ARGAMASSA MODIFICADA COM POLIESTIRENO: … 110_2012.pdf · aditivo), com 3 repetições em cada um...

4º Congr. de Argamassas e ETICS 29 e 30 de Março de 2012, Coimbra, Portugal Universidade de Coimbra, APFAC / ITecons

ARGAMASSA MODIFICADA COM POLIESTIRENO: REFLEXÕES E PERSPECTIVAS PARA O USO NO PATRIMÔNIO

HISTÓRICO

Thiago Henrique Omena

e-mail: [email protected]

Leila Aparecida de Castro Motta

e-mail: [email protected]

Resumo O objetivo deste trabalho é estudar a adição de poliestireno, oriundo de copos plásticos descartados, em argamassas de revestimento visando sua aplicação na restauração de alvenarias autoportantes de edifícios tombados pelo Instituto do Patrimônio Histórico e Artístico Nacional – IPHAN, na cidade de Uberlândia – MG. O planejamento experimental adotado foi do tipo fatorial, sendo os fatores estudados os teores de poliestireno: 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% (em relação à massa de cimento) e a idade da argamassa. Foi utilizado o cimento Portland CPV e o traço 1:2,4:0,84 em volume, com areia fina. Para se avaliar a influência da adição de acetato de celulose nas propriedades das argamassas determinou-se absorção de água, índice de vazios e índice de consistência. O experimento foi desenvolvido adotando-se delineamento experimental inteiramente casualizado, para dispersar possíveis erros de processo em todo o universo amostral que se constitui em 5 níveis de estudo, ou seja: 4 níveis de tratamento com adição de poliestireno sulfonado e uma argamassa de controle (sem aditivo), com 3 repetições em cada um deles.

Introdução

Partindo do pressuposto que a restauração de edifícios tombados pelo Instituto do Patrimônio

Histórico e Artístico Nacional (IPHAN) pode ou não apresentar preocupação com a fissuração do

revestimento da alvenaria, bem como com a própria estrutura portante; a pesquisa propõe verificar se

na cidade de Uberlândia – MG, os edifícios analisados apresentam esses cuidados, uma vez tendo sido

feita esta análise, a pesquisa procura estudar a aplicação de materiais reciclados, especificamente a

adição de poliestireno sulfonado (PSS) a partir de copos plásticos descartados, aditivo na argamassa,


tornando-a modificada e visando sua aplicação na recuperação de edificações tombadas pelo

patrimônio histórico.

Para a pesquisa da técnica estudada foram ensaiados corpos de prova (CP´s) de argamassa

modificada com Poliestireno (PS) e posteriormente esta adição será comparado com outro de uso

corrente usado na construção civil.

Para que fosse realizado esse tipo de análise foi necessário primeiramente averiguar junto à

Divisão de Memória e Patrimônio Histórico (DPH) da Secretaria de Cultura de Uberlândia,

documentos que demonstrassem quais cuidados foram utilizados na restauração dos edifícios

tombados. Para depois auferir se os cuidados eram adequados ao tipo de alvenaria.

Após considerar o objetivo geral e as questões que moldam o trabalho, é possível encontrar de

forma concisa os objetivos específicos que são apresentados abaixo:

• Identificar os métodos e técnicas de recuperação do revestimento da alvenaria

autoportante nos edifícios já restaurados pelo IPHAN na cidade de Uberlândia –

MG;

• Produzir o polímero, derivado dos copos plásticos descartados, a ser usado como

aditivo na argamassa de cimento Portland;

• Avaliar a influência do aditivo produzido nas propriedades da argamassa, em

diferentes teores, tanto no estado fresco quanto endurecido;

O ato de se preservar os objetos de uma sociedade incorpora valor e adquire um sentido de

existir quando o mesmo é reconhecido pelo seu meio social. Assim, não só reforça a história do

ambiente como possibilita um campo fértil para a evolução da sociedade. Muitos são os filósofos que

fazem a relação entre um povo que chegou a sua evolução dando a devida importância ao seu passado

histórico.

Para que esse tipo de raciocínio aconteça é necessário que a mobilização seja feita por todos,

assim “o ato de proteção tem que ser, necessariamente, conseqüência da ampla conscientização da

importância dos objetos preservados” (ADAMS, 2002, p. 18).

Esta pesquisa visa justamente trabalhar com o patrimônio cultural, porém, com um olhar

diferenciado, pois, os trabalhos encontrados sobre o tema em sua maioria tratam da importância de se

preservar o patrimônio, bem como algumas técnicas isoladas de preservação do material; entretanto,


quando uma obra entra em estágio de deterioração pode conter entre os fatores que necessitem de

recuperação, patologias em seu revestimento.

Portanto, unir esforços com a engenharia, visando modificar o revestimento a ponto de que o

mesmo possa auxiliar na recuperação e proteção da edificação, torna-se uma prática mais do que

necessária dentro da área de proteção ao patrimônio histórico, área esta, cada vez mais difundida no

mundo atual.

O objetivo deste trabalho é estudar a adição de poliestireno, sulfonado a partir de copos

plásticos descartados, visando sua aplicação em argamassas de revestimento. Sendo assim, esta

pesquisa apresenta um caráter de cunho exploratório, descritiva e de aplicação, uma vez que ao mesmo

tempo em que explorava o assunto, propõe a aplicação de propostas para o problema

apresentado/estudado.

Patrimônio histórico

A recuperação de edifícios antigos é um assunto bastante explorado em cursos de arquitetura e

urbanismo, assim como é uma temática enraizada em todo o patrimônio histórico, entretanto, esses

estudos se concentram na influência do tema sobre a consciência social bem como técnicas específicas

de recuperação de patologias no edifício.

As idéias relacionadas à restauração começaram a surgir a partir do Renascimento, época em

que era perceptivo o crescente interesse pelas construções da antiguidade, as noções ligadas ao

restauro foram definindo-se e esse movimento acentuou-se com as grandes transformações que

ocorreram na Europa no século XVIII – tais como o acontecimento da chamada revolução industrial e

as mudanças por ela acarretadas, o surgimento do iluminismo, a revolução francesa – que alteraram de

forma significativa o modo como uma dada cultura se relacionava com o seu passado, provocando o

despertar da noção de ruptura entre passado e presente e produzindo um sentimento de proteção a

edifícios e ambientes históricos em vários estados europeus, Kühl (2006).

No Brasil, o organismo federal de proteção ao patrimônio foi criado graças aos intelectuais e

artistas brasileiros ligados ao movimento modernista no final dos anos 30. Era o início do despertar de

ideais que datavam do século XVII com o intuito de proteger os monumentos históricos.

O Instituto do patrimônio histórico e artístico nacional – IPHAN trabalha com a manutenção e

fiscalização das edificações históricas que são previamente tombadas, mecanismo este, que garante

por meio de legislação específica que as construções, após o processo de tombamento, não possam


sofrer nenhum tipo de modificação sem prévia autorização deste órgão governamental. Nesse

processo, ocorre primeiramente um pedido de tombamento, em seguida profissionais especializados,

vão ao local verificar o contexto histórico da habitação bem como avaliar o seu estado de conservação,

e depois de fazer um levantamento dos dados, proceder com técnicas adequadas de restauração.

Atualmente existe mais de 100 estruturas arquitetônicas e urbanísticas inventariadas pela DPH

aguardando processo de tombamento além dos 16 imóveis já restaurados pelo Departamento de

Patrimônio Histórico.

Depois de verificar os arquivos de restauração das edificações tombadas pelo IPHAN de

Uberlândia, observou-se que a maioria das edificações eram erguidas a partir de alvenaria auto

portante e que estas apresentavam, entre suas patologias, fissurações em seus revestimentos.

Durante a pesquisa foi possível verificar que as edificações tombadas pelo IPHAN que foram

erguidas em alvenarias auto portante e que apresentavam fissurações em grande parte de sua extensão;

utilizaram como processo de restauração dessa patologia a aplicação de argamassa comum e/ou massa

corrida, o que apenas resolve momentaneamente o problema, visto que em casos como estes em que

não são tomados os cuidados necessários para solucionar a fissuração, a patologia volta a aparecer.

Essa problemática acontece, em parte, por falta de conhecimento técnico, acerca,

especificamente das argamassas de revestimento, mais precisamente das pesquisas de ponta, como é o

caso do poliestireno, sulfonado a partir de copos plásticos descartados, que como neste caso, poderia

auxiliar na solução desta patologia.

Essa explicação pode ser comprovada verificando que em todos os casos estudados aonde

havia fissuração do revestimento, os profissionais responsáveis pelo restauro, apenas preenchiam a

área com argamassa comum, nada se encontra nos arquivos de restauro sobre quais as possíveis causas

das mesmas e nem tampouco uma pesquisa acerca das novas técnicas empregadas para esse tipo de

patologia.

Argamassa de revestimento

As argamassas possuem propriedades de aderência e endurecimento obtidos através da

mistura de aglomerante hidráulico (cimento), agregado miúdo (areia) e água, podendo ser empregados

aditivos, que poderão melhorar algumas de suas características tanto no estado fresco como no

endurecido.


Ao elaborar uma argamassa de qualidade, deve-se pensar em produzi-la para obter o melhor

desempenho e durabilidade. Levando em consideração algumas propriedades, tais como: plasticidade,

aderência no estado fresco e endurecido, ausência de fissuração, resistência à abrasão e compressão,

entre outras.

A argamassa precisa ter aderência adequada ao material que vai ser aplicada, e para que isso

ocorra, ela precisa possuir boa adesividade, pela qual se entende a aderência da argamassa ao substrato

no estado fresco. A adesividade é uma propriedade que está diretamente ligada ao desempenho

mecânico.

Aderência é a resistência de arrancamento da argamassa endurecida, influenciada pela

condição superficial do substrato em que é aplicada, pela qualidade e dosagem correta dos materiais,

pela capacidade de retenção de água, pela espessura do revestimento, etc, Santos (2008).

Silva, Roman e Gleize (1999) afirmam que o tipo de adesivo (material de assentamento)

desempenha papel fundamental na aderência de revestimentos cerâmicos. Atualmente são utilizadas,

para esse fim, as argamassas colantes, que consistem basicamente em argamassas de cimento

aditivadas com polímeros, apresentando a seguinte composição aproximada (em massa): 71% de areia,

24% de cimento Portland e 5% de constituintes secundários (resinas celulósicas ou vinílicas), podendo

conter, eventualmente, pequenos teores de calcário moído em partículas bastante finas.

Segundo os autores citados acima, os aditivos, quem em grande parte são polímeros solúveis

ou redispersíveis em água, possibilitam às argamassas colantes no estado fresco melhor capacidade de

retenção de água e maior plasticidade.

As pesquisas sobre argamassas colantes iniciaram nos Estados Unidos a partir do fim da

segunda guerra mundial (1945) ”com a finalidade de racionalizar os serviços de colocação de

revestimentos cerâmicos e oferecer aos consumidores uma alta qualidade nas instalações destes, a um

menor custo” (FIORITO, 1994, p. 9).

WAGNER (1973) afirma que na década de 60 nos Estados Unidos, as argamassas aditivadas

com polímeros começaram a ser utilizadas para o assentamento de revestimentos cerâmicos. Na

década de 70 por sua vez, outros polímeros solúveis em água, como hidroxietil-celulose (HEC),

acetato de celulose e álcool polivinílico (PVA) passaram a ser utilizados para o mesmo fim.

Atualmente, algumas argamassas industrializadas são modificadas com metil-hidroxietil celulose

(MHEC) e copolímero acetato de vinila/etileno (EVA) Silva, Roman e Gleize (1999).


Santos (2008) define a função dos revestimentos de argamassa como sendo a de proteger os

elementos de vedação das edificações da ação direta dos agentes agressivos, auxiliar as vedações no

cumprimento das suas funções, regularizar a superfície dos elementos de vedação, tornando-o

superfícies planas para possíveis aplicações de outros revestimentos ou constituir-se ainda no

revestimento final.

Argamassa modificada com poliestireno

As adições podem ser definidas como materiais em pó empregados na elaboração das

argamassas “a fim de alterar determinadas propriedades do material no estado fresco e/ou endurecido,

tornando-o mais manuseável ou incrementando suas características em relação à resistência físico-

química” (SANTOS, p. 29, 2008).

Essas substâncias podem ser adicionadas na sua forma natural, como por exemplo, as cinzas

da casca de arroz; bem como podem ser tratadas para adquirir uma nova forma antes de serem

adicionadas, como é o caso, por exemplo, da fibra vegetal que para ser adicionada primeiramente

precisa ser processada para tornar-se adequadamente empregável ou ainda, após tratamento químico,

tornar-se um aditivo químico hidro-solúvel. No caso desta pesquisa o aditivo tem a sua origem nos

copos plásticos, e depois do processo de sulfonação torna-se um aditivo químico também hidro-

solúvel denominado poliestireno (PS).

O poliestireno é um material termoplástico que é obtido a partir do estireno. Este material

possui, de forma geral, boa resistência mecânica, térmica e elétrica, além de baixa densidade. Devido a

essas propriedades, ele é usado para produzir materiais descartáveis, como copos, bandejas de

alimentos, sacolas plásticas, etc; Landim, Rodrigues Filho e Assunção (2007).

Atualmente os materiais poliméricos têm sua aplicação bastante difundida na construção civil,

configurando-se em um caminho viável para o reaproveitamento de materiais reciclados como

afirmado por Faria et al. (2011).

Pensando em um uso consciente e sustentável do cimento Portland são estudados a adição de

diversos materiais ao concreto e à argamassa, buscando um caminho eficaz na melhora das

propriedades mecânicas, tais como resistência à compressão e a tração, durabilidade além de suas

propriedades químicas.


Desta maneira, uma alternativa possível para o reaproveitamento do poliestireno descartado é

a sua transformação química para produção de uma nova resina virgem visando sua aplicação em

pastas cimentícias.

No presente trabalho, o Poliestireno Sulfonado (PSS) foi produzido a partir de copos

descartados da marca Zanatta. O material foi produzido através da rota heterogênea, utilizando como

agente sulfonante o Ácido Sulfúrico, e posteriormente utilizado como aditivo químico em argamassas

de revestimento.

No processo de produção do PSS, primeiramente é preciso recortar com o auxílio de uma

tesoura os copos plásticos de poliestireno; as partículas após esta etapa devem apresentar dimensões

aproximadas de 10 x 5 mm. São excluídas deste processo as áreas dos copos que possuem maior

concentração de material (Borda e fundo). Ao final do procedimento é preciso possuir uma massa de

no mínimo 10 g, para conseguir 17 g de precipitado de PSS e posteriormente 100 ml de solução

química de Poliestireno Sulfonado. Nesta etapa são necessários 6,5 copos de plásticos de 200 ml ou

pouco mais de 3 copos plásticos de 400 ml para adquirir uma massa de 10 g de copos particulado

(após o processo de corte), como demonstra a figura abaixo:

Figura 1: Copos plásticos após o processo de corte

Após este processo, adicionou-se o ácido sulfúrico como agente sulfonante e um catalisador

para acelerar a reação química, pois, sem o uso deste agente químico o processo de sulfonação que

tem um tempo de 24 horas, demoraria 72 horas.

Depois que o catalisador é dissolvido são adicionados os copos plásticos já particulados, e

tem-se então o início do processo de produção de Poliestireno Sulfonado. Imediatamente neste

momento, a solução que antes era incolor começa a ter uma coloração marrom amarelado, e vai


escurecendo à medida que são dissolvidas as partículas dos copos plásticos como pode ser observado

na figura abaixo:

Figura 2: Mudança de coloração no processo de sulfonação do poliestireno

Na etapa seguinte, é necessário precipitar apenas a massa de PSS que foi dissolvida em

ácido sulfúrico, para que isso ocorra, é preciso despejar água destilada gelada na solução.

Tomando o cuidado de colocar o recipiente da solução dentro de um outro, com dimensões

maiores; colocar no recipiente maior uma quantidade de gelo e sobre o gelo é preciso acrescentar

sal com o intuito de abaixar ainda mais a temperatura dos cubos de gelo. O PSS é então separado

e deve ser comprimido pela espátula, para expulsar o excesso de ácido que ainda se encontra

dentro da massa de Poliestireno Sulfonado, este processo de precipitação do PSS é demonstrado

na figura abaixo:

Figura 3: Mudança de coloração no processo de sulfonação do poliestireno


Por último, esta massa de 17 g é colocada em um recipiente cilíndrico para ser dissolvida

junto a uma solução de NaOH 1 mol (aproximadamente 40 ml). A solução é preparada em um

balão volumétrico aonde é colocado um mol de NaOH e o restante de água.

Quando a solução de NaOH 1 molar é despejada sobre a massa de PSS a coloração deste

sistema vai tornando-se mais clara, indicando que o meio encontra-se básico, ou seja, com um ph

> 7 e após misturar-se vai tornando-se escura, indicando um meio ácido (ph < 7). Para que a

solução de PSS seja utilizada, é preciso torná-la básica, portanto, neste momento é adicionado

uma solução de NaOH 50% (aproximadamente 10 ml), esta reação também é exotérmica e deve

ser auferida com o medidor de acidez, o processo é demonstrado na figura abaixo:

Figura 4: Preparo da solução de poliestireno saturado

Fonte: Autor, 2011

A massa inicial então passa a ser uma solução de Poliestireno Sulfonado, que ainda deve

passar por um coador de pano, para reter as partículas sólidas, deixando apenas a solução passível

de ser utilizada. Este processo é realizado para facilitar a dispersão das partículas de PSS que são

adicionadas nos traços de argamassa desta pesquisa que servem de como matéria prima para a

confecção dos corpos de prova (CP´s) utilizados nos ensaios laboratoriais.

Na composição do traço foi utilizado o cimento Portland CPV e o traço 1:2,4:0,84 em volume,

com areia fina. O universo amostral da pesquisa constitui-se de 5 tratamentos, ou seja: 4 níveis de

adição de poliestireno e uma argamassa de controle (sem aditivo), nas idades de 7 e 28 dias.

Para a metodologia dos ensaios, foi adotada a estratégia experimental do tipo fatorial, sendo os

fatores estudados, os teores de poliestireno: 0,0; 0,2; 0,6; 1,0 e 1,4% (em relação à massa de cimento)


e a idade da argamassa. Para diferenciação dos corpos de prova, os mesmos foram chamados de TA

(traço de argamassa) com o sufixo do traço, exemplo: Traço 1 (TA 01) sem adição de poliestireno;

Traço 2 (TA 02) com adição de 0,2% de poliestireno e assim por diante até o Traço 5 (TA 05) com

1,4% de aditivo. A água de amassamento utilizada foi a necessária para deixar o traço 1 com índice de

consistência de de 260 +/- 5 mm, como descrito pela NBR 13.276.

Visando uma otimização no universo da pesquisa, o experimento foi desenvolvido adotando-

se delineamento experimental inteiramente casualizado, para dispersar possíveis erros de processo em

todo o universo amostral, uma vez que ensaiando aleatoriamente os corpos de prova, um possível erro

do experimento pode ser distribuído igualitariamente entre as amostras.

Para se avaliar a influência da adição de poliestireno nas propriedades da argamassa em estado

fresco, determinaram-se absorção de água, índice de vazios e índice de consistência.

Resultados e discussões

Para o ensaio de Índice de consistência realizado segundo a norma NBR 13.276, foi observado

que para o traço 01 a média obtida entre os corpos de prova (CP1, CP2 e CP3) foi de 255 mm, para o

traço 02 foi de 256 mm para o traço 03 foi de 285, e os traços 04 e 05 apresentaram respectivamente

307 e 311 mm.

Gráfico 1: Resultados do ensaio de índice de consistência

Índice de consistência (Ic)

0

50

100

150

200

250

300

350

TA01 TA02 TA03 TA04 TA05

(mm

)

CP 1

CP 2

CP 3

Média


Pode-se observar um aumento gradual no ensaio de índice de consistência, este aumento no

espalhamento da argamassa pode ser explicado pela adição do poliestireno em virtude de que o mesmo

é um material que é fabricado com uma solução aquosa, trabalhando no sistema, portanto como

superplastificante.

No ensaio de índice de vazios e absorção de água, realizado segundo a norma NBR 9778,

pode-se verificar que a maior absorção de água foi adquirida pelo traço 05 (16,30%), em relação à o

traço 01 (10,03%) foi observado um aumento de 62,47% este aumento, por sua vez, pode ser

explicado pelo aumento do índice de vazios também demonstrado na tabela abaixo, uma argamassa

com maior índice de vazios permite uma maior permeabilidade na passagem da água na argamassa.

Gráfico 2: Resultados do ensaio de índice de vazios e Absorção de água

Índice de vazios (IV) e Absorção de água (A)

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

TA01 TA02 TA03 TA04 TA05

Traços

Iv (%)

A (%)

O menor resultado encontrado no ensaio de Índice de vazios foi no traço de referência (TA

01), 20,04% e observa-se que o aumento encontrado nos traços não apresenta configuração gradual,

visto que, o traço 02 apresenta o maior Iv (29,27%) e o traço 03 por sua vez apresenta 27,88%;

entretanto em relação à argamassa de referência todos os traços ensaiados apresentaram aumento em

seu índice de vazios.

Considerações finais

Após analisar os dados obtidos durante os ensaios laboratoriais e levando em consideração que

a pesquisa visa aplicar esta argamassa nas edificações tombadas pelo patrimônio histórico, é

necessário realizar ensaios das outras propriedades que não foram estudadas ainda como resistência

potencia de aderência à tração, resistência à compressão etc, e por último, realizar ensaio para verificar


o comportamento desta argamassa em diferentes substratos. Como alvenaria de tijolo de barro cozido,

bloco estrutural etc. Estas observações serão levadas em consideração para o andamento da pesquisa

em um futuro próximo, e assim os autores poderão avaliar de forma mais precisa o uso desta

argamassa em alvenarias utilizadas nas edificações tombadas pelo IPHAN.

Referências Bibliográficas

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Preparo da mistura e determinação do índice de consistência – NBR 13276. Rio de Janeiro, 2005. __________. Argamassa e concreto endurecidos – Determinação de absorção de água, índice de vazios e massa específica – NBR 9778. Rio de Janeiro, 2005. ADAMS, B. Preservação Urbana: gestão e resgate de uma história. Florianópolis: UFSC, 2002.

FARIA, F. A. C., GOMIDE, D. D., VIEIRA, J. V., RODRIGUES FILHO, G., ASSUNÇÃO, R. M. N. e MOTTA, L. A. C. Síntese do poliestireno sulfonado a partir de copos plásticos descartados e aplicação em argamassas para melhoria de suas propriedades de aderência. 11º Congresso Brasileiro de Polímeros. Campos do Jordão – SP, 2011. FIORITO, A. J. S. I. Manual de argamassa e revestimentos: estudos e procedimentos de execução. São Paulo: Pini, 1994.

KÜHL, B. M. Restauração. Cotia, SP: Ateliê Editorial, 2006.

LANDIM, A. S; RODRIGUES FILHO, G. e ASSUNÇÃO, R. M. Use of polystyrene sulfonate produced from waste plastic cups as an auxiliary agent of coagulation, flocculation and flotation for water and wastewater treatment in Municipal Department of Water and Wastewater in Uberlândia-MG, Brazil. In: Polymer Bulletin. v. 58, p. 457-463: s/e, jun. 2007.

SANTOS, H. B. Ensaio de aderência das argamassas de revestimento. 2008. 50p. Monografia (Especialização em construção civil) – Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, 2008. SILVA, D. A.; ROMAN, H. R. e GLEIZE, P. Efeitos dos polímeros MHEC e EVA na microestrutura de pastas de cimentos Portland. 5º Congresso Brasileiro de Cimento (CBC). Nov. 1999. WAGNER, H. B.; GRENLEY, D. G. Interphase effects in polymer modified hydraulic cement. Journal of Applied Polymer Science, vol.22, 1978, p.813-822.

ARGAMASSA MODIFICADA COM POLIESTIRENO: … 110_2012.pdf · aditivo), com 3 repetições em cada um...

Documents

Transcript of ARGAMASSA MODIFICADA COM POLIESTIRENO: … 110_2012.pdf · aditivo), com 3 repetições em cada um...