INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE RESIDUOS DE VIDRO NAS PROPRIEDADES DE ARGAMASSAS DE ALVENARIA À BASE DE...

INFLUNCIA DA ADIO DE RESIDUOS DE VIDRO NAS PROPRIEDADES DE

ARGAMASSAS DE ALVENARIA BASE DE CAL HIDRATADA

L. A. PEREIRA DE OLIVEIRA A. L. D. COSTA

Prof. Eng. Civil e Arquitetura Eng. Civil

C_Made, UBI UBI

Covilh; Portugal Covilh; Portugal

[email protected] [email protected]

RESUMO

Este artigo apresenta um estudo experimental cujo objetivo foi desenvolver argamassas base de p de vidro e cal

hidratada com caractersticas hidrulicas. As argamassas de alvenaria foram desenvolvidas partir da otimizao de

misturas binrias (cal/vidro) em forma de pasta, cujas propriedades no estado fresco e endurecido foram avaliadas em

laboratrio. Os resultados obtidos pelos mtodos de difrao de raio X (DRX) e pela anlise termogravimtrica (ATG)

assim como o estudo reolgico de diferentes percentagens de pastas de cal/vidro indicaram a mistura C50V50 (50% de

cal e 50% de vidro) como composio de pasta otimizada. Composio confirmada no estudo reolgico das argamassas

base de cal/vidro. Os resultados de ensaios mecnicos e de absoro capilar, aos 63 dias, so semelhantes aos da

argamassa mista de referncia (cimento:cal:areia).

1. INTRODUO

So vrios os materiais de origem natural ou artificial que dependendo principalmente do seu teor em slica amorfa tm

potencial para desenvolver reao pozolnica. Muitos subprodutos ou resduos tm propriedades pozolnicas e h uma

abertura em direo a sua utilizao como adies pozolnicas com grandes vantagens sustentabilidade ambiental [1

3]. O resduo de vidro um material com grande potencial para esse efeito devido a sua disponibilidade e sua

composio qumica, sendo necessrio apenas a sua moagem. Estudos recentes tm demonstrado alguns resultados

positivos na utilizao de resduos de vidro como substituto parcial de cimento em argamassas e betes [4-7]. A

literatura apresenta informaes escassas quando se refere combinao desse resduo com a cal area. Porm, alguns

autores [8] estudaram a contribuio do p de vidro oriundo de resduos de vidro plano no aumento da resistncia

mecnica de argamassas de cal area ou cal hidrulica. Observou-se que essa contribuio depende da condio e cura

ou seja quando submetido a cura seca as propriedades fsicas e mecnicas das argamassas com cal e vidro so mais

favorveis que sob cura em presena de humidade [5]. Diante das poucas informaes existentes sobre o desempenho

pozolnico do p de vidro com a cal hidratada, este artigo apresenta um estudo experimental sobre a influncia desses

materiais no desempenho reolgico e fsico-mecnico de pastas e argamassas. Objetiva-se tambm, atravs das tcnicas

de DRX e ATG, definir uma composio tima de pasta (cal hidratada: p de vidro) para compor um aglomerante com

caractersticas hidrulicas.

L.A. Pereira de Oliveira e A.L.D Costa, Influncia da adio de resduos de vidro nas propriedades de argamassas de

alvenaria base de cal hidratada

2. PROGRAMA EXPERIMENTAL

2.1 Materiais

As pastas e argamassas estudadas foram produzidas com cimento Portland CEM II 32,5 N com massa volmica 3040

kg/m3 e rea de superfcie especfica de 461,7 m

2/kg, cal hidratada CL80 com massa volmica 2310 kg/m

3 e p de vidro

de cor mbar, de dimenso mxima 125m com rea de superfcie especfica de 317m2/kg. O p de vidro proveniente

da moagem de cacos de garrafas. A tabela 1 apresenta o resultado da anlise elementar de xidos, sendo os valores

expressos em termos de percentagem. O agregado mido utilizado para as argamassas foi uma a areia natural de

dimenso mxima 1,0 mm e mdulo de finura 2,2. As pastas e argamassas frescas foram produzidas com gua potvel

da rede pblica de abastecimento.

Tabela 1 - Anlise Elementar xidos %

Composio Elementar Na2O MgO Al2O3 SiO2 K2O CaO

Vidro mbar 10,37 0,81 3,09 73,27 1,10 11,36

2.2 Mtodos

A parte experimental teve incio com a produo de pastas cal/vidro em diferentes percentagens, tais como: Cal 50%

Vidro 50%, Cal 60% Vidro 40%, Cal 75% Vidro 25% e Cal 85% Vidro 15%. A relao de gua/matrias finos de 0,96

para pastas foi mantida constante. Essa relao foi a suficiente para oferecer plasticidade as pastas possibilitando deste

modo obter parmetros reolgicos, tais como: tenso de cedncia e viscosidade plstica relativas.

2.2.1 Ensaios em pasta

O comportamento reolgico das pastas foi estudado atravs do remetro Viskomat NT com uma p (probe) especial

para pastas/caldas. O perfil em rampa foi utilizado para a determinao dos parmetros reolgicos das pastas. Neste

perfil a velocidade de rotao cresce de 0 a 160 rpm em 1 min, em seguida a velocidade de160 rpm mantida durante 2

min para retornar a zero em 1min.

A identificao das fases cristalinas das pastas endurecidas, por difrao de raios X (DRX), foram efetuadas aos 28 e 63

dias de cura. Para a realizao deste ensaio, foi necessrio a preparao prvia das amostras. Primeiro as amostras foram

secas a uma temperatura de 655C durante 3 dias. Posteriormente realizou-se a peneirao das amostras secas com

uma granulometria abaixo dos 63 m. O DRX permite obter um difractograma onde se podem ler os registos

pertencentes aos diversos materiais cristalinos que compem a pasta. Neste estudo, o que se pretende a verificao de

reaes entre o hidrxido de clcio e a slica. As alteraes qumicas nas pastas, como a oxidao, a carbonatao ou a

hidratao foram verificadas com a anlise termogravimtrica (ATG).

2.2.2 Ensaios em argamassas

Posteriormente definiu-se uma argamassa de referncia com trao em massa 1:1:6 (cimento: cal hidratada: areia) e a

relao de gua/aglomerantes (W/MC) de 0,90. A relao W/MC foi escolhida tendo em considerao a consistncia da

argamassa de 180 10 mm determinada segundo a norma EN 1015-3:1999 [9]. Por ltimo, produziu-se uma srie de

argamassas de trao em volume 1:3 na quais diferentes percentagens cal/vidro foram misturadas com a areia natural. A

relao W/MC variou conforme a percentagem de aglomerantes para obteno de uma consistncia igual argamassa

de referncia. A tabela 2 apresenta a composio final em massa das argamassas estudadas.

Tabela 2. Quantidades dos materiais constituintes das argamassas.

Argamassas Trao Razo

W/MC

Cimento

(g)

Vidro

(g)

Cal

(g)

Areia

(g)

Agua

(g)

Referncia 1:1:6 0,90 387,6 0 387,6 2325,6 697,7

C50 V50 1:3 0,95 0 590,8 295,4 1772,5 561,3

C60 V40 1:3 1,00 0 578,7 347,2 1736,1 578,7

C75 V25 1:3 1,10 0 556,2 417,1 1668,5 611,8

C85 V15 1:3 1,15 0 545,4 463,6 1636,2 627,2



No estado fresco foram determinadas as seguintes propriedades das argamassas: capacidade de reteno de gua de

acordo com a EN 1015-8:1999 [10], massa volmica conforme a EN 1015-6:1999 [11] e consistncia pelo mtodo de

penetrao de acordo com a norma EN 1015-4:1998 [12].

Para o estudo reolgico das argamassas foi tambm utilizado o remetro Viskomat NT. Neste estudo adotou-se o perfil

step, dado a maior heterogeneidade do material. Neste perfil a velocidade de rotao aumenta de 20 em 20 rpm, passando de um valor inicial de zero a 160 rpm e invertendo em seguida o percurso. Este perfil permite traar curvas

ascendentes e descendentes (torque x velocidade) e identificar eventuais magnitudes tixotrpicas das argamassas atravs

das reas de histerese, formadas por essas curvas. Os pares de valores da curva descendente so utilizados na

determinao da tenso de cedncia e da viscosidade plstica relativas.

Corpos de prova prismticos de 40 x 40 x160 mm foram moldados para a determinao nas idades de 28 e 63 dias da

resistncia flexo e compresso em conformidade com a norma EN 1015-11:1999 [13] e para a determinao da

absoro de gua por capilaridade segundo a norma EN 1015-18:2002 [14].

3. RESULTADOS E DISCUSSO

3.1. Comportamento reolgico das pastas

A tabela 3 resume os valores obtidos para as pastas de cal hidratada e p de vidro pelo modelo de Bingham, descrito

pela equao da reta T=g + hV, onde T o torque em N.mm, g a tenso de cedncia relativa em N.mm, h a

viscosidade plstica relativa em N.mm.min e V a velocidade em rpm. Verifica-se que a tenso de cedncia relativa

aumenta com a diminuio do p de vidro. Como a quantidade de gua nas pastas constante, conclui-se que a maior

finura da cal juntamente com o carater impermevel do vidro tenham efeitos significantes no aumento da tenso de

cedncia, bem como no aumento da viscosidade plstica ainda que neste parmetro esse efeito seja menor. Pode-se

prever destes resultados que do ponto de vista da trabalhabilidade de argamassas a pasta C50V50 seja a mais favorvel.

Tabela 3. Equaes do modelo de Bingham

Pastas T= g + hV R2

C50V50 T = 8,5 + 0,088V 0,845

C60V40 T = 23,6 + 0,211V 0,977

C75V25 T = 61,8 + 0,308V 0,977

C85V15 T = 109,2 + 0,283V 0,736

Observou-se tambm que as pastas possuem um comportamento tixotrpico, tal como se exemplifica na figura 1, onde

uma histerese criada pelas curvas ascendentes e descendentes, caracteriza justamente a tixotropia das pastas. Embora a

medida da rea envolvida pela histerese possa ser um indicador do nvel de tixotropia, neste estudo optou-se apenas em

verificar a caracterstica tixotrpica como condio de que argamassas governadas por estes tipos de pastas tendem se

reconstruir aps as deformaes decorrentes do trabalho de regularizao e desempeno de maneira a assegurar coeso e

evitar segregao.

Figura 1. Torque vs. velocidade para a pasta C60V40



3.2. Difrao de raios X DRX das pastas

Aps observar os grficos obtidos pela difrao de raio x, pode-se concluir que existem 3 componentes principais s

pastas de cal/vidro, portlandite Ca(OH)2, calcite CaCO3 e silcio SiO2. A figura 2 exemplifica a configurao tpica da

intensidade dos componentes registados aos 28 e 63 dias de idade. Verificou-se que a calcite o composto

predominante em todas as amostras para todas as idades indicando que a reao de carbonatao superou a existncia de

uma reao pozolnica. Por outro lado, o aumento da substituio de cal por vidro foi responsvel pela diminuio da

portlandite acompanhada por um aumento da calcite. Isto deve-se variao do grau de ocorrncia da reao pozolnica

que maior onde se detecta menores quantidades de portlandite para reagir. Pode constatar-se que mesmo aos 63 dias

todas as amostras apresentam portlandite, isto significa que nenhumas das amostras apresentam concludas as reaes

pozolnicas.

Figura 2. Difratogramas da pasta C50 V50 aos 28 dias (esquerda) e 63 dias (a direita)

3.3. Anlise termogravimtrica ATG das pastas

A anlise termogravimtrica serve de complemento anlise de DRX, onde possvel identificar e quantificar produtos

volteis relacionados com a presena de determinados compostos caractersticos das argamassas de cal, neste caso a

presena de portlandite livre e de carbonatos. De acordo com Taylor [15] a decomposio do hidrxido de clcio

(desidratao da portlandite), ou seja a perda de gua associada ao hidrxido de clcio ocorre entre 425C a 550C.

Quando ocorre a diminuio do pico neste intervalo de temperatura, a constatao da atividade pozolnica verificada,

representando assim, o consumo de hidrxido de clcio. A figura 3 ilustra a diminuio do pico para a pasta C50V50. A

outra reao ocorre entre os 600C e os 800C a reao de descarbonatao, onde existe libertao de CO2 por parte do

carbonato de clcio. Verificou-se tambm que com o aumento de cal nas argamassas, as perdas devido desidroxilao e

a descarbonatao aos 28 dias so reduzidas, sendo que estas perdas so maiores no caso da desidroxilao. O mesmo

no se verifica aos 63 dias, onde as perdas por descarbonatao so superiores.

Figura 3. ATG da pasta C50 V50 aos 28 dias ( esquerda) e aos 63 dias ( direita)



Pelo DRX e pelo ATG pode-se estimar que a pasta C50 V50 tem maior potencial para desenvolver reao pozolnica

uma vez que apresenta a menor quantidade de portlandite, o pode indicar combinaes no reveladas [16].

3.4. Argamassas no estado fresco

A tabela 4 resume os resultados das propriedades das argamassas no estado fresco. Observa-se que as consistncias por

espalhamento so aquelas desejadas semelhantes ao da argamassa de referncia, ou seja 180 10mm. Os resultados

obtidos pelo mtodo de penetrao observa-se que os resultados so diretamente proporcionais as variaes obtidas pelo

dimetro de espalhamento. Percebe-se que o valor de penetrao cresce com o aumento do teor de cal na argamassa.

Tabela 4. Determinao da consistncia na mesa de espalhamento

Argamassa

Consistncia

mesa de espalhamento

(mm)

Consistncia

por penetrao

(mm)

Reteno de gua

(%)

Massa Volmica

(kg/m3)

Mdia DP Mdia DV Media DP

Referncia 180 0 7,0 1,0 88,14 0,20 2024,3

C50 V50 176,7 2,9 4,0 1,0 83,04 0,51 2040,8

C60 V40 177,3 2,5 4,7 0,6 83,69 0,30 2021,7

C75 V25 180,7 1,2 6,0 2,6 83,30 0,99 1987,8

C85 V15 181,0 1,0 7,3 1,2 84,72 0,16 1962,3

As argamassas apresentam uma reteno de gua elevada, o que significa que quando aplicadas em condies

ambientais adversas tem um bom comportamento. Verifica-se ainda que, uma tendncia do aumento da reteno de

gua com o acrscimo de cal n argamassa. Comparativamente argamassa de referncia que possui uma maior reteno

de gua, a incorporao do p de vidro tem influncia relevante na medida em que a rea especfica da mistura

diminuda, diminuindo portanto a rea de molhagem. Como era esperado, pode-se verificar na tabela 5 que a massa

volmica diminui com o acrscimo de cal hidratada.

3.4.1. Propriedades reolgicas das argamassas

Diferentemente do que se observou nas pastas, as argamassas C50V50 e C60V40 apresentaram um comportamento

reoptico. Tal como se exemplifica na figura 4, a curva ascendente de torque x velocidade das demais argamassas est

abaixo da curva descendente. Neste caso, a argamassa se reconstri muito mais rapidamente do que se destri. O

comportamento caracterizado por um acrscimo na viscosidade com o aumento da taxa de deformao. A viscosidade

das argamassas est relacionada com o teor de gua e com a dimenso e origem mineralgica dos agregados. O

comportamento reoptico dos materiais raro de ser presenciado em ensaios de reologia, mas tal comportamento j tem

sido constatado no caso do uso de argamassas com cal [16]. A explicao de maior adeso entre as partculas dos

materiais componentes das argamassas aqui estudadas merecem maior considerao, fato que neste estudo no foi

possvel elucidar. No obstante, verificou-se que o aumento do teor de vidro na composio das pastas alterou o

comportamento reolgico das argamassas.

Figura 4. Torque em funo da velocidade de ensaio para argamassa de C50 V50



Observando os valores da tabela 5, pode-se verificar que as argamassas de cal/vidro possuem tenses de cedncia

superiores a argamassa de referncia e viscosidade plstica relativa menores nos casos de reduo e teor de vidro a

partir de 40% (C60V40). Outra caracterstica das argamassas com vidro a fluidificao das argamassas C60V40 e

C75V25 onde o sinal negativo precede os valores de viscosidade. Tambm pode-se dizer que a viscosidade diminui

com a reduo da incorporao do p de vidro. Fato explicado pela maior rea especfica da cal em relao ao p de

vidro que se considera impermevel.

Tabela 5. Equaes do modelo de Bingham

Argamassas T= g + hV R2

Referencia T = 97.67 + 0,13V 0,71

C50V50 T = 105.44 + 0,29V 0,76

C60V40 T = 137.08 - 0,06V 0,75

C75V25 T = 112.24 - 0,07V 0,63

C85V15 T = 103.5 + 0,01V 0,42

3.5. Argamassas no estado endurecido

3.5.1. Resistncia flexo e compresso

Verifica-se na figura 5 que as argamassas com 28 dias, com percentagem de substituio de cal/vidro apresentam

valores inferiores comparativamente argamassa de referncia. Porm, entre as argamassas com incorporao de vidro

no h diferenas significativas das resistncias flexo. Verifica-se tambm que aos 63 dias as argamassas de C60V40

e C75V25 apresentam resultados significativamente inferiores argamassa de referncia. A evoluo da resistncia

flexo nessas argamassas foi da ordem 60 a 20% em funo do aumento de cal hidratada.

Figura 5. Resistncia flexo aos 28 e 63 dias

A figura 6 apresenta os resultados de resistncia compresso, onde se verifica que argamassa de referncia a que

atingiu maior valor tanto nas idades de 28 como 63 dias. Aos 28 dias a resistncia compresso diminui com o aumento

da incorporao de p de vidro. Aos 28 dias as diferenas so significativas entre as argamassas C50V50 e as demais

argamassas base de cal e vidro. A argamassa C85V15 se assemelha argamassa C60V40. O valor 9% superior da

argamassa C85V15 em relao C75V25 concebvel para a variao intrnseca do mtodo e dos materiais. Aos 63

dias a argamassa C50V50 aproxima-se do valor de resistncia compresso da argamassa de referncia, tendo resultado

num aumento de cerca de 55% em relao ao obtido aos 28 dias. Note-se que a argamassa de referncia apenas evolui

em cerca de 10%. Comparativamente aos resultados obtidos nas idades de 28 e 63 dias verifica-se que existe um

aumento de resistncia compresso para todas as argamassas com vidro.



Figura 6. Resistncia compresso aos 28 e 63 dias

3.5.2. Absoro de gua por capilaridade

A determinao da absoro de gua por capilaridade permite conhecer a suscetibilidade das argamassas face aos

fenmenos de transporte de humidade e pode ser utilizado como um parmetro de durabilidade.

Figura 7. Coeficiente de absoro capilar aos 28 e 63 dias

Pela figura 7, observa-se que a argamassa de referncia apresenta um coeficiente de absoro de gua semelhante ao das

argamassas C50V50 e C60V40. Os menores valores do coeficiente de capilaridade aos 28 dias foram obtidos pelas

argamassas C75V25 e C85V15, que alis apresentam valores semelhantes entre si. Relativamente aos resultados obtidos

aos 63 dias, observa-se que o coeficiente de capilaridade das argamassas de referncia, da C50V50 e C60V40

continuam semelhantes. Verifica-se tambm que a argamassa C75V25 continua a ter um coeficiente inferior ao da

argamassa de referncia. Em comparao aos ensaios realizados a 28 e 63 dias, pode-se observar que os valores no

diferem muito, com exceo das argamassas C75V25 e C85 V15 que apresentaram um aumento do coeficiente de

absoro aos 63 dias na ordem de 30% e 80% respetivamente. Os coeficientes de capilaridade indicam que as

argamassas de uma maneira geral possuem uma muito fraca capilaridade.

4. CONCLUSES

Neste estudo pode-se concluir que o aumento dos finos e a impermeabilidade do vidro responsvel pelo aumento da

tenso de cedncia e da viscosidade da pasta cal hidratada/vidro. Verificou-se, atravs do DRX das pastas, que o

aumento da substituio de cal por vidro diminui a portlandite e aumenta a calcite. Isto pode ser devido variao do

grau de ocorrncia da reao pozolnica que maior onde se deteta menores quantidades de portlandite por reagir. A

pasta C50V50 a que apresenta menores picos de intensidade de portlandite comparativamente as outras pastas. Na

anlise pelo ATG verificou-se tambm que o aumento de cal nas argamassas diminui as perdas devidas a desidroxilao

e a descarbonatao aos 28 dias, sendo que as perdas por desidroxilao so maiores que as perdas por descarbonatao.



Para a pasta C50V50 a percentagem de perda de massa devido a desidratao da portlandite superior em relao as

demais pastas, o mesmo acontece para a descarbonatao da calcite. Na fase pasta, a composio C50V50 revelou-se

ser a tima.

As argamassas de cal/vidro apresentaram tenses de cedncia superiores argamassa de referncia e viscosidade

plstica relativa menores nos casos de reduo do teor de vidro. Outra caracterstica das argamassas com vidro a sua

fluidificao (C60V40 e C75V25). Relativamente aos ensaios mecnicos as argamassas com incorporao de vidro

apresentaram valores muito prximos aos de referncia. A argamassa C50V50 apresentou valores de resistncia

compresso superiores s demais argamassas binrias nas idades ensaiadas. Os coeficientes de capilaridade das

argamassas so semelhantes e indicam uma muito fraca capilaridade.

5. REFERNCIAS

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[11] EN 1015-6:1998, Methods of test for mortar for masonry Part 6: Determination of bulk density of fresh mortar. ECS, Brussels, Belgium

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