréscimo ao se

aumentar o teor de PP, com exceção do traço 15 % PP. No desempenho acústico,

o traço com PP obteve melhores resultados. E na análise de custos, houve redução

de 17,83 % no valor da argamassa quando utilizado o traço 35 % PP (a/m.s. igual a

0,32). A análise dos resultados obtidos nos permite concluir que a substituição da

areia natural por polipropileno moído é viável para a produção de argamassas.

Palavras-chave: Polipropileno, Resíduos, Argamassas, Propriedades Mecânicas.

ABSTRACT

The concern with cost reduction in the Construction Industry associated to the

importance of preserving natural resources brings up the need of researching for

new technologies for the Civil Engineering area. In view of that, it has been

searched in this work sheet analyzing the viability of replacing sand part of mortar

for ground polypropylene (PP), as it is waste of a plastic recycling industry. First of

all, it has been established a volume ratio of 1:2:9, three contents of PP into the

blend (2.5 %; 5.0 % and 7.5 %) and w/d.m relation of 0.19. After tests of

polypropylene’s granulometry and unit mass, tension in bending stress and

compression, dynamic elastic module and of consistency for the mortars, it was

reached a great value of polypropylene that would make viable the replacement for

a part of sand. The content found was of 35 % of PP and 65 % of sand, by the

w/d.m of 0.32. After that, it has been continued to the Dynamic Elastic Module test,

acoustic performance and costs comparative. In the mechanical resistance tests, it

was found the best result for the content of 15 % of PP. In the elastic module

relation, it has been occurred a decrease when increasing the content of PP, with

exception of 15 % of PP. In the acoustic performance, the content of PP obtained

the best results. And considering the costs analysis, there was a reduction of

17.83 % into the mortar value when using the content of 35 % of PP (w/d.m as of

0.32). The analysis of the obtained results makes us conclude that the replacement

of natural sand for ground polypropylene is viable for the mortar production.

Key-words: Polypropylene, Waste, Mortar, Mechanical Properties.

8

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

°C – Graus Celsius

µm – Micrômetro

μ – Coeficiente de Poisson dinâmico

ρ – Densidade

a/m.s. – Relação água/materiais secos

dB – Decibéis

DMC – Diâmetro Máximo Característico

E – Módulo de Elasticidade Dinâmico

Ev – Índice de Vazios

g – Grama

GPa – Giga Pascal

GRAP – Grãos Reciclados Aglutinados de Polipropileno

Kg – Quilograma

MF – Módulo de Finura

mol – Quantidade de Substância

MPa – Mega Pascal

n° - número

Pa – Pascal

PCH – Pequena Central Hidrelétrica

PEAD – Polietileno de Alta Densidade

PEBD – Polietileno de Baixa Densidade

9

PET – Politereftalato de Etileno

PP – Polipropileno

PS – Poliestireno

PU – Poliuretano

PVC – Policloreto de Polivinila

RCD – Resíduos de Construção e Demolição

Tf – Temperatura de Fusão

Tg – Temperatura de Transição Vítrea

10

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 - ESQUEMA DA REFINAÇÃO DO PETRÓLEO. ................................... 28

FIGURA 2 – POLIMERIZAÇÃO DO PROPILENO EM PP. ..................................... 28

FIGURA 3 - RANKING DE RECICLAGEM DE PLÁSTICO NO MUNDO. ............... 33

FIGURA 4 - ESQUEMATIZAÇÃO DA INCINERAÇÃO DE LIXO. ........................... 34

FIGURA 5 - METODOLOGIA UTILIZADA NO ESTUDO......................................... 36

FIGURA 6 - PP PASSANDO POR MOINHO DE FACAS. ....................................... 37

FIGURA 7 - SEPARAÇÃO DO POLIPROPILENO POR FUNIL .............................. 37

FIGURA 8 - PROCESSO DE EXTRUSÃO DE PP. ................................................. 38

FIGURA 9 - INSTRUMENTO DE ULTRASSOM. .................................................... 40

FIGURA 10 - OBTENÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE ATRAVÉS DE

ULTRASSOM. ......................................................................................................... 40

FIGURA 11 - MOLDAGEM DE PLACAS DE ARGAMASSA ................................... 41

FIGURA 12 - CUBOS DE PLACAS DE ARGAMASSA PARA ENSAIO

ACÚSTICO.... .......................................................................................................... 41

FIGURA 13 - ENSAIO DE DESEMPENHO ACÚSTICO. ........................................ 42

FIGURA 14 - ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO MATERIAL PULVERULENTO. . 43

FIGURA 15 - COLOCAÇÃO DE PENEIRAS NO AGITADOR MECÂNICO............. 44

FIGURA 16 - CONSISTÊNCIA DO TRAÇO 35 % PP. ............................................ 52

FIGURA 17 - ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO. ............................... 53

FIGURA 18 - ENSAIO DE TRAÇÃO NA FLEXÃO. ................................................. 56

FIGURA 19 - ENSAIO ACÚSTICO AO SOM CONSTANTE. .................................. 60

FIGURA 20 - ENSAIO ACÚSTICO A BATIDAS COM HASTE METÁLICA. ............ 61

11

LISTA DE GRÁFICOS

GRÁFICO 1 - CURVA GRANULOMÉTRICA DA AREIA UTILIZADA. ..................... 45

GRÁFICO 2 - CURVA GRANULOMÉTRICA DO POLIPROPILENO. ..................... 47

GRÁFICO 3 - CURVA GRANULOMÉTRICA DA MISTURA ÓTIMA. ...................... 49

GRÁFICO 4 - RESISTÊNCIA MÉDIA À COMPRESSÃO DA ARGAMASSA. ......... 55

GRÁFICO 5 - RESISTÊNCIA MÉDIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO DA ARGAMASSA.

................................................................................................................................ 57

GRÁFICO 6 - MÓDULO DE ELASTICIDADE. ........................................................ 58

GRÁFICO 7 - COMPARATIVO ENTRE CUSTOS POR METRO CÚBICO. ............ 63

GRÁFICO 8 - COMPARATIVO DE REDUÇÃO DE CUSTOS POR METRO

CÚBICO. ................................................................................................................. 63

GRÁFICO 9 – CUSTOS POR MPA. ........................................................................ 65

12

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - USOS, FUNÇÕES E PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS DE

ASSENTAMENTO. .................................................................................................. 20

TABELA 2 - TIPOS DE CIMENTO. ......................................................................... 21

TABELA 3 - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DA CAL. ....................... 22

TABELA 4 - INFLUÊNCIA DA FORMA DO AGREGADO NAS PROPRIEDADES DA

ARGAMASSA. ......................................................................................................... 23

TABELA 5 - MASSA ESPECÍFICA DE ALGUNS MATERIAIS DE

CONSTRUÇÃO....... ................................................................................................ 27

TABELA 6 - PROPRIEDADES DO PP. ................................................................... 28

TABELA 7 - RESULTADOS DO ENSAIO DE MATERIAL PULVERULENTO. ........ 43

TABELA 8 - COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DA AREIA UTILIZADA. ........... 45

TABELA 9 - COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO POLIPROPILENO. ............ 46

TABELA 10 - MASSA UNITÁRIA DO PP MOÍDO. .................................................. 48

TABELA 11 - GRANULOMETRIA MISTURA ÓTIMA. ............................................. 49

TABELA 12 - TRAÇOS INICIAIS. ............................................................................ 50

TABELA 13 - ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA............................................................. 51

TABELA 14 - RESULTADOS DO ENSAIO DE COMPRESSÃO. ............................ 54

TABELA 15 - RESULTADO DOS ENSAIOS À FLEXÃO. ....................................... 56

TABELA 16 - MÓDULO DE ELASTICIDADE MÉDIO DAS ARGAMASSAS. .......... 58

TABELA 17 - DENSIDADE DOS CORPOS-DE-PROVA. ....................................... 59

TABELA 18 - DESEMPENHO ACÚSTICO DAS ARGAMASSAS. .......................... 60

TABELA 19 - CUSTO DOS COMPONENTES DA ARGAMASSA. .......................... 62

TABELA 20 - CUSTO DAS ARGAMASSAS. ........................................................... 62

TABELA 21 - CÁLCULO DOS CUSTOS POR MPA. .............................................. 64

TABELA 22 - RESUMO COMPARATIVO DA ARGAMASSA REF. COM A

INCORPORAÇÃO DE PP. ...................................................................................... 66

13

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ................................................................................................. 15

1.1 JUSTIFICATIVA.......................................................................................... 17

1.2 OBJETIVOS ............................................................................................... 19

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................................... 19

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................................ 20

2.1 ARGAMASSAS........................................................................................... 20

2.2 POLIPROPILENO ....................................................................................... 25

2.2.1 Aplicação no Setor de Embalagens ..................................................... 29

2.2.2 Aplicação na Construção Civil ............................................................. 29

2.2.3 Descarte e Reciclagem dos Resíduos Plásticos ................................. 30

3 METODOLOGIA ............................................................................................... 35

3.1 MATERIAIS ................................................................................................ 35

3.2 MÉTODOS ................................................................................................. 35

3.2.1 ETAPA 1 - Caracterização dos Materiais ............................................ 36

3.2.2 ETAPA 2 - Desenvolvimento dos Traços de Argamassa e Busca dos

Teores Ótimos de Substituição ......................................................................... 39

3.2.3 ETAPA 3 - Ensaios Realizados Com Argamassas e Análise de

Custos.. ............................................................................................................. 39

4 RESULTADOS ................................................................................................. 43

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ...................................................... 43

4.1.1 Material Pulverulento ........................................................................... 43

4.1.2 Granulometria ...................................................................................... 44

4.1.3 Determinação da Massa Unitária do PP .............................................. 47

4.2 DESENVOLVIMENTO DOS TRAÇOS DE ARGAMASSA E BUSCA DE

TEORES ÓTIMOS DE SUBSTITUIÇÃO .............................................................. 48

14

4.2.1 Definição dos Teores de Substituição ................................................. 48

4.2.2 Índice de Consistência ......................................................................... 50

4.2.3 Resistências à Compressão e à Tração na Flexão ............................. 52

4.3 ENSAIOS REALIZADOS COM ARGAMASSAS E ANÁLISE DE CUSTOS 57

4.3.1 Módulo de Elasticidade Dinâmico ........................................................ 57

4.3.2 Densidade no Estado Endurecido ....................................................... 59

4.3.3 Desempenho Acústico ......................................................................... 60

4.3.4 Análise de Custos ................................................................................ 61

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................. 66

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ....................................................................... 68

ANEXO I – Propriedades do cimento CP II-F-32 ..................................................... 75

ANEXO II – Granulometrias Teóricas da Mistura Areia + PP. ................................. 76

ANEXO III – Cálculo do Módulo de Elasticidade Dinâmico ..................................... 79

15

1 INTRODUÇÃO

De acordo com o Ministério do Meio Ambiente (2017), um terço do lixo

doméstico é composto por embalagens plásticas, das quais 80 % são descartadas

logo após serem utilizadas apenas uma única vez.

O mundo de hoje não existiria na forma que conhecemos sem a grande

variedade de materiais plásticos: policloreto de polivinila (PVC), poliestireno (PS),

polietileno de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD),

polipropileno (PP) e politereftalato de etileno (PET), entre outros.

A utilização do plástico beneficia diversos setores, como de embalagens,

automotivo, eletroeletrônicos, têxtil, saúde, agrícola e construção civil. Por ser um

material leve, durável e barato, a sua produção e utilização cresce continuamente.

A indústria da Construção Civil é a maior consumidora de plásticos no

Brasil, utilizando 25,7 % de todo material produzido (ABIPLAST, 2015). Sendo

assim, novas tecnologias que visem atrelar e aprimorar o uso de polímeros às

construções são de fundamental importância para o desenvolvimento do país.

Por outro lado, as características dos plásticos os expõem mais, quando

não há uma gestão adequada dos resíduos sólidos, uma vez que facilitam sua

dispersão no meio ambiente e demoram mais tempo para degradar (BRASKEM,

2012).

Segundo dados do Compromisso Empresarial para a Reciclagem –

CEMPRE (2017), cerca de 21,7 % dos plásticos foram reciclados no Brasil em

2011, representando aproximadamente 953 mil toneladas por ano.

A reciclagem reduz o uso de recursos naturais, como a água e a matéria-

prima virgem, economiza energia e reduz emissões de gases do efeito estufa.

Desde modo, além dos ganhos ambientais e sociais, há a redução de custos

(CEMPRE, 2013).

As principais resinas termoplásticas consumidas no Brasil, em 2016, foram

o PP (22,3 %), o PEAD (17,4 %) e o PVC (15,6 %) (ABIPLAST, 2016).

16

O polipropileno (PP), objeto deste estudo, tem uma ampla variedade de

aplicações, sendo o setor de embalagens responsável pela metade do consumo

mundial deste polímero. Como é um dos plásticos mais utilizados no mundo e pode

ser moldado novamente por simples aquecimento, a sua reciclagem torna-se muito

importante, não apenas do ponto de vista econômico, como ambiental (RESO,

2015).

Com isso exposto, seria vantajoso encontrar novas formas de reutilização

do plástico descartado, visto que é um material que faz volume, ocupando nos

aterros um espaço que seria mais útil para resíduos que não podem ser

reaproveitados. Além disso, o plástico é um material leve e durável, que pode ser

transportado pelo vento sendo por isso uma grande contribuição no lixo marinho.

17

1.1 JUSTIFICATIVA

O descarte de milhões de toneladas de materiais manufaturados, como

plásticos, vidros e papel, em lixões e aterros sanitários, ou até mesmo rios e

mangues, cresce continuamente. São matérias-primas que poderiam ser

reutilizadas e recicladas, a fim de serem transformadas em produtos, agregando

um novo valor a elas.

Em vista do crescente aumento da utilização do plástico e da sua

reciclagem ainda não alcançar uma porcentagem significativa, é importante pensar

em novos meios de reutilizar e reciclar o material que iria para o aterro, resultando

em ganhos ambientais e econômicos.

Segundo Plastivida (2015), os plásticos que mais geram resíduos são

aqueles com aplicações de duração curta, como em embalagens: polietileno, o

PET e o PP. Plásticos como o PVC, geram pouco resíduo devido às suas

aplicações, como tubos e conexões, possuírem longa vida útil.

Pensando na questão de matéria-prima, outra justificativa desse estudo é o

fato da areia, material amplamente utilizado na Construção Civil, ser um recurso

natural cuja extração, em geral, tem provocado diversos impactos no meio

ambiente (NOGUEIRA, 2016).

Conforme o Sumário Mineral – Agregados para Construção Civil (2013) do

Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), como substituição da areia

natural, além da areia artificial, pode-se citar o emprego de: reciclados de entulho

de demolição, rejeitos de produtos siderúrgicos (escórias de alto-forno ou aciaria,

porém a quantidade disponível é bem limitada), resíduos da indústria de plástico,

resíduos de pneus triturados e a areia de brita.

Há diversas pesquisas e estudos realizados sobre a utilização de resíduos

de plásticos como substituição da areia nas argamassas. Canellas (2005) realizou

estudo do uso de PET granulado (pós-consumo), visando a substituição de

agregado miúdo em argamassas; e considerou melhor o percentual de 30 % de

substituição, dentre os analisados, devido a não ter apresentado perdas

significativas de plasticidade e de resistência mecânica.

18

Mello, Carvalho e Silva (2012) analisaram o uso de PEAD reciclado e

moído como substituição do agregado miúdo em argamassas de revestimento. A

pesquisa mostrou que apesar da redução da consistência e de resistência

mecânica, houve aumento da ductilidade – característica importante em aplicações

de argamassa que requeiram grande capacidade de deformação.

Há também um grande número de pesquisas sobre a substituição de

agregados, no concreto, por resíduos. Correa (2015) comparou a substituição

parcial da areia natural por flocos de PET e PP (ambos pós-consumo), objetivando

a produção de concreto estrutural com agregados leves. O percentual de 10 % de

substituição garantiu um bom desempenho mecânico e obteve os melhores

resultados como barreira à penetração dos íons cloreto.

Coelho (2005) analisou a aplicação de grãos reciclados aglutinados de

polipropileno (GRAP) pós-consumo, em substituição aos agregados do concreto.

Obteve resultados satisfatórios, permitindo o desenvolvimento de concretos

adequados para a produção de: elementos pré-fabricados e elementos para

drenagens e enchimento de lajes, painéis e blocos de concreto. O concreto obtido

se mostrou extremamente dúctil e com redução superior a 30 % no seu peso final.

Estas diversas pesquisas concluíram que é viável o uso de concreto e

argamassas com substituição parcial dos agregados por resíduos plásticos.

No que se refere ao polipropileno, as pesquisas, estudos e ensaios se

concentram na adição de fibras sintéticas desse plástico para criação de concretos

especiais ou argamassas.

Desse modo, a escolha do uso de polipropileno neste estudo se deu por

ser um plástico amplamente utilizado no Brasil, sem reciclagem em níveis

adequados e pelo número insuficiente de pesquisas do uso de polipropileno

reciclado em argamassas.

Aliado a isto, tem-se o fato do PP possuir características interessantes

como: baixa densidade, resistências elétrica e mecânica à altas temperaturas;

baixa absorção de umidade e isolamento térmico.

19

1.2 OBJETIVOS

O objetivo desde trabalho é estudar e analisar o comportamento mecânico

e o desempenho de uma argamassa com a utilização de polipropileno moído em

substituição parcial à areia.

1.3 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Este trabalho tem como objetivos específicos:

• Utilizar PP moído, proveniente de refugo de reciclagem, em

substituição parcial à areia em argamassas;

• Avaliar as propriedades de resistência à compressão e à tração na

flexão;

• Determinar o módulo de elasticidade;

• Determinar as melhores porcentagens de substituição, em massa;

• Determinar o desempenho acústico;

• Calcular e avaliar o impacto gerado no orçamento da produção da

argamassa com PP.

20

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Este capítulo aborda uma revisão dos principais assuntos envolvidos neste

estudo. Primeiramente será feita uma revisão sobre as propriedades e

características da argamassa e de seus materiais.

Em seguida, será explanado sobre o polímero polipropileno (PP), seus

usos e aplicações no mercado, e sobre seu descarte e reciclagem.

2.1 ARGAMASSAS

Segundo Carasek (2007), argamassas são materiais de construção, com

propriedades de aderência e endurecimento, obtidos a partir da mistura

homogênea de um ou mais aglomerantes (cal, cimento), agregado miúdo (areia) e

água, podendo ainda conter aditivos e adições minerais. São utilizadas na

construção civil em: revestimentos de paredes, tetos e pisos; em revestimentos

cerâmicos e em recuperação de estruturas.

Martinelli e Helene (1991) organizam as características desejáveis às

argamassas conforme a função a que serão utilizadas (Tabela 1).

TABELA 1 - USOS, FUNÇÕES E PROPRIEDADES DAS ARGAMASSAS DE ASSENTAMENTO.

FONTE: Martinelli e Helene (1991).

Usos Funções/Exigências Propriedades

Assentamento

estrutural

Resistir a esforçoes mecânicos.

Unir os elementos da alvenaria.

Vedar juntas.

Trabalhabilidade; retenção de água; resistência

mecânica inicial; resistência mecânica final;

estabilidade volumétrica; capacidade de absorver

deformações.

Assentamento

convencionalUnir os elementos da alvenaria.

Vedar juntas.

Trabalhabilidade; retenção de água; resistência

mecânica inicial; estabilidade volumétrica;

capacidade de absorver deformações.

Assentamento de

acabamento

Unir elementos de acabamento

ao substrato.

Trabalhabilidade; retenção de água; aderência;

estabilidade volumétrica; capacidade de absorver

deformações.

ChapiscoUnir camadas de revestimento

ao substrato.Trabalhabilidade; aderência.

Emboço

Vedar alvenaria.

Regularizar superfície.

Proteger o ambiente de

intempéries.

Trabalhabilidade; retenção de água; aderência;

estanqueidade; estabilidade volumétrica.

21

Podem-se resumir as propriedades desejáveis às argamassas em geral

como sendo: trabalhabilidade, retenção de água, resistência mecânica, estabilidade

volumétrica e capacidade de absorver deformações.

Dentre os componentes da argamassa está o Cimento Portland. Segundo

Mehta e Monteiro (2008), o cimento é um pó fino, produzido a partir da moagem de

um clínquer com uma pequena quantidade de sulfato de cálcio, além da presença

de outros compostos, como: óxido de cálcio (CaO) e sílica, alumina e óxido de

ferro.

O Cimento Portland tem ação aglomerante e confere resistência mecânica

e durabilidade à argamassa. Pelo fato de endurecer sob ação da água, é chamado

de aglomerante hidráulico (ABCP, 2017).

Além disso, segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland – ABCP

(2017), suas finas partículas contribuem para a retenção de água e plasticidade da

argamassa. A Tabela 2 apresenta a classificação dos cimentos.

TABELA 2 - TIPOS DE CIMENTO.

FONTE: ABCP (2017).

A cal, em argamassas onde não há presença de cimento, age como

aglomerante da mistura, endurecendo devido o contato com ar, sendo chamada de

aglomerante aéreo (MARTINS, 2013).

Já em argamassas mistas de cal e cimento, de acordo com ABCP (2017):

Devido a finura da cal há retenção de água em volta de suas partículas e consequentemente maior retenção de água na argamassa. Assim, a cal pode contribuir para uma melhor hidratação do cimento, além de contribuir

Denominação do Cimento SiglaClassificação pela

Norma ABNT

Portland comum CP I NBR 5732

Portland composto com escória CP II-E NBR 11578

Portland composto com pozolana CP II-Z NBR 11578

Portland composto com filler CP II-F NBR 11578

Portland de alto forno CP III NBR 5735

Portland pozolânico CP IV NBR 5736

Portland de alta resistência inicial CP V-ARI NBR 5733

22

significativamente para a trabalhabilidade e capacidade de absorver deformações.

A cal pode ser virgem ou hidratada. A cal virgem é obtida pela queima – em

temperaturas próximas a 1000 ºC – da pedra calcária, resultando em óxido de

cálcio (CaO) (TANCAL, 2017). A cal hidratada é mais usualmente empregada e

pode ser classificada em três tipos: CH-I, CH-II e CH-III, onde a diferença entre

estes tipos é o seu grau de pureza. A NBR 7175: Cal hidratada para argamassas –

Requisitos (ABNT, 2003a) estabelece as características físicas e químicas da cal,

como mostra a Tabela 3.

TABELA 3 - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS E QUÍMICAS DA CAL.

FONTE: ABNT (2003a).

A água, outro componente da argamassa, confere continuidade à mistura,

permitindo a ocorrência das reações entre os diversos componentes da

argamassa, sobretudo com o cimento (ABCP, 2017).

De acordo com Roman (1991, apud Holsbach, 2004), a água é

fundamental para a obtenção de boa trabalhabilidade, devendo ser dosada

adequadamente para evitar a segregação dos constituintes da argamassa.

A NBR 7211: Agregados para concreto – Especificação (ABNT, 2009)

define o agregado miúdo ou areia como agregado cujos grãos passam pela peneira

com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de

malha de 0,15 mm. O agregado deve ser composto por grãos de minerais duros,

compactos, estáveis, duráveis e limpos, e não devem conter substâncias

deletérias.

CH-I CH-II CH-III

na fábrica ≤ 5 % ≤ 5 % ≤ 13 %

no depósito ≤ 7 % ≤ 7 % ≤ 15 %

Óxido de cálcio e magnésio não hidratado calculado (CaO+MgO) ≤ 10 % ≤ 15 % ≤ 15 %

Óxidos totais na base de não-voláteis (CaOt + MgOt) ≥ 90 % ≥ 88 % ≥ 88 %

peneira 0,6 mm ≤ 0,5 % ≤ 0,5 % ≤ 0,5 %

peneira 0,075 mm ≤ 10 % ≤ 15 % ≤ 15 %

≥ 75 % ≥ 75 % ≥ 70 %

≥ 3,0 % ≥ 2,5 % ≥ 2,2 %

Ausência de cavidades ou protuberâncias

≥ 110 ≥ 110 ≥ 110

Retenção de água

Incorporação de areia

Estabilidade

Plasticidade

Exigências químicas

CompostosLimites

Anidrido carbônico (CO2)

Exigências físicas

Finura (% retida acumulada)

23

A granulometria da areia influencia as proporções de aglomerante e água

da mistura. Assim quando há deficiência na curva granulométrica ou excesso de

finos, ocorre maior consumo de água, reduzindo a resistência mecânica e

causando maior retração por secagem na argamassa (ABCP, 2017). Por isso é de

grande importância uma curva granulométrica contínua do agregado.

A Tabela 4 resume a influência da granulometria do agregado nas

propriedades da argamassa.

TABELA 4 - INFLUÊNCIA DA FORMA DO AGREGADO NAS PROPRIEDADES DA ARGAMASSA.

FONTE: Adaptado de ABCP (2017).

A areia utilizada na preparação de argamassas pode vir de rios, cavas ou

britagem (areia artificial, areia de brita). A exploração e extração prolongada das

areias naturais tem resultado no esgotamento das jazidas próximas aos grandes

centros urbanos, além de gerar danos no meio ambiente (GUACELLI, 2009).

Dentre os principais impactos ambientais que a extração da areia natural

causa, Santos, Saad e Stevaux (2015) citam:

• A exposição do solo, com maiores condições à erosão;

• Retirada da mata ciliar para a entrada de caminhões e tratores;

• Ruídos produzidos pelos veículos automotores;

• Emissões de gases de efeito estufa pelos veículos automotores;

• Contaminação da água do rio por graxa, óleo combustível e

Presença de finosDescontinuidade da

curva granulométrica

Teor de grãos

angulosos

Trabalhabilidade Melhor Pior Pior

Retenção de água Melhor - Melhor

Retração na secagem Aumenta Aumenta -

Porosidade - Aumenta -

Aderência Pior Pior Melhor

Resistência mecânica - Pior -

Permeabilidade Pior Pior -

Quanto maior

Propriedade

24

lubrificante;

• Compactação do solo;

• Lixiviação;

• Perda de vegetação;

• Alteração da paisagem.

A necessidade da utilização da areia artificial vem crescendo, visto que as

restrições ambientais à utilização de várzeas e leitos de rios limitam a extração de

areia, associado ao fato das grandes distâncias de transporte aumentarem os

custos do produto.

Países como a Holanda, Dinamarca e Bélgica são exemplo de países que

têm substituído agregados naturais por resíduos de construção e demolição (RCD)

(VASCONCELOS, 2010). No Brasil, várias prefeituras já trabalham com o uso de

RCD na produção de artefatos de concreto e na pavimentação.

Tanaka et al. (2010) avaliou a utilização de agregados reciclados

provenientes de RCD em argamassas, concluindo que o aumento de materiais

cimentícios nesses resíduos diminui a permeabilidade e melhoras as propriedades

mecânicas da argamassa.

Outros materiais também vêm sendo utilizados, como o vidro. A Austrália é

um país que utiliza vidro moído proveniente de reciclagem como agregado no

concreto (RIGHI et al. 2012). No Brasil esse material é usado no asfalto, mas

raramente no concreto ou argamassa. Righi et al. (2012) concluiu que a

substituição da areia por vidro moído na produção de concreto no teor de 20 %

seria a mais adequada, devido a apresentar comportamento similar ao concreto

sem substituição. Também salienta a possibilidade de desenvolvimento de reação

entre os álcalis do cimento com a sílica do vidro, que em presença de umidade

pode gerar um gel expansivo prejudicial ao concreto.

Pedro, Brito e Veiga (2012) avaliaram argamassas com agregados miúdos

provenientes da trituração de pneus, chegando a resultados que mostram que esse

material tem influência positiva na resistência ao impacto, sendo viável a aplicação

dessas argamassas como rebocos ou estuques (massa à base de cal, gesso,

areia, cimento e água) em paredes.

25

Correa e Santana (2014a, 2014b) analisaram a influência da substituição

parcial da areia por polipropileno moído provindo de embalagens alimentícias nas

propriedades do concreto leve, nas idades de 7 e 21 dias. O concreto com PP

apresentou menores densidade e índice de absorção, com redução de resistência

à compressão em porcentagem não significante para interferir na sua aplicação.

2.2 POLIPROPILENO

A palavra “polímero” (do Grego “poly” + “mer” – muitas partes) designa

compostos de pesos moleculares múltiplos (MANO; MENDES, 2004). São

macromoléculas que possuem longas cadeias, estrutura química e interações intra

e intermoleculares (CORREA, 2015). São unidas por ligações covalentes, repetidas

regularmente ao longo da cadeia, denominadas meros (MANO; MENDES, 2004).

Monômeros são micromoléculas, compostos químicos suscetíveis de reagir

para formar polímeros. A reação química que conduz à formação de polímeros é a

polimerização (MANO; MENDES, 2004).

Conforme Correa (2015), “as características químicas dos polímeros

determinam suas propriedades e aplicações. As propriedades variam conforme a

estrutura dos monômeros (grupos funcionais, cadeira carbônica, estado físico,

etc.)”. A principal matéria prima para produzir os polímeros é o petróleo.

De acordo com Mano e Mendes (2004), para a obtenção de um polímero

com as propriedades mecânicas, químicas e físicas desejadas, deve ser

determinado o processamento adequado, levando em conta as características

como: temperatura de transição vítrea (Tg), temperatura de fusão (Tf), entre outras.

Os polímeros podem ser divididos em: termoplásticos, termofixos

(termorrígidos) e elastômeros.

Termoplásticos são moldáveis a quente, possuem baixa densidade, são

bons isolantes térmicos e elétricos, tenazes e de baixo custo (CORREA, 2015).

Fundem por aquecimento e solidificam por resfriamento, em um processo

reversível e também podem ser dissolvidos em solventes adequados (MANO;

MENDES, 2004). Assim, tornam-se materiais fáceis de serem reciclados.

26

Exemplos de polímeros termoplásticos são: polipropileno (PP), polietileno

de alta densidade (PEAD), polietileno de baixa densidade (PEBD), Politereftalato

de etileno (PET), poliestireno (PS) e poliuretano (PU).

Entretanto, esses materiais têm durabilidade limitada, definida pelos seus

processos de degradação. Paoli (2008) cita que a degradação de um polímero é

resultante de reações químicas (intra ou intermoleculares), como por exemplo: um

processo de despolimerização, de oxidação ou de reticulação de ligações

químicas.

Os termoplásticos podem ser processados por: termoformagem, moldagem

por compressão, calandragem, extrusão e sopro, injeção, injeção seguida de sopro

e rotomoldagem (PAOLI, 2008).

De acordo com Paoli (2008), os termoplásticos estão sujeitos a

aquecimento, pressão e cisalhamento durante o seu processamento. Isto pode

desencadear o início de reações de degradação ou gerar grupos químicos que irão

iniciar ou acelerar os processos de degradação.

Segundo Mano e Mendes (2004), termofixos são moldáveis por

aquecimento ou outra forma de tratamento, sendo infusíveis, o que torna difícil sua

reciclagem. Resinas fenólicas, epóxi e poliuretano (PU) são exemplos de

termofixos (COELHO, 2005). O poliuretano é um material versátil, que dependendo

dos monômeros e catalisador, pode ser termoplástico ou termorrígido (MANO;

MENDES, 2004).

Conforme Mano e Mendes (2004), elastômero (ou borracha) é um material

macromolecular que exibe elasticidade – capacidade de permitir grande

deformação seguida instantaneamente de retração, sem perda significativa de

forma e dimensões. Como exemplo de borrachas, pode-se citar: borracha natural,

policloropreno (neoprene), polibutadieno, silicone e polissulfato.

O polipropileno é um polímero termoplástico, ou seja, pode ser moldado

por aquecimento por diversas vezes. Entretanto, este processamento não pode ser

repetido infinitamente, devido aos processos de degradação, citados anteriormente.

Apresenta baixa densidade, 0,9 g/cm³ (BRASKEM, 2015), visto que

27

apresenta 90 % da densidade da água e é mais leve que outros plásticos e

materiais utilizados na construção civil. A Tabela 5 apresenta a massa específica

de alguns materiais a fim de comparação.

TABELA 5 - MASSA ESPECÍFICA DE ALGUNS MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO.

FONTE: PRODETEC (2017) e ROSSI ET AL. (2005).

O PP pertence ao grupo das poliolefinas, ou seja, é um polímero

constituído de monômeros olefínicos. É obtido através da polimerização do

monômero propileno (propeno), um subproduto gasoso da refinaria do petróleo

(LIMER-CART, 2015).

Através da Figura 1 é possível visualizar a esquematização do processo de

refinação do petróleo e a obtenção do propileno.

MaterialPeso Específico

(g/cm³)

PP 0,9

Areia Seca 1,3 - 1,6

Areia Úmida 1,7 - 2,3

Cal Virgem 1,4 - 1,6

Cimento em Sacos 1,2

Argamassa Cimento/Cal/Areia 1,9

Estuque de Argamassa de Cimento 2,0

Aço 7,8

Vidro 2,4 - 2,6

Porcelanas 2,2

Borracha para Juntas 1,7

PVC 1,19 - 1,35

PET 1,38 - 1,39

PS 1,05 - 1,07

28

FIGURA 1 - ESQUEMA DA REFINAÇÃO DO PETRÓLEO.

FONTE: LIMER-CART (2015).

O polipropileno possui cadeias sem ramificações, formando uma cadeia

linear, com arranjos moleculares ordenados, o que justifica a sua baixa densidade

(CORREA, 2015). A Figura 2 esquematiza o processo de polimerização do

propileno em polipropileno.

FIGURA 2 – POLIMERIZAÇÃO DO PROPILENO EM PP.

FONTE: LIMER-CART (2015).

Devido ao polipropileno ser um polímero de alta cristalinidade, em torno de

60 a 70 %, apresenta alta resistência mecânica e dureza (SANTOS, 2006). Na

Tabela 6 encontram-se características do PP.

TABELA 6 - PROPRIEDADES DO PP.

FONTE: HIPERMETAL (2017).

Densidade

(g/cm³)

Massa Molar

(g/mol)

Módulo de

Elasticidade

(GPa)

Resistência

à Tração

(MPa)

Absorção

de Água

Alongamento

até Ruptura

(%)

Tg

(°C)

Tf

(°C)

0,9 80x10³ - 500x10³ 13 35 0,03 600 -18 165

29

O polipropileno se destaca, nas suas características ópticas, por ser um

polímero branco e opaco naturalmente, podendo ser adicionados pigmentos no seu

processamento (CORREA, 2015).

Santos (2006) comenta que o polipropileno é um material muito utilizado na

indústria devido às suas qualidades: facilidade de produção, boas características

mecânicas devidas, em grande parte, a sua natureza semicristalina, e a sua inércia

química, sendo possível a sua aplicação mesmo em meios corrosivos.

2.2.1 Aplicação no Setor de Embalagens

Nos últimos 50 anos, a indústria de plásticos vem crescendo

continuamente. De 1950 a 2012, a produção mundial passou de 1,5 milhão para

288 milhões de toneladas – um crescimento aproximado de 9 % ao ano

(BRASKEM, 2012).

No Brasil, a produção nacional aumentou cerca de 33 % em 9 anos (2000 a

2009), acompanhada de um aumento de 35 % no consumo (BRASKEM, 2012). A

Associação Brasileira da Indústria do Plástico – ABIPLAST (2015) informa que em

2014, o Brasil foi responsável por 2,4 % da produção mundial de resinas

termoplásticas – cerca de 6,24 milhões de toneladas. Os plásticos mais

consumidos são os polietilenos, o polipropileno e o PVC.

De acordo com a Associação Brasileira da Indústria Química – Abiquim

(2017), o polipropileno é utilizado em embalagens para alimentos, produtos têxteis

e cosméticos, tampas de refrigerante, potes para freezer, garrafões de água

mineral, entre outros. Ele conserva o aroma e é resistente a mudanças de

temperatura. Entre todas as suas aplicações, o PP é mais utilizado no setor

alimentício.

2.2.2 Aplicação na Construção Civil

De acordo com a Câmera Brasileira da Indústria da Construção – CBIC

(2012), o desenvolvimento de produtos cada vez mais leves e resistentes está

estimulando o surgimento de novas cadeias de materiais no país. Em diversos

processos produtivos, insumos derivados de plásticos especiais, polímeros e

alumínio ganham espaço como substitutos de materiais convencionais - como

30

madeira, borracha e ferro fundido.

Conforme Figueiredo, Tanesi e Nince (2002), nos últimos anos tem

crescido o uso de fibras poliméricas, principalmente por combater a fissuração por

retração de compósitos cimentícios, como é normalmente denominado o conjunto

formado por fibras e pela matriz de cimento que integra o concreto ou argamassa.

As principais aplicações das fibras são em lajes, ruas, calçadas, elementos

pré-moldados, pisos, pavimentos, concreto projetado, estuque, estruturas de

concreto em túneis e tubos de concreto (NTC BRASIL, 2016).

O polipropileno também é utilizado em tubos reticulados para água quente,

tubos para produtos químicos, sifões, dutos, apoios, máscaras de proteção,

tanques, caixas baixas de descarga, filmes, cabos e revestimentos para

ferramentas manuais, carpetes, espumas estruturais e sacarias.

2.2.3 Descarte e Reciclagem dos Resíduos Plásticos

No Brasil, aproximadamente um quinto do lixo é composto por embalagens

plásticas. São 25 mil toneladas de embalagens depositadas nos aterros a céu

aberto todos os dias (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2017).

De acordo com o Compromisso Empresarial para a Reciclagem –

CEMPRE (2013), o Brasil tem uma geração de resíduos sólidos estimada em

193.642 ton/dia, sendo que apenas 169.300 ton/dia são coletados, o que resulta

numa cobertura de coleta de 87,4 %.

Cerca de 40 % do lixo coletado acaba em aterros sanitários sem os

devidos cuidados ambientais necessários (CEMPRE, 2013). O país tem potencial

para reciclar 30 % do lixo produzido, mas apenas 3 % é reciclado, segundo

Nishimoto (2017).

A reciclagem do plástico pode ser classificada como: primária, secundária,

terciária e quaternária.

Segundo Spinacé e Paoli (2005), a reciclagem primária consiste na

31

conversão, por processos padrão, dos resíduos poliméricos industriais em produtos

com características semelhantes às resinas virgens.

Na reciclagem secundária, o plástico, proveniente de resíduos sólidos

urbanos, é convertido por um processo ou uma combinação de processos em

produtos com propriedades inferiores à resina virgem (ZANIN; MANCINI, 2015).

A reciclagem terciária é aquela onde ocorre um processo tecnológico de

produção de insumos químicos ou combustíveis a partir de resíduos poliméricos.

Também é chamada de reciclagem química (SPINACÉ; PAOLI, 2005).

Na reciclagem quaternária ocorre incineração controlada do plástico,

visando o aproveitamento de seu conteúdo energético (ZANIN; MANCINI, 2015). É

conhecida também como reciclagem energética.

Spinacé e Paoli (2005) comentam que a reciclagem primária e a

secundária são conhecidas como reciclagem mecânica, diferenciando-se uma da

outra pelo resíduo polimérico utilizado (pós-industrial e pós-consumo,

respectivamente).

Segundo Plastivida (2017), na reciclagem mecânica ocorre:

• A fragmentação em moinho de facas.

• Lavagem e separação, onde os fragmentos (comumente chamados

de flakes) são lavados com água e a separação é feita pela

diferença de densidades, ou seja, os materiais mais densos

afundam e os menos densos ficam na superfície da água.

• Secagem dos fragmentos separados.

• Extrusão, na qual o material plástico fragmentado é aquecido e

fragmentado novamente em novos flocos de plástico (flakes).

De acordo com Oliveira (2012), o método de reciclagem mecânica é o

mais utilizado, tem custos reduzidos de implementação e operação, além de

consumir menos energia, em comparação com outros métodos. Entretanto, só

pode ser utilizado em produtos que contenham apenas um tipo de resina. Assim,

32

quanto mais contaminado ou misturado for o resíduo, mais difícil será de reciclá-lo

mecanicamente.

Isto ocorre devido à existência de vários tipos de resinas plásticas, com

propriedades diferentes, incompatíveis entre si. Desde modo, a mistura de plásticos

diferentes leva a fabricação de um produto com propriedades mecânicas inferiores

(ZANIN; MANCINI, 2015).

Na reciclagem química ocorre a despolimerização, ou seja, a cadeia

orgânica é quebrada para dar origem a novos compostos. Essa reciclagem permite

tratar mistura de plásticos, reduzindo custos de pré-tratamento, custos de coleta e

seleção (CAVALIERE, 2017).

Na reciclagem energética ocorre a combustão do material plástico a fim de

gerar calor, vapor ou energia. Segundo Cavaliere (2017), esse tipo de reciclagem já

é utilizado em muitos países, sendo inclusive recomendada pelo IPCC - Painel

Intergovernamental de Mudanças Climáticas da ONU como solução para a

destinação do lixo urbano não reciclável. Porém, no Brasil, ainda não é empregada,

e muitas vezes é confundida com a simples incineração dos resíduos.

Por maiores que sejam as possibilidades para a reciclagem do material

plástico, o potencial de sua reciclagem não é totalmente aproveitado. No Brasil

tem-se que o índice de reciclagem mecânica, que é o método de reciclagem usual,

é de 22 % (ABIPLAST 2015).

O Brasil recicla aproximadamente a mesma quantidade que países

desenvolvidos, como Reino Unido e Suíça (Figura 3). De acordo com Plastivida

(2015) este índice tem a possibilidade de crescer mais, pois o país ainda está em

fase de estruturação do real gerenciamento de seus resíduos através da Política

Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS.

33

FIGURA 3 - RANKING DE RECICLAGEM DE PLÁSTICO NO MUNDO.

FONTE: Plastivida (2011).

O que impede o Brasil de estar entre os maiores recicladores de plástico é

a forma com que a reciclagem desse material é percebida pela população e

incentivada pelos municípios, visto que 83 % das cidades brasileiras não

apresentam programas de coleta seletiva (CEMPRE, 2015) e nas que apresentam

tais programas, ainda ocorrem inúmeras falhas. Por exemplo, no município de

Curitiba, 30 % do material enviado para coleta seletiva é rejeitado devido à maneira

inadequada como os cidadãos separam o lixo (PMC, 2014).

Na Suécia, país que lidera o ranking de reciclagem, há programas

governamentais como o Waste to Energy (Resíduo para Energia), no qual maior

parte da energia de cada tonelada de lixo é recuperada em plantas de incineração

(Figura 4) e convertida em energia elétrica.

34

FIGURA 4 - ESQUEMATIZAÇÃO DA INCINERAÇÃO DE LIXO.

FONTE: Delta Way Energy (2017).

Estas usinas têm capacidade de 65 a 85 %, que é superior à maioria das

PCH´s (45 a 60 %), à solar/fotovoltaica (16 a 18 %) e à eólica (32 a 40 %)

(CITVARAS, 2015). A reciclagem de lixo é tão eficiente que não há material o

bastante no país para ser incinerado. Atualmente a Suécia tem a Noruega como

maior importador de lixo para fins de incineração (ECYCLE, 2017).

Apesar da existência da Política Nacional de Resíduos Sólidos (Lei nº

12.305/10 que institui a responsabilidade compartilhada pela gestão dos Resíduos

Sólidos Urbanos com a implementação da Logística Reversa por meio de Acordos

Setoriais) desde 2010, de acordo com Plastivida (2012) a reciclagem ainda

enfrenta certos entraves, como: o aumento do preço do material reciclado e

consequente queda na competitividade em relação a resina virgem, a má

separação dos resíduos fornecidos e a pouca confiabilidade no resíduo por parte

dos transformadores e do consumidor final.

Com isso exposto, obter novas utilizações para um material que iria para

aterro sanitário, principalmente como substituição de um recurso natural limitado

como a areia, vem se tornando essencial e de grande importância na Construção

Civil.

35

3 METODOLOGIA

Para este estudo foram desenvolvidas diversas argamassas e nelas

executados ensaios, os quais serão descritos a seguir.

3.1 MATERIAIS

Para a confecção das argamassas desenvolvidas neste estudo foram

empregados os seguintes materiais:

• Cimento CP II-F-32, cuja composição química se encontra no Anexo

I (ITAMBÉ, 2017);

• Cal hidratada CH-III;

• Areia Fina Natural;

• Polipropileno moído.

O cimento e a areia natural foram escolhidos para representar materiais

comumente empregados na região de Curitiba, onde este trabalho se desenvolveu,

para emprego em argamassas. A areia foi obtida seca e não foi lavada antes da

produção das argamassas. O polipropileno moído foi o objeto central deste estudo.

3.2 MÉTODOS

Este trabalho se desenvolveu em 3 etapas sequenciais, esquematizadas

na Figura 5.

36

FIGURA 5 - METODOLOGIA UTILIZADA NO ESTUDO.

FONTE: As Autoras (2017).

As etapas aqui resumidas e os ensaios realizados em cada uma delas

serão descritos na sequência.

3.2.1 ETAPA 1 - Caracterização dos Materiais

O polipropileno empregado neste trabalho foi obtido como refugo da

indústria de reciclagem de plástico, sendo, portanto, material sem reuso, com

destinação final em aterro sanitário.

Quando os materiais constituídos de PP, como copos de requeijão e potes

de sorvete chegam à central de reciclagem, passam primeiramente por um moinho

de facas, o qual irá reduzi-los a frações menores, em forma de lascas (Figura 6).

37

FIGURA 6 - PP PASSANDO POR MOINHO DE FACAS.


As frações menores vão para um funil de separação (Figura 7), o qual

descarta material mais fino que o filtro, pois o mesmo pode queimar durante o

processo de regranulação por extrusão. Esse material fino descartado foi utilizado

nesse trabalho como substituição parcial a areia.

FIGURA 7 - SEPARAÇÃO DO POLIPROPILENO POR FUNIL


Já a fração mais grossa do material moído, segue para o processo de

aglutinação, no qual o material se aglomera, e então passa pelo processo de

extrusão, adquirindo forma de longos filetes (Figura 8). Depois são cortados em

38

forma de grãos, ensacados e seguem para indústrias que os utilizam como matéria

prima.

FIGURA 8 - PROCESSO DE EXTRUSÃO DE PP.


O PP moído e a areia natural foram caracterizados através de ensaios de

granulometria e material pulverulento. O PP moído também passou por ensaio de

massa unitária, dado útil se necessária a conversão de massa para volume, e vice-

versa, em um traço de concreto ou argamassa.

O ensaio de material pulverulento foi realizado de acordo com a NBR NM

46: Agregados – Determinação do material fino que passa através da peneira

75 µm, por lavagem (ABNT, 2003c).

A granulometria foi realizada com base na NBR NM 248: Agregados –

Determinação da composição granulométrica (ABNT, 2003b).

Para a obtenção da massa unitária do PP foi realizado ensaio conforme

NBR NM 45: Agregados – Determinação da massa unitária e do volume de vazios

(ABNT, 2006).

39

3.2.2 ETAPA 2 - Desenvolvimento dos Traços de Argamassa e Busca dos Teores

Ótimos de Substituição

A preparação da argamassa e a posterior determinação do índice de

consistência foram feitos com base na NBR 13276: Argamassa para assentamento

e revestimento de paredes e teto – Preparo da mistura e determinação do índice de

consistência (ABNT, 2002).

Traços iniciais de 1:2:9 (cimento:cal:areia, em volume) com teores de

substituição de 2,5 %, 5 % e 7,5 % (em massa), sendo 3 corpos-de-prova de 4 x 4

x 16 cm³ para cada traço, armazenados em câmara seca por 28 dias (MATTAR;

VIANA, 2012; CORREA, 2015).

A resistência foi definida com base na NBR 13279: Argamassa para

assentamento e revestimento de paredes e teto – Determinação da resistência à

tração na flexão e à compressão (ABNT, 2005a). Foi realizado adensamento

manual das camadas, com 20 golpes de soquete para cada camada.

3.2.3 ETAPA 3 - Ensaios Realizados Com Argamassas e Análise de Custos

O ensaio para a determinação do Módulo de Elasticidade Dinâmico (E) foi

realizado de acordo a NBR 15630: Argamassa para assentamento e revestimento

de paredes e teto – Determinação do módulo de elasticidade dinâmico através da

propagação de onda ultra-sônica (ABNT, 2008).

Os corpos-de-prova foram ensaiados com a utilização do aparelho Pundit

Lab+® (Figura 9) por meio de leitura direta com frequência de 250 Hz, o qual

forneceu o tempo necessário para as ondas de ultrassom atravessarem os corpos-

de-prova prismáticos.

40

FIGURA 9 - INSTRUMENTO DE ULTRASSOM.


Inicialmente, os corpos-de-prova foram testados no sentido longitudinal por

meio de leitura direta (Figura 10). Em meios muito porosos, a onda pode não

conseguir se propagar adequadamente, e o sinal fraco não é percebido pelo

aparelho. Nestes casos, as leituras foram realizadas no sentido transversal dos

corpos-de-prova.

FIGURA 10 - OBTENÇÃO DO MÓDULO DE ELASTICIDADE ATRAVÉS DE ULTRASSOM.


Para avaliar o desempenho acústico das argamassas foram

confeccionados cubos com 5 faces. Para tal, foram moldadas placas de argamassa

medindo 15 cm x 15 cm x 2,54 cm, sendo o molde utilizado revestido internamente

com filme plástico para facilitar a retirada das placas (Figura 11).

41

FIGURA 11 - MOLDAGEM DE PLACAS DE ARGAMASSA


As placas foram armazenadas por 7 dias em câmara seca no Laboratório

de Materiais e Estruturas da UFPR. Decorrido esse período, seguiu-se para

montagem do cubo utilizando as placas moldadas, as quais foram unidas por meio

de espuma expansiva à base de poliuretano (Figura 12). Durante o manuseio das

placas, algumas sofreram fraturas, tendo sido unidas também com poliuretano. Os

excessos de espuma foram aparados com estilete.

FIGURA 12 - CUBOS DE PLACAS DE ARGAMASSA PARA ENSAIO ACÚSTICO.


42

Finalizada a montagem do cubo, foi colocado um decibilímetro Instrutherm

DEC-500®, em seu interior e medido o nível de som em decibéis para um toque de

celular e depois de batidas constantes no fundo do mesmo com auxílio de haste

metálica (Figura 13). A medição do equipamento foi realizada com todas as janelas

e portas do laboratório fechadas, a fim de evitar possíveis interferências com ruídos

externos. Cabe salientar que este procedimento não é normatizado, tendo sido

realizado devido à limitação de prazo e recursos disponíveis (instrumentação

limitada ao decibilímetro).

FIGURA 13 - ENSAIO DE DESEMPENHO ACÚSTICO.


Para a análise de custos entre a argamassa de areia e argamassa com PP

foi utilizada a tabela de Insumos SINAPI/PR da Caixa Econômica Federal, Não

Desonerado, de setembro de 2017, como base para o levantamento dos custos

dos componentes cimento, areia e cal.

Para o custo da água tomou-se como base o valor da taxa mínima igual a

R$ 32,90, para 5 m³ de água (SANEPAR, 2017). Quanto ao polipropileno moído,

por se tratar de refugo, o custo por quilograma foi desconsiderado.

Para fins de cálculo, os valores originais dos preços foram convertidos em

R$/kg e/ou R$/m³, uma vez que foi utilizado o quantitativo de materiais, em massa

(g), para fabricar 1 litro de argamassa como base para o orçamento. Também se

realizou o cálculo do custo por resistência mecânica (R$/MPa).

43

4 RESULTADOS

4.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

4.1.1 Material Pulverulento

Foi realizado o ensaio de determinação do material pulverulento para se

conhecer o teor deste material nos agregados utilizados, como ilustra a Figura 14.

FIGURA 14 - ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DO MATERIAL PULVERULENTO.


A Tabela 7 mostra os resultados obtidos no Ensaio de Material

Pulverulento para a areia e polipropileno moído. Assim, determinou-se que a

porcentagem de material pulverulento do PP é de 0,98 % e da areia de 8,63 %.

TABELA 7 - RESULTADOS DO ENSAIO DE MATERIAL PULVERULENTO.


Amostra Mi (g) Mf (g)Material

Pulverulento (g)

Material

PulverulentoVariação Média

P1 100,72 99,77 0,95 0,94%

P2 100,15 99,13 1,02 1,02%

A1 100,71 92,02 8,69 8,63%

A2 100,26 91,61 8,65 8,63%

PP 0,08% 0,98%

Areia 0,00% 8,63%

44

4.1.2 Granulometria

Também foi realizado o ensaio de granulometria para determinação do

tamanho das partículas do agregado miúdo. A Figura 15 mostra as peneiras no

agitador mecânico para realizar o peneiramento.

FIGURA 15 - COLOCAÇÃO DE PENEIRAS NO AGITADOR MECÂNICO.


Na Tabela 8, encontram-se os resultados do ensaio de granulometria para

a areia que foi utilizada no presente estudo.

45

TABELA 8 - COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DA AREIA UTILIZADA.


Para o uso em concreto, a NBR 7211 (ABNT, 2009) estabelece que a curva

granulométrica se desenvolva entre os limites inferior e superior e que de

preferência esteja dentro da zona ótima. No Gráfico 1 é possível observar a curva

granulométrica da areia.

GRÁFICO 1 - CURVA GRANULOMÉTRICA DA AREIA UTILIZADA.


Com base nos dados do Gráfico 1, percebe-se que a amostra da areia

utilizada situa-se ligeiramente abaixo da curva do limite utilizável inferior.

m retida (g) % retida % ret. ac m retida (g) % retida % ret. ac % ret. média %ret. ac. média

4,8 0,81 0,16% 0,16% 0,79 0,15% 0,15% 0,16% 0,16%

2,4 2,83 0,55% 0,71% 2,81 0,55% 0,71% 0,55% 0,71%

1,2 10,09 1,97% 2,68% 9,56 1,87% 2,58% 1,92% 2,63%

0,6 55,40 10,82% 13,50% 55,28 10,83% 13,41% 10,83% 13,46%

0,3 161,49 31,53% 45,03% 161,22 31,60% 45,01% 31,57% 45,02%

0,15 215,23 42,03% 87,06% 214,88 42,11% 87,13% 42,07% 87,09%

Fundo 66,28 12,94% 100,00% 65,69 12,87% 100,00% 12,91% 100,00%

DMC: 1,20 mm

MF: 1,49

AGREGADO MIÚDO: AREIA

Abertura das

peneiras

(mm)

Areia Amostra 1(M1 inicial=513,06g) Areia Amostra 2(M2 inicial=510,6g)

M final(g) 512,13 510,23

Valores médios

46

Sendo a substituição parcial da areia por polipropileno a motivação desse

estudo, os mesmos procedimentos do ensaio de granulometria da areia foram

realizados para o polipropileno. Na Tabela 9 seguem os resultados do ensaio.

TABELA 9 - COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA DO POLIPROPILENO.


Com base nos dados obtidos da Tabela 9, foi elaborado o gráfico com a

curva granulométrica do PP (Gráfico 2). Observa-se que a curva se encontra fora

dos limites utilizáveis. A NBR 7211 (ABNT, 2009) permite a utilização de agregados

fora dos limites utilizáveis desde que sejam realizados estudos prévios de dosagem

que comprovem sua aplicabilidade.


4,8 18,23 3,64% 3,64% 18,01 3,61% 3,61% 3,63% 3,63%

2,4 141,62 28,31% 31,95% 141,38 28,32% 31,93% 28,31% 31,94%

1,2 175,98 35,18% 67,13% 175,77 35,21% 67,14% 35,19% 67,13%

0,6 112,43 22,47% 89,60% 112,30 22,49% 89,63% 22,48% 89,62%

0,3 36,57 7,31% 96,91% 36,47 7,31% 96,94% 7,31% 96,92%

0,15 11,92 2,38% 99,29% 11,79 2,36% 99,30% 2,37% 99,30%

Fundo 3,53 0,71% 100,00% 3,51 0,70% 100,00% 0,70% 100,00%

DMC: 4,80 mm

MF: 3,89

AGREGADO MIÚDO: POLIPROPILENO

Abertura das

peneiras

(mm)

PP Amostra 1 (m inicial=500,68g) PP Amostra 2 (m inicial = 500,11g) Valores médios

m final(g) 500,28 499,23

47

GRÁFICO 2 - CURVA GRANULOMÉTRICA DO POLIPROPILENO.


Entretanto tem-se que o PP apresenta módulo de finura maior (3,89) que o

da areia (1,49), ou seja, é um material com partículas maiores que a areia e de

curva granulométrica (Gráfico 2) em formato contínuo e bem graduado. Em

contrapartida, a areia apresenta módulo de finura menor, ou seja, é material mais

fino e curva granulométrica descontínua (Gráfico 1). Como o PP possui maior

continuidade dos grãos, apesar de poucos finos comparado à areia, pode ser que a

trabalhabilidade não seja comprometida.

4.1.3 Determinação da Massa Unitária do PP

Como não foram encontrados dados tabelados de massa unitária do

polipropileno moído, realizou-se o ensaio para determinação dela e também do

índice de vazios.

Após a calibração do recipiente e sendo a densidade do PP igual a 900

kg/m³, obteve-se a massa unitária do PP moído igual a 348 kg/m³ e um índice de

vazios (Ev) igual a 61,33 %. Nota-se que a massa unitária do PP é de cerca de ¼

da areia (1450 kg/m³), fato que foi possível perceber pela diferença de volume

produzido de argamassa com e sem PP. Os resultados desse ensaio encontram-se

na Tabela 10.

48

TABELA 10 - MASSA UNITÁRIA DO PP MOÍDO.


4.2 DESENVOLVIMENTO DOS TRAÇOS DE ARGAMASSA E BUSCA DE

TEORES ÓTIMOS DE SUBSTITUIÇÃO

4.2.1 Definição dos Teores de Substituição

Com base nos estudos de Mattar e Viana (2012) e Correa (2015),

inicialmente foram estabelecidos traços com teores de substituição de 2,5 %, 5,0 %

e 7,5 % de polipropileno moído. Entretanto, com a posterior realização dos demais

ensaios, viu-se que estes traços acabaram não resultam em grandes alterações

nas propriedades das argamassas.

Então, com base nos ensaios granulométricos da areia e do PP, pensou-se

em criar uma mistura de ambos os agregados, de modo que esta mistura ficasse

dentro da curva de zona ótima.

Com proporções estipuladas de areia e de PP (em massa) para a mistura,

multiplicou-se cada proporção pela sua respectiva massa retida obtida nos ensaios

de granulometria da areia e do PP. Este procedimento foi realizado para as

porcentagens de areia – PP de: 75 % – 25 %, 65 % – 35 %, 60 % – 40 % e 50 % –

50 %.

A mistura com 65 % de areia e 35 % de PP (em massa) encontrou-se

dentro da zona ótima de utilização, sendo a escolhida como porcentagem de

substituição desejável. A Tabela 11 apresenta os resultados obtidos.

Recipiente Recipiente+PP PP

1 3,82 5,89 2,07 350,85 0,81%

2 3,82 5,86 2,04 345,76 0,65%

3 3,82 5,87 2,05 347,46 0,16%

Massa Unitária PP (kg/m³) = 348

Ev (%) = 61,33

Variação

(%)

Determinação da Massa Unitária - NM 45/2006

Massa Unitária

Amostra (kg/m³)

Massa (kg)Amostra

49

TABELA 11 - GRANULOMETRIA MISTURA ÓTIMA.

FONTE: As Autoras (2017)

O Gráfico 3 mostra como esta mistura com 65 % de areia e 35 % de PP

encaixou-se dentro da zona ótima de utilização. Vale ressaltar que esta curva é

teórica, não tendo sido realizado o ensaio de granulometria para sua obtenção. As

tabelas e curvas com as demais porcentagens testadas se encontram no Anexo II.

GRÁFICO 3 - CURVA GRANULOMÉTRICA DA MISTURA ÓTIMA.


Deste modo, estipularam-se os traços de argamassa que seriam feitos

inicialmente nesse estudo, como mostra a Tabela 12. O traço 1:2:9 foi escolhido

50

por ser um traço comum para argamassas de revestimento.

TABELA 12 - TRAÇOS INICIAIS.


4.2.2 Índice de Consistência

Para a produção de todos os traços das argamassas, com ou sem

substituição de PP, adicionou-se a mesma quantidade de água a fim de se avaliar

as diferenças no índice de consistência e plasticidade delas.

Considerou-se como índice de consistência desejável o valor de

240 ± 10 mm, por se tratar de uma boa faixa de valores para argamassas de

revestimento. Para isto, foi necessário adicionar água num traço de 15,0 % PP e no

35,0 % PP para obter esse intervalo de índice de consistência.

A Tabela 13 reúne o resultado do ensaio (Flow Table) de índice de

consistência das argamassas utilizadas.

1 : 2 : 9

1 : 1,6 : 13,1

TraçoCimento

(g)Cal (g)

Areia

(g)PP (g) Água (g) a / m.s.

REF. (Referência) 108 172,80 1409,40 0 321,14 0,19

2,5 % PP 108 172,80 1374,17 35,24 321,14 0,19

5,0 % PP 108 172,80 1338,93 70,47 321,14 0,19

7,5 % PP 108 172,80 1303,70 105,71 321,14 0,19

15 % PP 108 172,80 1197,99 211,41 321,14 0,19

30 % PP 108 172,80 986,58 422,82 321,14 0,19

35 % PP 108 172,80 916,11 493,29 321,14 0,19

Traço (Cimento : Cal : Areia, em massa):

Traço (Cimento : Cal : Areia, em volume):

51

TABELA 13 - ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA.


A partir dos resultados obtidos, pode-se observar que ocorreu perda

gradativa do índice de consistência das argamassas com substituição de parte da

areia por PP moído nas dosagens de 2,5 % e 5,0 % em relação ao traço sem

adição, voltando a aumentar para o teor de 7,5 %. Devido a este fato, para eliminar

possíveis erros de leitura dos diâmetros destes traços, se realizou novamente a

produção dos traços de 5,0 % e 7,5 % de PP.

É importante observar que a areia possui grãos mais arredondados,

diferentemente do PP que visualmente apresenta grãos mais angulosos, que

acabaram gerando maior travamento das partículas na pasta.

Traço Diâmetro (mm)Média

(mm)

Índice de

Consistência

(mm)

240,00

240,40

243,10

228,45

217,35

213,65

212,00

209,50

207,55

236,00

245,00

234,00

232,45

239,20

238,90

230,00

215,00

220,00

238,00

201,20

224,90

235,00

238,00

234,00

291,00

281,00

253,00

235,00

277,00

245,00

(1) a/m.s.=0,19 (2) a/m.s.=0,25 (3) a/m.s.=0,32

35,0 % PP (3) 252,33 252

30,0 % PP (1) 275,00 275

15,0 % PP

(2) 235,67 236

7,5 % PP (1)

Repetição221,67 222

15,0 % PP

(1) 221,37 221

5,0 % PP (1) 209,68 210

7,5 % PP (1) 236,85 237

5,0 % PP (1)

Repetição238,33 238

Índice de Consistência - ABNT NBR 13276/2002

REF. (1) 241,17 241

2,5 % PP (1) 219,82 220

52

Vale observar que esse ensaio não serve para definir completamente a

trabalhabilidade, pois, por exemplo, pode haver duas argamassas com índices de

consistência iguais, onde uma apresenta boa trabalhabilidade e a outra pode não

ser aplicável.

Este pode ser o caso do traço de 35 % PP, que apresentou consistência de

252 mm, dentro do estipulado, entretanto estava com uma consistência mais seca

(Figura 16).

FIGURA 16 - CONSISTÊNCIA DO TRAÇO 35 % PP.


4.2.3 Resistências à Compressão e à Tração na Flexão

Após a moldagem de três corpos-de-prova para cada traço realizado, eles

foram armazenados em câmara seca por 28 dias para posterior rompimento e

definição das resistências mecânicas. Na figura 17 é possível ver a realização do

ensaio. A classe foi definida de acordo com a NBR 13281: Argamassa para

assentamento e revestimento de paredes e tetos – Requisitos (ABNT, 2005b).

53

FIGURA 17 - ENSAIO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO.


Os dados obtidos no ensaio de resistência à compressão dos corpos-de-

prova de argamassa estão expostos na Tabela 14, a qual traz a média dos

resultados do ensaio.

54

TABELA 14 - RESULTADOS DO ENSAIO DE COMPRESSÃO.


O resumo destas resistências e o desvio-padrão (calculado com três

valores de resistência por traço) podem ser vistos no Gráfico 4.

TraçoResistência média à

Compressão (MPa)Desvio-Padrão

Classe

(ABNT NBR 13281)

(1) a/m.s.=0,19; (2) a/m.s.=0,25; (3) a/m.s.=0,32

0,08

0,09

0,25

0,12

5,0 % PP (1)

Repetição2,41

7,5 % PP (1)

Repetição2,46

REF. (1) 2,42

2,5 % PP (1) 2,55

0,15

7,5 % PP (1) 2,54 0,12

35,0 % PP (3) 1,65 0,07

5,0 % PP (1) 2,50

15,0 % PP (2) 0,57 0,05

30,0 % PP (1) 0,76 0,07

15,0 % PP (1) 3,26 0,51

P2

P2

P2

P2

P2

P2

P3

P1

P1

P1

55

GRÁFICO 4 - RESISTÊNCIA MÉDIA À COMPRESSÃO DA ARGAMASSA.


Verifica-se que a resistência média à compressão praticamente não se

alterou nos traços de 2,5 % a 7,5 % de PP, em relação ao traço REF. Já no traço

15 % houve aumento da resistência.

Entretanto, esse valor decaiu muito no traço de 30 % PP, o que talvez

possa ser creditado à maior dificuldade de moldagem devido à consistência mais

seca. Nos traços com maior relação água/materiais secos a resistência diminuiu, o

que era esperado já que a mistura possuía maior quantidade de água. A maior

necessidade de água se deu por

Em vista a esses resultados, tem-se que o melhor desempenho à

compressão ocorreu para o teor de 15 % de PP, que teve um ganho de 35 % em

relação ao traço referência.

A Figura 18 ilustra o ensaio de resistência à tração na flexão.

56

FIGURA 18 - ENSAIO DE TRAÇÃO NA FLEXÃO.


A Tabela 15 traz a média dos resultados do ensaio de rompimento à tração

na flexão dos corpos-de-prova de argamassa utilizados nesse trabalho. A definição

da classe foi feita com base na NBR 13281 (ABNT, 2005b).

TABELA 15 - RESULTADO DOS ENSAIOS À FLEXÃO.


TraçoResistência média

à Flexão (MPa)Desvio-Padrão

Classe

(ABNT NBR 13281)

(1) a/m.s.=0,19; (2) a/m.s.=0,25; (3) a/m.s.=0,32

15,0 % PP

(2)0,20 0,02 R1

35,0 % PP

(3)0,50 0,02 R1

15,0 % PP

(1)1,05 0,18 R1

30,0 % PP

(1)0,24 0,03 R1

7,5 % PP (1) 0,79 0,05 R1

7,5 % PP (1)

Repetição0,79 0,09 R1

5,0 % PP (1) 0,68 0,06 R1

5,0 % PP (1)

Repetição0,73 0,06 R1

REF. (1) 0,56 0,02 R1

2,5 % PP (1) 0,66 0,07 R1

57

O Gráfico 5 mostra os resultados desse ensaio de resistência e o seu

desvio-padrão (calculado com três valores de resistência por traço).

GRÁFICO 5 - RESISTÊNCIA MÉDIA À TRAÇÃO NA FLEXÃO DA ARGAMASSA.


Neste ensaio notou-se que as resistências aumentaram até o traço de

15 % (a/m.s.=0,19), onde este traço teve quase o dobro da resistência do traço

REF. Entretanto, com a adição de água nos outros traço, a resistência caiu.

O traço de 35 % PP, apesar de apresentar maior relação água/materiais

secos, teve uma resistência muito parecida com o traço REF.

O incremento de polipropileno na argamassa resultou em maiores efeitos

na resistência à tração na flexão devido ao PP ser um material com boa resistência

à tração (35 MPa).

4.3 ENSAIOS REALIZADOS COM ARGAMASSAS E ANÁLISE DE CUSTOS

4.3.1 Módulo de Elasticidade Dinâmico

Na Etapa 3 deste trabalho foram realizados ensaios a fim de definir, nas

argamassas, o Módulo de Elasticidade Dinâmico e realizar uma análise preliminar

da acústica. Posteriormente foi feito o comparativo de custos.

58

A Tabela 16 apresenta o Módulo de Elasticidade Dinâmico (E) médio das

argamassas. As tabelas com todos os valores de Módulo de Elasticidade Dinâmico

calculados para cada grupo de 3 corpos-de-prova do mesmo traço se encontram

no Anexo III. As leituras foram realizadas no sentido longitudinal (distância de

leitura igual a 0,16 m) ou transversal (distância de leitura igual a 0,04 m).

TABELA 16 - MÓDULO DE ELASTICIDADE MÉDIO DAS ARGAMASSAS.


O Gráfico 6 mostra os resultados obtidos neste ensaio, com os seus

desvios-padrão.

GRÁFICO 6 - MÓDULO DE ELASTICIDADE.


Nota-se que as argamassas tiveram diminuição no valor do Módulo de

% PP a/m.s.Módulo de Elasticidade

Médio (GPa)Desvio-Padrão

Coeficiente de

Variação

5,0 0,19 4,23 0,23 5,44%

7,5 0,19 3,75 0,07 1,86%

15,0 0,19 3,78 0,84 22,20%

30,0 0,19 1,20 0,10 8,34%

15,0 0,25 2,14 0,05 2,34%

35,0 0,32 0,91 0,14 15,38%

59

Elasticidade Dinâmico à medida que foi crescendo a substituição da areia por PP.

Exceção feita para a argamassa 15 % PP, a qual sofreu pequeno acréscimo no

Módulo de Elasticidade ao aumentar a relação a/m.s.. Pela análise do coeficiente

de variação, podemos ver que os resultados foram homogêneos.

Assim vemos que o incremento de PP em porcentagens a partir de 30 %

resulta em argamassas com maior capacidade de deformação, característica

considerada ideal para argamassas de assentamento por exemplo.

4.3.2 Densidade no Estado Endurecido

Para avaliar a redução da densidade que poderia ocorrer com a

substituição da areia por PP moído, foi realizada a determinação da massa

específica no estado endurecido, com o uso do volume nominal dos corpos-de-

prova (4 x 4 x 16 cm³). Os resultados estão resumidos na Tabela 17.

TABELA 17 - DENSIDADE DOS CORPOS-DE-PROVA.

Fonte: As Autoras (2017).

Como já era de se esperar, pelo fato do polipropileno ser mais leve que a

Traço ρ (g/cm³) ρ (kg/m³)Coeficiente de

Variação

(1) (a/m.s.=0,19) (2) a/m.s.=0,25 (3) a/m.s.=0,32

35 % PP

(3)

5 % PP (1)

7,5 % PP

(1)

15 % PP

(1)

15 % PP

(2)

30 % PP

(1)

1,44

1672

1664

1352

927

955

1442

1,67

1,66

1,35

0,93

0,95

1,29%

1,45%

1,49%

6,79%

6,03%

0,57%

60

areia, a massa específica diminuiu ao se aumentar a porcentagem de PP.

Entretanto, no traço de 35 % PP, a diminuição de densidade não foi tão grande

devido ao aumento de água na mistura e também pelo fechamento dos vazios

devido à otimização da curva granulométrica. Os valores baixos do coeficiente de

variação mostram que os dados têm baixa dispersão em torno da média.

4.3.3 Desempenho Acústico

A análise de desempenho acústico foi realizada com o traço REF. (a/m.s.

igual a 0,19) e com o traço 35 % PP (a/m.s. igual a 0,32). Os resultados estão

apresentados na Tabela 18.

TABELA 18 - DESEMPENHO ACÚSTICO DAS ARGAMASSAS.


Percebeu-se melhora no nível de ruído para o cubo moldado com

polipropileno, tanto para o ensaio ao som constante (Figura 19) quanto para

batidas na face externa dos fundos do cubo (Figura 20).

FIGURA 19 - ENSAIO ACÚSTICO AO SOM CONSTANTE.


Traço Som constante (dB)Redução som

constante

Batidas com haste

metálica (dB)

Redução batidas

com haste metálica

REF (a/m.s=0,19) 68,2 108,2

35% PP (a/m.s=0,32) 65 91,84,7% 15,2%

61

FIGURA 20 - ENSAIO ACÚSTICO A BATIDAS COM HASTE METÁLICA.


Cabe ressaltar que os níveis sonoros obtidos foram somente para

argamassa utilizada de forma isolada. Em um ambiente construído ainda haveria

de ser levado em conta o isolamento acústico por parte de blocos cerâmicos ou de

concreto, drywall, laje ou forro.

De acordo com manual do fabricante, o poliuretano (PU) utilizado para

selar as placas constituintes dos cubos atua como isolante térmico e acústico

(WEBER, 2017).

Uma vez que ambos os cubos foram confeccionados com quantidades

semelhantes de espuma expansiva, pode-se concluir que não houve interferência

acústica entre as argamassas ensaiadas acarretada pela presença de PU nas

amostras.

4.3.4 Análise de Custos

Durante a determinação dos custos, percebeu-se que na tabela SINAPI/PR

(CAIXA, 2017) o custo da areia por quilograma não considerava o transporte da

jazida ao fornecedor. Como o custo deste frete pode superar o custo do material,

acabou-se por orçar a areia em uma loja de materiais de construção (Balaroti,

62

2017). Neste preço não está incluso o frete do fornecedor até o local da obra.

Deste modo, foram utilizados os preços dos materiais que se encontram na

Tabela 19. É importante observar que seria necessário considerar o valor do frete

do PP da recicladora à obra, entretanto, não há como estipular este valor no

momento.

TABELA 19 - CUSTO DOS COMPONENTES DA ARGAMASSA.

FONTE: Adaptado de SINAPI, GR Plásticos, SANEPAR e Balaroti (2017).

A Tabela 20 mostra o custo dos materiais constituintes da argamassa, por

litro e por kg, conforme os traços adotados.

TABELA 20 - CUSTO DAS ARGAMASSAS.


Para melhor comparação entre custos dos traços adotados, foi inserido

resumo do orçamento nos Gráficos 7 e 8.

MaterialDensidade

(Kg/m³)Custo/Kg Custo/m³

Cimento 3110 0,430000R$ -

Cal 1400 0,330000R$ -

Água 1000 0,006580R$ 6,58R$

MaterialMassa Unitária

(Kg/m³) Custo/Kg Custo/m³

Areia 1450 0,082690R$ 119,90R$

PP 348 -R$ -R$

Argamassa Cimento (g) Cal (g) Areia (g) PP (g) Água (g)Custo

(para 1 litro)Custo (por m3)

% de

Redução no

Custo

REF. (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 1409,40 0 321,14 0,222R$ 222,12R$ -

2,5% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 1374,17 35,24 321,14 0,219R$ 219,21R$ 1,31

5,0% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 1338,93 70,47 321,14 0,216R$ 216,29R$ 2,62

7,5% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 1303,70 105,71 321,14 0,213R$ 213,38R$ 3,94

15% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 1197,99 211,41 321,14 0,205R$ 204,64R$ 7,87

15% PP (a/m.s=0,25) 108,00 172,80 1197,99 211,41 400,00 0,205R$ 205,16R$ 7,64

30% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 986,58 422,82 321,14 0,187R$ 187,16R$ 15,74

35% PP (a/m.s=0,19) 108,00 172,80 916,11 493,29 321,14 0,181R$ 181,33R$ 18,36

35% PP (a/m.s=0,32) 108,00 172,80 916,11 493,29 501,56 0,183R$ 182,52R$ 17,83

63

GRÁFICO 7 - COMPARATIVO ENTRE CUSTOS POR METRO CÚBICO.


GRÁFICO 8 - COMPARATIVO DE REDUÇÃO DE CUSTOS POR METRO CÚBICO.


64

Nota-se que as maiores reduções em custo ocorrem, em ordem crescente,

para os traços: 30 % PP (a/m.s. = 0,19), 35 % PP (a/m.s. = 0,32) e 35 % PP

(a/m.s. = 0,19). Percebe-se ainda que quando se utiliza pouco percentual de PP na

argamassa, esta não sofre alterações significativas de custo.

Entende-se que quando é utilizado o mesmo traço, ao diminuir a relação

a/m.s., tem-se diminuição do custo. Apesar disto, não foi considerado viável a

produção de argamassa no traço 35 % PP com relação a/m.s. igual a 0,19 devido à

consistência mais seca.

O custo por metro cúbico de argamassa diminuiu, como esperado, visto

que este PP não tem custo. Logo, pensou-se em analisar o custo da argamassa

por resistência à compressão e à tração na flexão, ou seja, o custo por MPa.

Dividindo-se o custo por metro cúbico da argamassa pela resistência à

compressão e à tração na flexão foi possível calcular o custo por MPa de cada

traço realizado, como pode ser visto na Tabela 21 e no Gráfico 9.

TABELA 21 - CÁLCULO DOS CUSTOS POR MPA.


Resistência

(MPa)

Custo

(por MPa)

Diferença

no Custo

(%)

Resistência

(MPa)

Custo

(por MPa)

Diferença

no Custo

(%)

REF. (1) R$ 222,12 2,42 R$ 91,79 - 0,56 R$ 396,64 -

2,5% PP (1) R$ 219,21 2,55 R$ 85,96 -6,34% 0,66 R$ 332,13 -16,26%

5,0% PP (1) R$ 216,29 2,50 R$ 86,52 -5,74% 0,68 R$ 318,08 -19,81%

5,0% PP (1) Repetição R$ 216,29 2,41 R$ 89,75 -2,22% 0,73 R$ 296,29 -25,30%

7,5% PP (1) R$ 213,38 2,54 R$ 84,01 -8,47% 0,79 R$ 270,10 -31,90%

7,5% PP (1) Repetição R$ 213,38 2,46 R$ 86,74 -5,50% 0,79 R$ 270,10 -31,90%

15% PP (1) R$ 204,64 3,26 R$ 62,77 -31,61% 1,05 R$ 194,89 -50,86%

15% PP (2) R$ 205,16 0,57 R$ 359,93 292,14% 0,20 R$ 1.025,79 158,62%

30% PP (1) R$ 187,16 0,76 R$ 246,26 168,30% 0,24 R$ 779,82 96,61%

35% PP (3) R$ 182,52 1,65 R$ 110,62 20,52% 0,50 R$ 365,03 -7,97%

(1) a/m.s.=0,19 (2) a/m.s.=0,25 (3) a/m.s.=0,32

Compressão Tração na Flexão

ArgamassaCusto

(por m3)

65

GRÁFICO 9 – CUSTOS POR MPA.


No custo por metro cúbico, as maiores reduções dos em relação ao traço

REF. foram nos traços com maiores porcentagens de PP: 15,74 % no 30 % PP

(a/m.s. = 0,19) e 17,83 % no 35 % PP (a/m.s. = 0,32). Já nos custos por MPa,

estes traços tiveram aumento de 96,61 % e 20,52 % (compressão),

respectivamente; aumento de 96,61 % e redução de 7,97 % (tração na flexão),

respectivamente.

É simples de perceber que nos traços onde as resistências foram inferiores

ao traço REF., o que ocorreu nos traços 15 % (a/m.s.=0,25), 30 % e 35 %, o custo

aumentou. Também se percebe que as maiores reduções de custo por MPa foram

nos valores referentes a resistência à tração na flexão. A maior redução de custo

por MPa foi no traço 15 % (a/m.s.=0,19).

66

5 CONSIDERAÇÕES FINAIS

Na Tabela 22 encontra-se um resumo comparativo dos resultados dos

diferentes traços de substituição de polipropileno com o traço referência (sem

substituição).

TABELA 22 - RESUMO COMPARATIVO DA ARGAMASSA REF. COM A INCORPORAÇÃO DE PP.


Pode-se perceber que o índice de consistência, em geral, diminui com o

aumento da incorporação de PP. Já para uma mesma relação de água/materiais

secos, nota-se o aumento da resistência à tração na flexão com o crescimento da

porcentagem de PP no traço. Em geral, a resistência à compressão é maior, para

uma mesma relação água/matérias secos, quanto maior for a porcentagem de PP.

Os resultados desse estudo mostram que houve melhora, de um modo

geral, no desempenho de argamassa com PP quando comparado à argamassa

comum de cimento, cal e areia. É notável a alteração nas propriedades da

argamassa ao se incorporar o polipropileno, visto que suas características, como

massa específica e unitária e resistência, diferem da areia.

Como um dos objetivos principais desse estudo foi buscar o teor ótimo de

PP moído que poderia ser utilizado em substituição à areia na argamassa. Um

estudo considerado essencial foi o de avaliação da curva granulométrica desse

plástico. Notou-se que a mistura de 65 % areia e 35 % PP foi a que melhor se

encaixou na zona ótima de utilização do agregado.

% PP a/m.s.

Índice de

Consistência

(mm)

Resistência

Média à Tração

na Flexão (MPa)

Resistência Média

à Compressão

(MPa)

2,5 0,19 8,7% 17,9% 5,4%

5,0 0,19 12,9% 21,4% 3,3%

7,5 0,19 1,7% 41,1% 5,0%

5,0 0,19 1,2% 30,4% 0,4%

7,5 0,19 7,9% 41,1% 1,7%

15,0 0,19 8,3% 87,5% 34,7%

30,0 0,19 14,1% 57,1% 69,0%

15,0 0,25 2,1% 64,3% 76,4%

35,0 0,32 4,6% 10,7% 31,8%

67

Quanto à capacidade de deformação, foi onde se obtiveram os melhores

resultados, com o Módulo de Elasticidade Dinâmico diminuindo ao se aumentar a

porcentagem de PP na argamassa.

No quesito desempenho acústico, a argamassa com polipropileno mostrou-

se 15,2 % mais eficiente ao isolamento de ruídos quando testada para batidas com

haste metálica e 4,7 % mais eficiente quando testada em presença de som

constante.

Também foi percebida diminuição no custo, com redução de 17,83 % por

metro cúbico de argamassa (redução encontrada para a substituição de 35 % e

relação água/materiais secos de 0,32). Já no custo por MPa a melhor redução

ocorreu no traço 15 %, com redução média de 41,24 % (relação água/materiais

secos de 0,19), já que foi o traço que apresentou melhores resultados de

resistência. Esse valor é referente à argamassa isoladamente, entretanto, visto que

ela é responsável por cerca de 20 % do custo de uma obra, essa diminuição é

vantajosa no orçamento final.

Como nesse estudo foi encontrado um teor ótimo de substituição de areia

por PP, no qual a argamassa não apresentou uma trabalhabilidade adequada, seria

interessante trabalhar com maiores relações água/materiais secos, pois o aumento

de água poderia melhorar a trabalhabilidade e com isso o adensamento do

material.

Por fim, como sugestões a trabalhos futuros, citamos a elaboração de mais

ensaios sobre a utilização de PP como substituição parcial à areia em argamassas,

como por exemplo: ensaio de permeabilidade, densidade aparente, de durabilidade

(envelhecimento natural e acelerado), resistência à penetração de íons cloreto e de

resistência potencial de aderência na tração.

68

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74

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75

ANEXO I – Propriedades do cimento CP II-F-32

76

ANEXO II – Granulometrias Teóricas da Mistura Areia + PP.


4,8 5,17 1,01% 1,01% 5,10 1,00% 1,00% 1,01% 1,01%

2,4 37,53 7,37% 8,38% 37,45 7,38% 8,38% 7,38% 8,38%

1,2 51,56 10,13% 18,51% 51,11 10,07% 18,46% 10,10% 18,48%

0,6 69,66 13,68% 32,19% 69,54 13,70% 32,16% 13,69% 32,18%

0,3 130,26 25,58% 57,78% 130,03 25,62% 57,78% 25,60% 57,78%

0,15 164,40 32,29% 90,06% 164,11 32,34% 90,12% 32,31% 90,09%

Fundo 50,59 9,94% 100,00% 50,15 9,88% 100,00% 9,91% 100,00%

DMC: 4,8 mm

MF: 2,08m final(g) 509,17 507,48

AGREGADO MIÚDO: MISTURA 75 % AREIA + 25 % PP

Abertura das

peneiras

(mm)

Mistura Amostra 1 Mistura Amostra 2 Valores médios

77


4,8 7,78 1,53% 1,53% 7,68 1,52% 1,52% 1,53% 1,53%

2,4 58,35 11,50% 13,03% 58,24 11,51% 13,03% 11,51% 13,03%

1,2 76,45 15,07% 28,10% 76,04 15,03% 28,06% 15,05% 28,08%

0,6 78,21 15,41% 43,51% 78,09 15,44% 43,50% 15,43% 43,51%

0,3 111,52 21,98% 65,49% 111,32 22,01% 65,51% 21,99% 65,50%

0,15 133,91 26,39% 91,88% 133,64 26,42% 91,93% 26,41% 91,91%

Fundo 41,18 8,12% 100,00% 40,82 8,07% 100,00% 8,09% 100,00%

DMC: 4,8 mm

MF: 2,44m final(g) 507,39 505,83


Abertura das

peneiras

(mm)


78


4,8 9,52 1,88% 1,88% 9,40 1,86% 1,86% 1,87% 1,87%

2,4 72,23 14,27% 16,15% 72,10 14,28% 16,15% 14,28% 16,15%

1,2 93,04 18,38% 34,53% 92,67 18,36% 34,51% 18,37% 34,52%

0,6 83,92 16,58% 51,10% 83,79 16,60% 51,11% 16,59% 51,11%

0,3 99,03 19,56% 70,67% 98,85 19,58% 70,69% 19,57% 70,68%

0,15 113,58 22,44% 93,10% 113,34 22,45% 93,14% 22,45% 93,12%

Fundo 34,91 6,90% 100,00% 34,60 6,86% 100,00% 6,88% 100,00%

DMC: 4,8 mm

MF: 2,67m final(g) 506,21 504,73


Abertura das

peneiras

(mm)


79

ANEXO III – Cálculo do Módulo de Elasticidade Dinâmico

Traço Massa (g) ρ (g/cm³) ρ (kg/m³)Dist.

leitura (m)

Tempo

(μs)v (m/s) E (Pa) E (GPa)

5 % PP (1) 433,59 1,69 1.693,71 0,16 95,40 1.677,15 4.287.706.183 4,29

5 % PP (1) 428,91 1,68 1.675,43 0,16 93,40 1.713,06 4.425.016.851 4,43

5 % PP (1) 421,33 1,65 1.645,82 0,16 97,70 1.637,67 3.972.608.480 3,97

7,5 % PP (1) 432,78 1,69 1.690,55 0,16 102,90 1.554,91 3.678.569.304 3,68

7,5 % PP (1) 420,29 1,64 1.641,76 0,16 99,40 1.609,66 3.828.413.135 3,83

7,5 % PP (1) 424,58 1,66 1.658,52 0,16 100,90 1.585,73 3.753.355.578 3,75

15 % PP (1) 331,31 1,29 1.294,18 0,04 22,90 1.746,72 3.553.743.731 3,55

15 % PP (1) 333,87 1,30 1.304,18 0,16 98,70 1.621,07 3.084.505.871 3,08

15 % PP (1) 373,23 1,46 1.457,93 0,16 84,40 1.895,73 4.715.569.619 4,72

30 % PP (1) 252,53 0,99 986,45 0,04 33,20 1.204,82 1.288.722.284 1,29

30 % PP (1) 235,1 0,92 918,36 0,04 34,90 1.146,13 1.085.736.160 1,09

30 % PP (1) 224,18 0,88 875,70 0,04 32,10 1.246,11 1.223.796.838 1,22

15 % PP (2) 370,52 1,45 1.447,34 0,16 124,10 1.289,28 2.165.262.736 2,17

15 % PP (2) 363,72 1,42 1.420,78 0,16 125,40 1.275,92 2.081.683.112 2,08

15 % PP (2) 372,92 1,46 1.456,72 0,16 124,60 1.284,11 2.161.832.793 2,16

35 % PP (3) 245,94 0,96 960,70 0,04 40,70 982,80 835.146.907 0,84

35 % PP (3) 243,86 0,95 952,58 0,04 35,70 1.120,45 1.076.283.455 1,08

35 % PP (3) 243,27 0,95 950,27 0,04 40,90 978,00 818.021.025 0,82

(1) (a/m.s.=0,19) (2) a/m.s.=0,25 (3) a/m.s.=0,32

Instrumento Utilizado: Transitor 250 Hz Pundit Lab+®

avaliaÇÃo do potencial de utilizaÇÃo de polipropileno ... · andressa fÁtima alves giulia...

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