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UFOP - CETEC - UEMG

REDEMATREDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS

UFOP – CETEC – UEMG

Tese de Doutorado

"Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos intertravados”

Autor: Carolina Braccini Freire Orientador: Prof. Fernando Soares Lameiras

Julho de 2012

UFOP - CETEC - UEMG

REDEMATREDE TEMÁTICA EM ENGENHARIA DE MATERIAIS

UFOP – CETEC – UEMG

Carolina Braccini Freire

“Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos intertravados”

Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia de Materiais da

REDEMAT, como parte integrante dos requisitos

para a obtenção do título de Doutor em Engenharia

de Materiais.

Área de concentração: Processos de Fabricação

Orientador: Prof. Fernando Soares Lameiras

Ouro Preto, julho de 2012.

Catalogação: [email protected]

F866u Freire, Carolina Braccini. Utilização de resíduos da exploração do itabirito em pavimentos

intertravados [manuscrito] / Carolina Braccini Freire – 2012. xxiii, 189 f.: il. color.; grafs.; tabs.; mapas. Orientador: Prof. Dr. Fernando Soares Lameiras.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola de Minas. Rede Temática em Engenharia de Materiais.

Área de concentração: Processos de Fabricação.

1. Itabirito - Exploração - Teses. 2. Minas e mineração - Resíduos - Teses. 3. Cimentação - Teses. 4. Blocos intertravados - Teses. 5. Pavimentação - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto. II. Título.

CDU: 693.7:622.7

i

OFEREÇO

À minha mãe Dora. “Eu sei que vou te amar. Por toda minha vida, eu vou te amar (...) Desesperadamente, eu sei que vou te amar”. (Vinícius de Moraes) Aos meus irmãos, Waguinho e Felipe, amigos de verdade, sempre presentes. Ao meu amor Vinícius, por fazer os dias ficarem mais leves, pela companhia divina, por me ensinar tanto... Hoje eu sou muito melhor, graças a você!!!

Dedico esse trabalho e toda minha realização profissional ao meu pai querido Wagner Freire.

Amor eterno e incondicional.

ii

AGRADECIMENTOS

Ao orientador Prof. Dr. Fernando Lameiras, pela confiança depositada para realização deste

valioso presente, pelo apoio e pela disponibilidade constante. Registro aqui os meus mais

sinceros agradecimentos.

À Dra. Clédola Cássia, pela coorientação, amizade e incentivo sempre demonstrados.

Aos colegas de trabalho e amigos Paulo Henrique, Shubert e Valéria, por todo o apoio

prestado durante o desenvolvimento desse trabalho, pela amizade e dedicação.

Ao pessoal do LABCIM (Laboratório de Cimentação) do CDTN, Adair, Donizete, Judite,

Juscelino e Sandro, pela disponibilidade na realização dos ensaios de cimentação, pela força

(em todos os sentidos) e pelo carinho.

Aos alunos da iniciação científica do SEGRE/CDTN, Marina Duarte, Marina Lucas e

Glaucimar, pelo auxílio na realização de ensaios.

Ao José Aury de Aquino, José Donato de Souza, Waldeir Estevão de Paula Jr do CDTN, pelo

apoio na preparação e caracterização do resíduo.

Ao Luis Carlos da Silva do CDTN, pelas análises de Absorção Atômica e Fluorescência de

Raios X.

Aos técnicos do Laboratório de Microscopia Eletrônica e Microanálises (Consórcio Física-

Quimica-Geologia/UFMG - CDTN/CNEN) pela realização de ensaios.

À Maria Ângela de Menezes do Serviço de Química e Radioquímica, SERTA/CDTN, pelas

análises por Ativação Neutrônica.

Aos técnicos do Laboratório do Núcleo de Combustível NUCCOM/CDTN, pelas análises de

Infravermelho.

Ao Dr. Jarbas Magalhães Resende do Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear de Alta

Resolução LAREMAR/UFMG, pelas análises de Ressonância Magnética Nuclear.

Ao Prof. Marcus Valadares, por se dispor nas correções do abstract.

À coordenação e aos professores do Programa de Pós Graduação da REDEMAT, pela

disponibilidade e oportunidade oferecida.

Aos amigos e companheiros da pós-graduação da REDEMAT.

iii

Ao CDTN pela disponibilização de toda sua infraestrutura.

À Capes, pela bolsa e financiamentos concedidos.

À FUNDEP e à FAPEMIG pelo apoio financeiro ao projeto.

À SAMARCO pela disponibilização de amostras e informações.

A todos os pesquisadores e funcionários do CDTN, que direta ou indiretamente contribuíram

para realização deste trabalho.

A todo pessoal do SEGRE/CDTN, por serem minha segunda família e por todos os momentos

de descontração e alegria que passamos juntos.

Enfim, agradeço a Deus, pela saúde, pela superação, pela família que tenho, pela paciência e

pela força adquiridas, durante todo o percurso desta jornada.

iv

SUMÁRIO

ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................... viii

ÍNDICE DE TABELAS ....................................................................................................... xv

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ..........................................................................xix

RESUMO ............................................................................................................................xxi

ABSTRACT ..................................................................................................................... xxiii

1 INTRODUÇÃO ..............................................................................................................1

1.1 Problema da Pesquisa ...............................................................................................1

1.2 Relevância do Trabalho ............................................................................................2

2 OBJETIVOS ...................................................................................................................3

2.1 Objetivo Geral ..........................................................................................................3

2.2 Objetivos Específicos ...............................................................................................3

3 REFERENCIAL TEÓRICO ...........................................................................................4

3.1 Economia Mineral Brasileira ....................................................................................4

3.2 Minério de Itabirito ..................................................................................................5

3.2.1 Processo de exploração do Itabirito ...................................................................6

3.2.2 Geração de resíduo arenoso ...............................................................................9

3.3 Extração de areia .................................................................................................... 10

3.3.1 Extração da areia de rio para construção civil - Impactos ................................. 10

3.3.2 A extração da areia de rio em Belo Horizonte .................................................. 12

3.4 Resíduo: De problema a oportunidade .................................................................... 14

3.5 Argamassa .............................................................................................................. 15

3.6 Composição da Argamassa ..................................................................................... 16

3.6.1 Agregado ........................................................................................................ 16

3.6.2 Matriz (Pasta de Cimento) ............................................................................... 17

3.7 Aditivos Superplastificantes ................................................................................... 22

3.8 Pavimento intertravado ........................................................................................... 24

3.9 Planejamento Fatorial de Experimentos .................................................................. 27

3.9.1 Planejamento dos Experimentos ...................................................................... 28

3.9.2 Cálculo e Análise dos Efeitos .......................................................................... 28

3.9.3 ANOVA (Analysis of Variance) ...................................................................... 29

3.9.4 Teste t de Student ............................................................................................ 31

3.9.5 Testes não paramétricos .................................................................................. 34

v

4 MATERIAIS E MÉTODOS ......................................................................................... 38

4.1 Estrutura Metodológica .......................................................................................... 38

4.2 Materiais ................................................................................................................ 40

4.3 Equipamentos/Instrumentos.................................................................................... 41

4.4 Métodos - Referencial Teórico ............................................................................... 42

4.4.1 Classificação de Resíduos ............................................................................... 42

4.4.2 Análise Granulométrica ................................................................................... 44

4.4.3 Determinação da Absorção de Água ................................................................ 45

4.4.4 Determinação da Massa específica .................................................................. 47

4.4.5 Determinação da Massa Unitária ..................................................................... 48

4.4.6 Determinação do Coeficiente de Inchamento ................................................... 49

4.4.7 Difração de raios X ......................................................................................... 51

4.4.8 Análise por Ativação Neutrônica ..................................................................... 52

4.4.9 Microscopia Eletrônica de Varredura e Microsonda EDS ................................ 53

4.5 Cimentação ............................................................................................................ 53

4.5.1 Viscosidade da argamassa fresca ..................................................................... 54

4.5.2 Tempo de pega da argamassa fresca ................................................................ 55

4.5.3 Índice de vazios da argamassa endurecida ....................................................... 55

4.5.4 Ensaio de Resistência à Compressão ............................................................... 56

4.6 Caracterização dos Superplastificantes - SP ............................................................ 57

4.6.1 Caracterização físico-química dos aditivos ...................................................... 57

4.6.2 Composição química ....................................................................................... 58

4.6.3 Caracterização estrutural ................................................................................. 58

5 PARTE EXPERIMENTAL .......................................................................................... 60

5.1 Extrato Lixiviados .................................................................................................. 61

5.2 Solubilização do resíduo ......................................................................................... 61

5.3 Granulometria ........................................................................................................ 62

5.4 Absorção de Água .................................................................................................. 62

5.5 Massa específica..................................................................................................... 62

5.6 Massa unitária ........................................................................................................ 62

5.7 Coeficiente de Inchamento ..................................................................................... 63

5.8 Difração de Raios X ............................................................................................... 63

5.9 Análise por Ativação Neutrônica ............................................................................ 63

vi

5.10 Microscopia de Varredura Eletrônica e Microsonda EDS .................................... 64

5.11 Cimentação ......................................................................................................... 65

5.11.1 Planejamento dos Experimentos ...................................................................... 65

5.11.2 Preparação das argamassas e dos corpos de prova ........................................... 68

5.11.3 Ensaios nas argamassas frescas e endurecidas ................................................. 70

5.12 Caracterização dos Superplastificantes - SP ........................................................ 74

5.12.1 Caracterização físico-química .......................................................................... 74

5.12.2 Composição química ....................................................................................... 75

5.12.3 Caracterização estrutural ................................................................................. 75

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO .................................................................................. 76

6.1 RESÍDUO ARENOSO – Classificação................................................................... 76

6.2 RESÍDUO ARENOSO – Caracterização ................................................................ 78

6.2.1 Granulometria ................................................................................................. 78

6.2.2 Absorção de água ............................................................................................ 81

6.2.3 Massa Específica ............................................................................................. 81

6.2.4 Massa Unitária ................................................................................................ 81

6.2.5 Coeficiente de Inchamento .............................................................................. 82

6.2.6 Difração de raios X ......................................................................................... 83

6.2.7 Análise por Ativação Neutrônica ..................................................................... 85

6.2.8 MEV e EDS .................................................................................................... 87

6.3 Cimentação ............................................................................................................ 88

6.3.1 Argamassas frescas ......................................................................................... 88

6.3.2 Argamassas Endurecidas ................................................................................. 97

6.4 Testes de Reprodutibilidade.................................................................................. 128

6.5 Caracterização dos Superplastificantes - SP .......................................................... 133

6.5.1 Caracterização físico-química ........................................................................ 133

6.5.2 Composição Química .................................................................................... 134

6.5.3 Caracterização Estrutural ............................................................................... 135

7 CONCLUSÕES .......................................................................................................... 140

8 PROPOSTAS FUTURAS ........................................................................................... 145

9 PUBLICAÇÕES TÉCNICAS E CIENTÍFICAS ......................................................... 146

10 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 148

11 ANEXO A .................................................................................................................. 165

vii

12 ANEXO B .................................................................................................................. 166

viii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 3-1 - Foto de uma amostra de rocha itabirito. ...............................................................6

Figura 3-2 – Processo de flotação em um tanque. ...................................................................8

Figura 3-3 - Barragem de deposição de resíduos da mineração: (a) barragem e (b) mina. ...... 10

Figura 3-4 - Foto satélite mostrando o local e o impacto ambiental onde se extrai areia ao

longo do Rio Macacos, no município de Fortuna de Minas. .................................................. 13

Figura 3-5 - Comparação das distâncias entre Belo Horizonte, as áreas extratoras de areia de

rio (retângulos) e a barragem da Samarco (círculo). .............................................................. 14

Figura 3-6 - Produtos de hidratação do cimento: a) cristais de etringita; b) cristais de

monossulfato de cálcio. ........................................................................................................ 17

Figura 3-7 - Variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento dos blocos

intertravados. ........................................................................................................................ 25

Figura 3-8 - Movimentos de deslocamento individual dos blocos, mostrando como o

intertravamento funciona. ..................................................................................................... 26

Figura 4-1 - Estrutura metodológica dos ensaios e análises de caracterização do resíduo, bem

como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas. ................................... 38

Figura 4-2 - Estrutura metodológica das análises de caracterização dos superplastificantes,

bem como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas com SP................ 39

Figura 4-3 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial dos ensaios realizados nas

argamassas confeccionadas com pigmento. ........................................................................... 39

Figura 4-4 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial para o ensaio de

reprodutibilidade laboratório x planta piloto. ........................................................................ 40

Figura 4-5 - Gráfico coeficiente de inchamento versus umidade, em que ponto A é o

coeficiente máximo, o ponto B é o coeficiente para a umidade crítica e o ponto C é a umidade

crítica (ABNT, 2009). ........................................................................................................... 50

Figura 4-6 – Interferência entre raios X em nível planar. ...................................................... 52

Figura 5-1 - Aspectos da homogeneização da amostra de resíduo. ........................................ 60

Figura 5-2 - Aspectos da preparação e moldagem dos corpos de prova. ................................ 68

Figura 5-3 - Aspectos da preparação da argamassa e confecção dos blocos intertravados em

escala piloto. ........................................................................................................................ 69

Figura 5-4 - Água de lavagem da betoneira sendo armazenada. ............................................ 70

Figura 5-5 - Viscosímetro digital marca Brookfield, modelo RVT, utilizado no ensaio de

viscosidade. .......................................................................................................................... 71

ix

Figura 5-6 - Aparelho de tempo de pega utilizado no ensaio. ................................................ 72

Figura 5-7 - Ensaio de resistência à compressão. .................................................................. 73

Figura 5-8 - Corpos de prova. ............................................................................................... 73

Figura 5-9 - Blocos intertravados e ensaio de resistência à compressão nos blocos. .............. 74

Figura 6-1 - Porcentagem da massa retida do resíduo em cada peneira. ................................. 79

Figura 6-2 - Porcentagem da massa retida do resíduo e da areia natural em cada peneira. ..... 80

Figura 6-3 - Curva de Inchamento do resíduo de exploração do itabirito. .............................. 82

Figura 6-4 - Difratograma dos resíduos na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de hematita e quartzo para comparação. .................................................................... 83

Figura 6-5 - Difratograma das frações do resíduo que ficaram retidas nas peneiras com

abertura igual maior que 0,149mm (100#) na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de quartzo para comparação. ..................................................................................... 84

Figura 6-6 - Difratograma das frações que ficaram retidas nas peneiras com abertura igual

menor que 0,105mm (150#) na parte superior; na parte inferior difratograma padrão de

hematita para comparação. ................................................................................................... 84

Figura 6-7 - Difratograma da areia comum na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de quartzo e caulinita para comparação. .................................................................... 85

Figura 6-8 - Micrografia do resíduo arenoso com aumento de (a) 35 vezes e (b) 140 vezes. .. 87

Figura 6-9 - EDS dos grãos do resíduo arenoso. .................................................................... 87

Figura 6-10 - Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a

resposta “densidade da pasta”. .............................................................................................. 89

Figura 6-11 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c

para a resposta “densidade da pasta”. .................................................................................... 90

Figura 6-12 - Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação

da ANOVA. ......................................................................................................................... 91

Figura 6-13 – Gráfico de Intervalos e Curva Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta

“viscosidade”. ...................................................................................................................... 92

Figura 6-14 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,

para a resposta “viscosidade”. ............................................................................................... 93

Figura 6-15 - Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da

ANOVA. .............................................................................................................................. 94

Figura 6-16 - Gráfico em cubo para a resposta “tempo de pega”. .......................................... 95

Figura 6-17 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”. ..................... 96

x


resposta “índice de vazios”. .................................................................................................. 99


para a resposta “índice de vazios”. ........................................................................................ 99

Figura 6-20 - Gráficos dos Efeitos Principais para a resposta “índice de vazios”. .................. 99

Figura 6-21 - Gráficos de Resíduos dos dados do índice de vazios para análise e validação da

ANOVA. ............................................................................................................................ 100


resposta “densidade do produto aos 28 dias”. ...................................................................... 103

Figura 6-23 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto aos 28

dias”. .................................................................................................................................. 103


para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”. ........................................................... 104

Figura 6-25 - Gráficos de resíduos dos dados da densidade do produto aos 28 dias para análise

e validação da ANOVA. ..................................................................................................... 104

Figura 6-26 - Densidades do produto, em diferentes idades, para os oito experimentos. ...... 106

Figura 6-27 - Gráfico de Intervalo e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta

“Resistência à Compressão aos 7 dias”. .............................................................................. 107

Figura 6-28 - Gráficos de resíduos dos dados da resistência à compressão aos 7 dias para

análise e validação da ANOVA. ......................................................................................... 107


para a resposta “resistência à compressão aos 7 dias”. ........................................................ 108


resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. ................................................................. 109

Figura 6-31 - Gráfico de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,

para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. ....................................................... 111



Figura 6-33 - Resistência à compressão dos corpos de prova, em diferentes idades, para os

oito experimentos. .............................................................................................................. 112

Figura 6-34 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de SP e

concentração para a resposta “viscosidade”. ....................................................................... 116

xi


concentração para a resposta “densidade da pasta”.............................................................. 117


concentração para a resposta “tempo de paga”. ................................................................... 117


concentração para a resposta “densidade do produto”. ........................................................ 118


concentração para a resposta “resistência à compressão, aos 28 dias”. ................................ 119

Figura 6-39 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e




Figura 6-41 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”. ................... 122


concentração para a resposta “tempo de pega”. ................................................................... 123

Figura 6-43 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto”. ........ 124




concentração para a resposta “resistência à compressão”. ................................................... 125


concentração para a resposta “índice de vazios”. ................................................................. 127

Figura 6-47 – Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores tipo de pigmento e






Figura 6-50 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “resistência à compressão aos 28

dias”. .................................................................................................................................. 132


concentração para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. ................................. 132

Figura 6-52 – Estrutura química de um superplastificante de policarboxilato. ..................... 134

xii

Figura 6-53 – Espectros de Infravermelho sobrepostos referentes aos aditivos SP 5700, em

preto, e SP 20HE, em vermelho. ......................................................................................... 136

Figura 6-54 - Espectro de 13C para o superplastificante 20HE. ............................................ 137

Figura 6-55 - Espectro de 13C para o superplastificante 5700. ............................................. 137

Figura 6-56 - Espectro de 1H para o superplastificante 20HE. ............................................. 138

Figura 6-57 - Espectro de 1H para o superplastificante 5700 ............................................... 138

Figura 12-1 – Gráfico de Intervalos e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a

resposta “densidade do produto aos 90 dias”. ...................................................................... 166

Figura 12-2 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto aos 90 dias para



resposta “densidade do produto aos 150 dias”. .................................................................... 167








resposta “resistência à compressão aos 90 dias”. ................................................................. 169

Figura 12-8 – Gráficos de Resíduos dos dados da resistência à compressão aos 90 dias para





análise e validação da ANOVA .......................................................................................... 170




análise e validação da ANOVA .......................................................................................... 171

Figura 12-13 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “viscosidade”

para análise e validação da ANOVA. .................................................................................. 173

xiii

Figura 12-14 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade da

pasta” para análise e validação da ANOVA. ....................................................................... 174

Figura 12-15 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “densidade do

produto” para análise e validação da ANOVA. ................................................................... 175

Figura 12-16 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “RC aos 28 dias”





pasta” para análise e validação da ANOVA. ....................................................................... 179





Figura 12-21 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “índice de vazios”



resposta “viscosidade”. ....................................................................................................... 184

Figura 12-23 – Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da

ANOVA. ............................................................................................................................ 184


resposta “densidade da pasta”. ............................................................................................ 185

Figura 12-25 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação

da ANOVA. ....................................................................................................................... 185


resposta “densidade do produto”. ........................................................................................ 186

Figura 12-27 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto para análise e

validação da ANOVA. ........................................................................................................ 186


resposta “RC dos cp aos 28 dias”. ....................................................................................... 187

Figura 12-29 – Gráficos de Resíduos dos dados da RC dos cp aos 28 dias para análise e

validação da ANOVA. ........................................................................................................ 187

xiv


resposta “RC de blocos aos 28 dias”. .................................................................................. 188


resposta “RC dos blocos aos 28 dias”. ................................................................................ 189

xv

ÍNDICE DE TABELAS

Tabela 4-1 - Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo (ABNT, 2003). ...... 45

Tabela 4-2 - Dimensões do recipiente paralelepípedico (ABNT, 2006). ................................ 48

Tabela 5-1 - Formulações das argamassas com resíduo seguindo planejamento fatorial 23. ... 66

Tabela 5-2 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com superplastificante, em que a

concentração é com base na massa de cimento. ..................................................................... 66

Tabela 5-3 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com pigmento, em que a concentração é

com base na massa de cimento.............................................................................................. 67

Tabela 5-4 - Planejamento fatorial 22 para o ensaio de reprodutibilidade laboratório x planta

piloto .................................................................................................................................... 67

Tabela 6-1 - Resultado do ensaio de lixiviação do resíduo segundo a norma ABNT NBR

10005 ................................................................................................................................... 76

Tabela 6-2 - Resultado do ensaio de solubilização segundo a norma ABNT NBR 10006. ..... 77

Tabela 6-3 - Composição granulométrica do resíduo. ........................................................... 78

Tabela 6-4 - Composição granulométrica da areia natural. .................................................... 80

Tabela 6-5 - Resultados da Análise por Ativação Neutrônica do resíduo arenoso e da areia

comum, em mg.kg-1. ............................................................................................................. 86

Tabela 6-6 - Porcentagem em massa dos elementos analisados (%m/m) por EDS no resíduo

arenoso. ................................................................................................................................ 88

Tabela 6-7 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos da densidade, viscosidade e tempo de

pega para as argamassas frescas. ........................................................................................... 89

Tabela 6-8 - Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ............................... 91

Tabela 6-9 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “cimento” para a resposta “viscosidade”. ....... 94

Tabela 6-10 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “traço” para a resposta “viscosidade”. .......... 94

Tabela 6-11 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “a/c” para a resposta “viscosidade”. ............. 95

Tabela 6-12 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – cimento CP V e CP II – para a

resposta “tempo de pega”. .................................................................................................... 96

Tabela 6-13 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – traço 1:2 e 1:2,5 – para a

resposta “tempo de pega”. .................................................................................................... 97

Tabela 6-14 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos para o índice de vazios das

argamassas endurecidas. ....................................................................................................... 98

Tabela 6-15 - Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”. ............................... 100

xvi

Tabela 6-16 - Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de

Tukey. ................................................................................................................................ 102

Tabela 6-17 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a densidade do produto. ......... 102

Tabela 6-18 - Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”...... 105

Tabela 6-19 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a resistência à compressão das

argamassas endurecidas. ..................................................................................................... 106

Tabela 6-20 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 7 dias”. .................................. 108

Tabela 6-21 - Análise da Variância para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”. 110

Tabela 6-22 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP II –

para a resposta “resistência à compressão”. ......................................................................... 113

Tabela 6-23 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP V –

para a resposta “resistência à compressão”. ......................................................................... 114

Tabela 6-24 - Teste t na comparação de dois grupos independentes – CP II e CP V – para a

resposta “resistência à compressão aos 7 dias”. ................................................................... 114

Tabela 6-25 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos das argamassas frescas e endurecidas

ou produto, dos ensaios com superplastificantes. ................................................................ 115


ou produto, dos ensaios com pigmento. .............................................................................. 120

Tabela 6-27 - Aspectos e especificações da forma de polipropileno e do produto obtido. .... 128


ou produto, dos ensaios de reprodutibilidade. ..................................................................... 129

Tabela 6-29 – Caracterização físico-química dos SP ........................................................... 133

Tabela 6-30 – Composição química quantitativa e qualitativa dos SP. ................................ 135

Tabela 12-1 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 90 dias”. .... 167

Tabela 12-2 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 150 dias”. .. 168

Tabela 12-3 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 300 dias”. .. 169

Tabela 12-4 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 90 dias”. ................................ 170

Tabela 12-5 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 150 dias”. .............................. 171


Tabela 12-7 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de

Tukey (∆ = 7,45). ............................................................................................................... 172

Tabela 12-8 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de

Tukey (∆ = 8,80). ............................................................................................................... 172

xvii

Tabela 12-9 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de SP” para a resposta “viscosidade”.

........................................................................................................................................... 173

Tabela 12-10 – Teste de Krukal –Wallis do fator “concentração” para a resposta

“viscosidade”. .................................................................................................................... 173

Tabela 12-11 – Teste de Mann-Whiteny do fator “concentração” para a resposta

“viscosidade”. .................................................................................................................... 174

Tabela 12-12 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”. ........................ 174

Tabela 12-13 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– para a

resposta “tempo de pega”. .................................................................................................. 175

Tabela 12-14 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”. .................... 175

Tabela 12-15 - Teste t na comparação de dois grupos pareados –concentração de 0,3% e 0,9%

dos SP, para a resposta “densidade do produto”. ................................................................. 176

Tabela 12-16 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– na

concentração de 0,9%, para a resposta “densidade do produto”. .......................................... 176


concentração de 0,3%, para a resposta “densidade do produto”. .......................................... 176

Tabela 12-18 - Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”. ............................... 177

Tabela 12-19 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE (0,9%) e SP 5700

(0,3%) – para a resposta “RC aos 28 dias”. ......................................................................... 177

Tabela 12-20 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de pigmento” para a resposta

“viscosidade”. .................................................................................................................... 178


“viscosidade”. .................................................................................................................... 178


“viscosidade”. .................................................................................................................... 179


Tabela 12-24 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – pigmento natural e vermelho

– para a resposta “tempo de pega”. ..................................................................................... 180


Tabela 12-26 – Diferenças das médias, duas a duas, da densidade do produto para análise do

Teste de Tukey (∆ = 0,04). ................................................................................................. 181


xviii

Tabela 12-28 – Diferenças das médias, duas a duas, da RC aos 28 dias para a análise do Teste

de Tukey (∆ = 2,19). ........................................................................................................... 182

Tabela 12-29 – Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”. ............................ 182

Tabela 12-30 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazios (∆=2,21). ............. 183

Tabela 12-31 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “viscosidade”. ....... 184

Tabela 12-32 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “viscosidade”. ... 185



Tabela 12-35 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de cp aos 28

dias”. .................................................................................................................................. 188

Tabela 12-36 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de cp aos 28

dias”. .................................................................................................................................. 188

Tabela 12-37 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de blocos aos 28

dias” ................................................................................................................................... 189

Tabela 12-38 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de blocos aos

28 dias”. ............................................................................................................................. 189

xix

LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS

A Óxidos de alumínio AA Absorção Atômica ASTM American Society for Testing and Materials a/c Razão água-cimento AAN Análise por Ativação Neutrônica ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ANOVA Analysis of Variance CDTN Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear C Óxido de cálcio C3A Aluminato de cálcio C4AF Ferroaluminato de cálcio CFEM Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais C3S Silicato tricálcico C2S Silicato dicálcico C-S-H Silicato hidratado de cálcio CšH2 Gipsita cp CP

Corpo de prova Cimento Portland

DNPM Departamento Nacional de Produção Mineral DL Dose letal DRX Difração de raios X EDS Energy dispersive spectrometry F Óxidos de ferro FIEMG Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais FTIR Fourier Transformed Infrared H Hidrogênio IBRAM IC

Instituto Brasileiro de Mineração Intervalo de Confiança

ICP Inductively Cupled Plasma MEV Microscopia Eletrônica de Varredura MF Módulo de Finura m Massa NBR Norma brasileira nm Nanômetro NUCTEC Núcleo de Tecnologia do Combustível Pa.s Pascal vezes segundo PORMIM Portal de Apoio do Pequeno Produtor Mineral rpm Rotações por minuto

xx

RC RMN

Resistência à Compressão Ressonância Magnética Nuclear

RT Rotina técnica S Silicatos SI Sistema Internacional V Volume # Mesh, referente à abertura de peneiras

θ Ângulo de difração

λ Comprimento de onda

µm Micrômetro ρa Massa específica da água

xxi

RESUMO

A exploração da areia de rio no estado de Minas Gerais como agregado na indústria da

construção civil vem crescendo gradativamente. Por ser uma atividade predatória e informal,

a busca por novas alternativas de materiais como agregado se torna cada vez mais evidente.

Em contrapartida, o beneficiamento do itabirito como minério de ferro gera enormes

quantidades de resíduo, que se encontra estocado em barragens/pilhas. Por estar muito

disponível, foi proposto investigar sua utilização como agregado em blocos de pavimentação,

visando ao seu aproveitamento e substituição de agregados naturais. Desta forma, o resíduo

foi classificado segundo normas ambientais e caracterizado quanto às suas propriedades

granulométricas, físicas, elementares, mineralógicas e morfológicas. A técnica de

cimentação, já bem compreendida na etapa de condicionamento/imobilização da Gerência de

Rejeitos Radioativos, foi utilizada para auxiliar na confecção de diferentes formulações de

argamassas, por meio do planejamento fatorial, variando-se o traço, a relação água/cimento

e o tipo de cimento utilizado. As respostas verificadas nas argamassas frescas foram

viscosidade, densidade e tempo de pega e nos produtos solidificados, a densidade, o índice de

vazios e a resistência à compressão em diferentes idades (7, 28, 90, 150 e 300 dias). Os

resultados indicaram que dos 90 aos 300 dias apenas o traço é significativo para a

resistência à compressão, sendo maiores para as argamassas com o traço 1:2 e que, após

esse tempo, todos os resultados não são mais diferentes entre si, com 10% de significância.

Foram testados também dois superplastificantes e dois pigmentos, na formulação escolhida

que apresentou melhor custo benefício (cimento CPV, traço 1:2,5 e relação água/cimento

igual a 0,80). Por apresentarem resultados distintos, principalmente com relação à

resistência à compressão (o superplastificante Viscocrete 20HE apresentou maior valor a

0,9% em massa de cimento e o Viscocrete 5700, a 0,3%), os superplastificantes foram

caracterizados quanto às suas propriedades físico-químicas, composição química e

característica estrutural e os resultados de porcentagem de enxofre e de presença de grupos

aromáticos na estrutura do 5700 justificaram essas diferenças. O uso de pigmentos aumentou

a resistência dos corpos de prova e foi mais efetivo para o pigmento vermelho aos 16% (de

13,13 para 18,09MPa) e aos 8% de pigmento natural (de 13,13 para 16,16MPa), sendo que

esses resultados não foram diferentes entre si. Uma instalação piloto também foi projetada

para averiguar a reprodução dos resultados obtidos em laboratório. Os resultados indicaram

que ocorreu repetitividade, mas não reprodutibilidade e uma possível justificativa para isso

xxii

foi o fato de que os resíduos utilizados em cada situação apresentavam teores de umidade

diferentes. O resíduo utilizado em escala piloto estava com teor de umidade acima da

umidade crítica e, por isso, o coeficiente de inchamento médio, CIM, deveria ter sido

utilizado no cálculo do volume de agregado úmido. Foi possível, portanto, produzir blocos de

pavimentação utilizando o resíduo como agregado em escala piloto e eles podem ser

utilizados em calçadas e estacionamentos.

xxiii

ABSTRACT

The exploitation of river sand in Minas Gerais as aggregate in the construction industry has

been gradually growing. Because it is an informal and predatory activity, the demand for new

alternative materials such as aggregate becomes even more evident. In contrast, the

processing of itabirite as iron ore generates huge amounts of waste that are stored in dams.

Because it is available, it was proposed to investigate its use as aggregate in block paving in

replacement the natural aggregates. Thus, the waste was classified according to

environmental standards and characterized as its particle size distribution, physical,

elemental, mineralogical and morphological characteristics. Cementation process, as well

understood in the immobilization of Radioactive Waste Management, was used to prepared

mortars of different formulations, varying the cement, the cement to aggregate proportion and

the water/cement ratio in accord to a factorial design. The responses evaluated were

viscosity, density, setting time, void ratio and compressive strength at different ages (7, 28,

90, 150 and 300 days). The results indicated that from 90 to 300 days only the cement to

aggregate proportion was significant to the compressive strength, being greater for the

mortar to proportion 1:2 and, after this time, all results for this response are not more

different, with 10% significance level. Two different types of additives and pigments were also

evaluated in the best mortar formulation (CPV cement, cement to aggregate proportion 1:2.5

and water/cement ratio 0.80). Because there were different results, especially related to the

compressive strength (the superplasticizer Viscocrete 20HE showed higher values with 0.9%

cement mass concentration than Viscocrete 5700, with 0.3%), the superplasticizers were

characterized by their physicochemical properties, chemical composition and structural

characteristics. The results of % sulfur and the presence of aromatic groups in the structure

of the 5700 explained these differences. The use of pigments increased the strength of the

products and was more effective for the red pigment with 16% (13.13-18.09MPa) and 8% for

the natural pigment (13.13-16.16MPa), and these results were not different. A pilot plant was

also designed to evaluate reproducibility of the results obtained in the laboratory. The results

indicated that there was repetition, but not reproducibility because the waste used in each

case had different moisture contents. The plant pilot waste had moisture content above the

critical moisture and, therefore, the swelling coefficient should have been used in the

calculation of the volume of aggregate wet. Therefore, the pilot-scale production was possible

and the blocks can be used on sidewalk and parking.

1

1 INTRODUÇÃO

O itabirito é uma rocha constituída de camadas com predominância de sílica (quartzo)

e óxido de ferro que se alternam com espessuras da ordem de milímetros a alguns

centímetros, em que este último é principalmente a hematita. As reservas de itabirito na região

do Quadrilátero Ferrífero de Minas Gerais são significativas. Sua exploração como minério de

ferro demanda a separação da sílica por processos físico-químicos, o que requer a moagem da

rocha até finas granulometrias, a flotação da sílica em meio aquoso e a aglomeração da

hematita em forma de pelotas. O resíduo desse processo é constituído de sílica (quartzo) e

hematita que não pôde ser extraída. Eles são produzidos em duas formas: uma delas tem

granulometria arenosa, constituída de partículas de sílica (correspondente a mais de 80% em

peso) e de hematita; a outra apresenta tamanho fino de grão, constituído de óxido de ferro

hidratado (goethita) e sílica, com granulometria de argila, que forma uma lama quando é

misturada com a água. Estudos anteriores realizados pelo Grupo de Pesquisa do CDTN

(LAMEIRAS, 2008) indicaram a possibilidade técnica da utilização do resíduo arenoso para

obtenção de produtos cimentícios em substituição à areia de rio, cuja extração causa muitos

impactos ambientais e econômicos negativos. Entretanto, a fina granulometria do resíduo e o

seu teor de hematita requerem alterações do procedimento usual da formulação e confecção

da argamassa. Além disso, o papel dos aditivos superplastificantes, necessários nessa

formulação, bem como suas composições e estruturas, devem ser mais bem compreendidos.

1.1 Problema da Pesquisa

O problema da pesquisa é verificar se é possível confeccionar blocos para

pavimentação utilizando o resíduo arenoso gerado da exploração do itabirito, modificando os

padrões usuais de produção, e utilizando superplastificantes comerciais, com o objetivo de

melhorar a dispersão do cimento entre os grãos do resíduo arenoso e a fase aquosa, a

trabalhabilidade da argamassa e reduzir o teor de água na pasta, mantendo a qualidade do

produto final.

2

1.2 Relevância do Trabalho

A geração dos resíduos da exploração do itabirito é muito grande. Somente a Samarco

Mineração S.A. produz cerca de 40 mil toneladas por dia (SAMARCO, 2008). Eles são

estocados em barragens/pilhas ou utilizados para preenchimento de cavas de mineração. As

barragens demandam permanente monitoramento a alto custo, além de já estarem perto do

limite de suas capacidades. A grande disponibilidade dos resíduos torna-os matérias-primas

importantes e estratégicas para vários segmentos industriais. Um deles é a fabricação de

produtos cimentícios. Há dois benefícios ambientais com essa possibilidade: utilização dos

resíduos da extração do itabirito em grande quantidade, o que atenua o problema da

estocagem em barragens/pilhas, e a substituição da areia de rio, cuja extração causa vários

impactos ambientais. Estima-se que o consumo de areia natural em Belo Horizonte seja da

ordem de 10 mil toneladas por dia, com base no consumo de cimento. Por outro lado, a

utilização de blocos para pavimentação do tipo intertravado é um conceito moderno de

pavimentação, com menor impacto ambiental. Os estudos realizados em projetos anteriores

indicam que o custo da colocação (transporte para utilização) dos resíduos na região

metropolitana de Belo Horizonte é significativamente menor do que aquele da areia de rio

(LAMEIRAS, 2008).

3

2 OBJETIVOS

2.1 Objetivo Geral

Estudar e avaliar as propriedades das argamassas confeccionadas com o resíduo da

exploração do itabirito fornecido pela Samarco Mineração e, a partir dos resultados, testar e

realizar ensaios de reprodutibilidade em planta piloto para o controle de qualidade da

produção de blocos intertravados, utilizando as melhores formulações testadas em laboratório.

2.2 Objetivos Específicos

1. Caracterizar o resíduo arenoso fornecido pela Samarco Mineração em relação à

composição, à morfologia e à granulometria;

2. Comparar a composição, a morfologia e a granulometria do resíduo arenoso com as da

areia de rio;

3. Classificar o resíduo arenoso segundo a norma técnica ABNT NBR 10004 - Resíduos

Sólidos – Classificação;

4. Selecionar os fatores e seus níveis para realização do planejamento fatorial dos

experimentos e confecção de diferentes argamassas;

5. Analisar as propriedades das argamassas confeccionadas com resíduo arenoso;

6. Investigar a influência de plastificantes e pigmentos sobre as propriedades reológicas,

de cura e mecânicas dos produtos cimentícios obtidos com o resíduo arenoso;

7. Caracterizar os superplastificantes utilizados por meio de análises físico-químicas,

elementares e estruturais;

8. Definir as formulações e as condições a serem testadas em escala piloto; e

9. Verificar a reprodutibilidade da produção de blocos para pavimentação na planta

piloto.

4

3 REFERENCIAL TEÓRICO

3.1 Economia Mineral Brasileira

O Brasil possui 11,3% das reservas mundiais de minério de ferro que totalizam cerca

de 180 bilhões de toneladas. As reservas brasileiras, com um teor médio de 56,1% de ferro,

estão localizadas nos estados de Minas Gerais (63,1%), Pará (18%) e Mato Grosso do Sul

(17,2%). A produção mundial de minério de ferro em 2010 foi de cerca de 2,4 bilhão de

toneladas. A produção brasileira representou 15,5% da produção mundial e Minas Gerais é o

estado que mais produz, com 69,9% da produção, seguido pelo estado do Pará, com 27,7%,

sendo que neste o ferro é extraído principalmente da hematita (cerca de 60% de ferro) e em

Minas predominantemente do itabirito (cerca de 50% de ferro) (JESUS, 2011). No Brasil, as

maiores empresas produtoras do minério são a VALE com participação da Minerações

Brasileiras Reunidas S/A-MBR e da Samarco Mineração S/A, ambas em Minas Gerais, que

foram responsáveis por 83,4% da produção. Destacaram-se também as empresas: Companhia

Siderúrgica Nacional-CSN, USIMINAS, Nacional de Minérios S/A-NAMISA, Companhia de

Mineração Serra da Farofa e V & M do Brasil no estado de Minas Gerais e Anglo Ferrous

Amapá (JESUS, 2011; IBRAM, 2010).

Os recursos econômicos de ferro aumentaram mundialmente, especialmente no pós-

guerra, seja impulsionado por pesquisas geológicas, seja por medidas que alteraram o perfil

de aproveitamento dos minérios finos que, por aglomeração, passaram para a categoria de

econômicos. A partir de então e até os anos oitenta, a incorporação dos itabiritos às reservas

no Estado de Minas Gerais e a descoberta da província mineral de Carajás no Pará permitiram

um crescimento substancial na evolução dos recursos econômicos de ferro no Brasil. A

distribuição desses recursos está localizada especialmente em três estados da federação:

Minas Gerais com 68%, Pará com 29% e Mato Grosso do Sul com 2%. Assim, o Brasil pode

ser considerado, em termos mundiais, como um dos maiores possuidores de recursos

identificados dessa matéria-prima, sendo o quinto colocado entre os países detentores de

maiores quantidades deste minério, com quase 11% das reservas mundiais de ferro (JESUS,

2011).

Fator importante na determinação das reservas é a sua porção economicamente

lavrável, em que se leva em conta a dimensão econômica, considerando os efeitos dos preços,

5

custos, tecnologia, fatores ambientais e sociais. Esta porção pode ser classificada como

reserva provada e quantificada como a reserva medida (aquela atualmente em processo de

extração). O perfil destas reservas mostra Minas Gerais com 81%, Pará com 12% e Mato

Grosso do Sul com 6%. No “Quadrilátero Ferrífero”, em Minas Gerais, o teor médio do ferro

é 43,6%, no Pará, predominam as hematitas com teores médios de 67,6% de Fe contido e no

Mato Grosso do Sul o teor médio representa 55,6% de Fe (JESUS, 2011).

O minério bruto (hematita com teor médio de 60% de Fe e itabirito com teor médio de

50% de Fe) gera, após beneficiamento nas usinas, produtos classificados como granulados e

finos que são destinados ao mercado interno e à exportação. No aproveitamento comercial,

em geral, o granulado é de utilização direta nos fornos de redução (gusa) e os minérios finos

são utilizados nos processos de aglomeração em sinterização e pelotização, para produção do

sínter (usinas siderúrgicas integradas) e pelotas (usinas de pelotização) para posterior adição

nos fornos de redução (QUARESMA, 2001).

A produção mundial de minério de ferro dobrou em alguns anos, passando de 1.160

milhões de toneladas, em 2003, para 2.400 milhões de toneladas, em 2010. A Austrália é a

maior produtora com 394 milhões de toneladas e o Brasil o segundo com 370 milhões de

toneladas em 2010 (IBRAM, 2010).

3.2 Minério de Itabirito

O Quadrilátero ferrífero compreende uma área de aproximadamente 7.000km2, na

porção central do Estado de Minas Gerais, e constitui uma das áreas clássicas da geologia pré-

cambriana do mundo (MAPA, 2006). Segundo DORR (2006), o Quadrilátero Ferrífero de

Minas Gerais foi assim denominado devido aos vastos depósitos de formações ferríferas, que

ocorrem de forma grosseiramente quadrangular (ROSIÈRE e CHEMALE, 2000), numa área

limitada pelas linhas que ligam Itabira, Rio Piracicaba, Mariana, Congonhas do Campo, Casa

Branca e Itaúna.

O grupo Itabira, situado na região do Quadrilátero Ferrífero, uma das principais

regiões produtoras de minério de ferro do mundo, é constituído por um conjunto de formações

ferríferas metamórficas dentre as quais podemos citar os itabiritos, os dolomitos ferruginosos

e os filitos hematíticos (ROSIÈRE e CHEMALE, 2000). Ele faz parte de um dos quatro

grupos que compõe o Supergrupo Minas e apresenta a sequência mais espessa de formações

6

ferríticas bandadas com corpos de minério de alto teor economicamente exploráveis

(ESCHWEG apud ROSIÈRE, et al., 2008).

O termo itabirito era desconhecido na Europa e foi citado pela primeira vez no

“Quadro Geognóstico do Brasil”, em 1822, pelo geólogo alemão Wilhelm Ludwig Von

Eschwege, também Barão de Eschwege (1777 - 1855). Neste trabalho, há a descrição

macroscópica e os principais tipos de rocha encontrados no Brasil, bem como a definição de

alguns novos termos que são utilizados até os dias atuais na nomenclatura geológica

internacional (RENGER, 2005). O nome “itabirito” foi adotado pelo antigo arraial de Itabira

do Campo, situado ao pé do Pico de Itabirito, em 1923, quando se emancipou de Ouro Preto

(RENGER, 2005).

Itabiritos são formações ferríferas metamórficas e fortemente oxidadas apresentando

descontinuamente corpos de minério de alto teor (>64% Fe), de morfologia mais ou menos

lenticular e dimensões variáveis desde alguns decímetros até centenas de metros (ROSIÈRE e

CHEMALE, 2000). Este tipo de formação é conhecido como formação ferrífera bandada

metamorfisada (BIF – Banded Iron Formation) e recebe o nome de “itabirito” apenas no

Brasil. O itabirito é caracterizado pela alternância de camadas de espessura centimétrica ou

milimétrica constituídas por quartzo (bandas claras) e óxidos de ferro (bandas escuras), de

acordo com a fotografia apresentada na Figura 3-1.

FONTE: http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/itabirito.html

Figura 3-1 - Foto de uma amostra de rocha itabirito.

3.2.1 Processo de exploração do Itabirito

Como apresentado anteriormente, o ferro explorado em Minas Gerais provém

principalmente do itabirito, que é uma rocha resultante de ação metamórfica sobre depósitos

7

marinhos ricos em ferro e sílica. Faz parte de um tipo de formação ferrífera que tem

ocorrência em diferentes bacias proteozóicas em diversos continentes.

Pelo fato de apresentar o minério de ferro combinado com o quartzo, o itabirito requer

exploração em várias etapas, visando à concentração do mineral de interesse. Após a lavra,

inicia-se o processo de beneficiamento do minério, que consiste nas seguintes etapas

(PORMIN, 2008a; DUTRA, 2008):

• Fragmentação – Processo que visa a diminuir o tamanho do minério, dividida

basicamente em duas etapas: britagem e moagem;

• Deslamagem – Nessa etapa são retiradas as partículas finas e ultrafinas.

• Classificação – Processo de separação de partículas com base em suas

características físicas, como tamanho e densidade. Este processo é usualmente

dividido em peneiramento, ciclonagem e classificação;

• Concentração – Processo que tem por objetivo recuperar os minerais contidos no

minério na forma mais concentrada possível. Pode ser feita por separação

manual, separação gravimétrica, separação por meio denso, separação

magnética, separação eletrostática e flotação. A flotação é de grande interesse,

uma vez que nela é gerado o resíduo arenoso em estudo;

• Desaguamento – Conjunto de práticas adotadas para se obter o produto com

baixa umidade por meio da prensagem do produto, que pode ser feita em prensas

tubulares;

O resíduo arenoso, objeto desse estudo, é gerado no processo de flotação – um dos

exemplos da etapa de concentração do minério. Este processo consiste na introdução de

bolhas de ar em uma suspensão de partículas contendo um coletor catiônico (eteraminas ou

eterdiaminas) e um depressor (o amido). Tanto o depressor como o coletor são compostos

orgânicos que possuem uma cadeia polar ou hidrofílica, apresentando afinidade com a água, e

outra que não tem nenhuma afinidade com este solvente. A eteramina comumente usada como

coletor adsorve na superfície das partículas do quartzo, tornando-o hidrofóbico e promovendo

a sua flotação. Este mineral é considerado a parte não aproveitada do minério tratado, sendo

coletado por meio de bolhas de ar e armazenado em barragens de resíduo. A flotação é

chamada de reversa porque nesse processo, ao usar um coletor, retira-se do produto final o

constituinte de menor interesse do processo produtivo. O processo de depressão ocorre de

modo a promover no minério a decantação do mineral de interesse, a hematita. Antes de fazer

a depressão do minério, o depressor passa por um processo chamado de gelatinização, que

consiste em adicionar uma solução de hidróxido de sódio

que é feito para quebrar as ligações entre carbono e oxigênio

um açúcar presente no amido, constituído

se o oxigênio deste açúcar, promovendo a adsorção da goethita em suas paredes superficiais

(PIRES et al., 2003).

O importante no processo de f

que deveria ocorrer espontaneamente, ou seja,

2008). Na Figura 3-2 tem-se uma foto d

Figura 3-2

Anualmente, são lavradas cerca de 27 milhões de toneladas de minério

proveniente das minas de Alegria

industrial Germano que pertence

extração do minério, beneficiamento e o início do

ferro. O transporte é feito através de um mineroduto

chamada Ponta Ubú, situada no município de Anchieta, Espírito Santo

de preparação da polpa, pelotização, estocagem e embarq

pellet feed. O embarque é efetuado em porto próprio, sendo a produção exportada para

Europa, Ásia, África, Oriente Médio e Américas


consiste em adicionar uma solução de hidróxido de sódio até a solução atingir pH

ra quebrar as ligações entre carbono e oxigênio presentes na amilopectina, que é

um açúcar presente no amido, constituído de moléculas de glicose. Com esta quebra

deste açúcar, promovendo a adsorção da goethita em suas paredes superficiais

de flotação é que ele representa exatamente o inverso daquele

deveria ocorrer espontaneamente, ou seja, a sedimentação das partículas (MASSI

uma foto da vista da parte superior de um tanque de f

FONTE: http://mine-net.blogspot.com/2010/02/fases-da-industria

2 – Processo de flotação em um tanque.

são lavradas cerca de 27 milhões de toneladas de minério

proveniente das minas de Alegria, situada na cidade de Mariana e operada pela unidade

que pertence a Samarco Mineração. Nesta são feitas as operações de

extração do minério, beneficiamento e o início do transporte do concentrado de minério de

ferro. O transporte é feito através de um mineroduto de 398km que liga essa unidade a outra

Ponta Ubú, situada no município de Anchieta, Espírito Santo, que possui operações

de preparação da polpa, pelotização, estocagem e embarque de pelotas de minério de ferro e

. O embarque é efetuado em porto próprio, sendo a produção exportada para

Europa, Ásia, África, Oriente Médio e Américas (TOLENTINO, 2010).

8


até a solução atingir pH = 10,5, o

na amilopectina, que é

de moléculas de glicose. Com esta quebra, expõem-

deste açúcar, promovendo a adsorção da goethita em suas paredes superficiais

é que ele representa exatamente o inverso daquele

(MASSI et al.,

a vista da parte superior de um tanque de flotação.

industria-mineral-4.html

são lavradas cerca de 27 milhões de toneladas de minério itabirítico,

a na cidade de Mariana e operada pela unidade

são feitas as operações de

rado de minério de

essa unidade a outra

que possui operações

ue de pelotas de minério de ferro e

. O embarque é efetuado em porto próprio, sendo a produção exportada para

9

3.2.2 Geração de resíduo arenoso

A exploração do itabirito como minério de ferro para a indústria siderúrgica gera, entre

outros, uma quantidade de resíduo arenoso da ordem de milhares de toneladas diárias

(MONTE, 2002).

O processo da exploração do minério de ferro contido no itabirito gera, durante a etapa

de flotação, grande quantidade de resíduo. Este resíduo apresenta característica arenosa, baixa

granulometria e, como ponto chave e ponto de partida para esse trabalho, grande

disponibilidade.

Nas atividades de mineração, duas das principais fontes de degradação ambiental são a

deposição do resíduo proveniente do processo de beneficiamento e a do estéril gerado na lavra

(IBRAM, 1987).

De acordo com a terminologia da área mineral, “estéril” é qualquer material não

aproveitável como minério e descartado durante a lavra e “resíduo” é o material descartado

proveniente das plantas de beneficiamento do minério. Uma planta de exploração de minério

gera resíduos de várias formas físicas, como lamas, lodos, líquidos e sólidos. Os resíduos na

forma sólida são geralmente armazenados em pilhas e, em alguns casos, são utilizados no

preenchimento de cavas da mineração. Esses resíduos são em geral minérios pobres, rochas,

resíduos finos e ultrafinos gerados no beneficiamento, dentre outros (PORMIN, 2008b).

A deposição inadequada dos resíduos pode causar vários impactos ambientais e

paisagísticos. Além disso, situações de risco, como o rompimento da barragem de efluentes

ou instabilidade geotécnica, podem ocorrer. Portanto, o desenvolvimento de uma estratégia de

gestão de resíduos é de extrema importância, sendo um processo complexo, pois visa a

conseguir um balanço razoável entre dois objetivos conflitantes: a maximização da redução

do risco de contaminação/poluição e a minimização de custos financeiros (PORMIN, 2008b).

A mineradora Samarco superou os 4,5 milhões de toneladas de resíduos gerados por

ano, segundo Monte et al. (2002). Somente em 2007, a mineradora gerou aproximadamente

9,6 milhões de toneladas e devido ao aumento de produção e elevação do preço do minério no

ano de 2008, a quantidade de resíduos gerados aumentou em sua barragens (VIEIRA, 2008).

Tudo isso requer armazenamento que demanda alto custo, uso do espaço de forma não nobre

e poluição visual e atmosférica provocada, principalmente, por particulados provindas dos

resíduos finos e ultrafinos (RIBEIRO e MORELLI, 2009). Na Figura 3-3 é apresentada uma

foto aérea em que é possível visualizar as dimensões ocupadas tanto pelas barragens de

resíduos, quanto pela área explorada por

semelhantes em tamanho, o que aumenta ainda mais a

como matéria-prima para novos produtos.

Figura 3-3 - Barragem de deposição de resíduos da mineração

3.3 Extração de areia

3.3.1 Extração da areia de rio para construção civil

Os agregados minerais –

minerais mais consumidas no mundo.

extrativo, cita-se como exemplo o consumo necessário para construir cada km de estrada

pavimentada, ou seja, cerca de 9.800 toneladas

A construção civil consome anualmente milhões de toneladas de agregados (areia e

brita) no Brasil. Em 2010 a produção de agregado no Brasil foi de 451 milhões de toneladas,

sendo que a de areia foi de 267 milhões de toneladas e há previsão que ela praticamente dobre

em 2022 (IBRAM, 2010). Além do mais,

ambientais e apresenta problemas relacionados com a informalidade.

(a)

quanto pela área explorada por essa mineradora. Observa-se que essas áreas são

que aumenta ainda mais a necessidade de utilizar esse

prima para novos produtos.

Barragem de deposição de resíduos da mineração: (a) barragem e (b) mina

Extração da areia de rio para construção civil - Impactos

– basicamente areia e pedra britada – são as substâncias

minerais mais consumidas no mundo. Para se ter uma ideia da magnitude deste processo

mplo o consumo necessário para construir cada km de estrada

cerca de 9.800 toneladas de agregado (IBRAM, 2010).


Em 2010 a produção de agregado no Brasil foi de 451 milhões de toneladas,


Além do mais, extração da areia de rio provoca muitos

problemas relacionados com a informalidade.

(a)

(b)

10

se que essas áreas são

necessidade de utilizar esses resíduos

: (a) barragem e (b) mina.

são as substâncias

Para se ter uma ideia da magnitude deste processo

mplo o consumo necessário para construir cada km de estrada


Em 2010 a produção de agregado no Brasil foi de 451 milhões de toneladas,


extração da areia de rio provoca muitos impactos

11

Conforme Leles et al. (2005) , a extração da areia de rio causa impactos positivos e

negativos, sendo que esses últimos são praticamente quatro vezes maiores. Como impactos

positivos citam-se: criação de emprego, contribuição para o desenvolvimento regional,

diminuição do assoreamento dos cursos d’água e da proliferação de vetores de doenças, já que

a vazão dos rios aumenta, e a crescente oferta de areia e da receita dos governos estaduais e

municipais em virtude da Compensação Financeira pela Exploração de Recursos Minerais

(CFEM).

Os impactos negativos causados no solo, na fauna, na água e no ar são inúmeros

(LELES et al., 2005). Com relação ao solo e a fauna, citam-se:

• diminuição da infiltração de água devido à compactação ocasionada pelo uso de

máquinas pesadas;

• depreciação de sua qualidade decorrente da diminuição da fertilidade;

• diminuição da plasticidade e aeração também promovida pela sua compactação;

• incidência de processos erosivos,

• danos à microbiota do solo em virtude da maior exposição deste às intempéries

decorrentes da retirada da vegetação;

• estresse da fauna silvestre e aquática provocado pelo ruído;

• aumento da possibilidade de ocorrer acidentes nos ambientes onde houve instabilidade

do solo, ocasionadas pela concentração de operações para extração de areia, além do

risco de acidentes para os banhistas, devido à formação de “panelões” pela ação das

dragas

Alguns impactos causados na água e no ar são:

• problemas relacionados à contaminação provenientes de maquinarias utilizadas nas

operações;

• aumento da concentração de partículas em suspensão na água (turbidez);

• depreciação da qualidade do ar;

• interferência na velocidade e direção do curso d’água, e

• diminuição da possibilidade de usos múltiplos da água, tendo em vista o aumento da

sua turbidez e a possibilidade da sua contaminação.

Podem-se citar, ainda, outros pontos negativos como os impactos visuais, associados

às instalações das estruturas, ao processo de retirada da vegetação, à estocagem da areia e à

12

descaracterização da paisagem natural; a probabilidade de ocorrência de acidentes

automobilísticos causados pela queda de areia nas estradas durante seu transporte e a

depreciação do patrimônio público, em virtude das trepidações ocorridas com o uso de

máquinas pesadas, podendo provocar avarias em pontes, estradas e construções próximas ao

local.

Portanto, a substituição da areia de rio pela areia resultante da exploração do itabirito

também é interessante para atenuar todos os impactos negativos citados e, ainda, os outros

decorrentes dos armazenamentos abusivos das barragens de resíduo resultantes da mineração.

A reutilização e a reciclagem dos resíduos podem ajudar a diminuir parte deste problema.

Portanto, esta substituição é algo que pode interessar tanto às mineradoras quanto aos

órgãos ambientais e ao governo.

3.3.2 A extração da areia de rio em Belo Horizonte

Estima-se que o consumo de areia de rio na Região Metropolitana de Belo Horizonte é

da ordem de 7 a 10 mil toneladas por dia. Essa estimativa é feita com base no consumo de

cimento na cidade (LAMEIRAS, 2008). Desta forma, esse grande consumo é algo que pode

interessar às mineradoras, pois atenuará o problema da estocagem do resíduo em barragens.

A extração de areia para suprir a Região Metropolitana de Belo Horizonte é feita

principalmente nos municípios de Fortuna de Minas, Cachoeira da Prata e Esmeraldas. As

fotos de satélite mostram os locais dessas atividades. Pode-se ver o tamanho do impacto

ambiental. O fluxo do Rio Macacos (Fortuna de Minas, Figura 3-4) está bastante prejudicado.

As áreas brancas nas suas margens são causadas pela extração de areia. Vê-se que já foram

formadas represas ao longo do seu percurso. Deve-se também levar em conta que esse terreno

é cárstico1 , onde a gestão dos recursos hídricos deve ser ainda mais cuidadosa.

1 Cárstico: região que se caracteriza pela dissolução química (corrosão) das rochas, que leva ao aparecimento de uma série de características físicas, tais como cavernas, dolinas, vales secos, rios subterrâneos e paredões rochosos expostos. O relevo cárstico ocorre predominantemente em terrenos constituídos de rocha calcária, mas também pode ocorrer em outros tipos de rochas carbonáticas, como o mármore e rochas dolomíticas (IGUAL, 2009).

13

FONTE: http://maps.google.com.br/maps Figura 3-4 - Foto satélite mostrando o local e o impacto ambiental onde se extrai areia ao

longo do Rio Macacos, no município de Fortuna de Minas.

A pista direita da BR-040 no sentido Sete Lagoas – Belo Horizonte encontra-se

danificada com muitas ondulações provocadas pelo excesso de peso dos caminhões de areia

que circulam em horários quando não há fiscalização (LAMEIRAS, 2008).

A Figura 3-5 mostra que as áreas onde se encontram as extrações de areia (quadrados

em vermelho) estão a uma distância pouco menor da Região Metropolitana de Belo Horizonte

do que a distância da barragem da Samarco (círculo amarelo). Como até 2/3 do preço da areia

de rio é devido ao transporte (LELES, SILVA, et al., 2005), espera-se que o transporte do

resíduo até a Região Metropolitana de Belo Horizonte não seja um impedimento para o seu

emprego em substituição à areia de rio. Deve-se considerar também que há ligação ferroviária

entre a barragem e Belo Horizonte. Além disso, como a Samarco domina tecnologia de

transporte por mineroduto, a construção de um duto para transportar a areia até Belo

Horizonte seria algo a se considerar (LAMEIRAS, 2008).

Rio Macacos

Cachoeira da Prata

Fortuna de Minas

14

FONTE: www.aondefica.com.br

Figura 3-5 - Comparação das distâncias entre Belo Horizonte, as áreas extratoras de areia de

rio (retângulos) e a barragem da Samarco (círculo).

3.4 Resíduo: De problema a oportunidade

Quando se pensa em problemas ambientais decorrentes de processo industriais é

comum pensar apenas em acidentes. No entanto, o processo desenfreado de extração de

matérias-primas e a deposição inadequada de resíduos também são responsáveis por impactos

fortíssimos ao meio ambiente (RIBEIRO e MORELLI, 2009).

Como já dito anteriormente, os resíduos gerados pela exploração do itabirito na Mina

Germano, da Sarmarco Mineração, apresenta característica arenosa e é gerado em grande

quantidade, o que os torna potenciais matérias-primas estratégicas para vários setores

industriais. Ao invés de serem considerados “resíduos” com altos custos para a sua gerência

na bacia de resíduos da Mina do Germano, eles podem ser vistos como um estoque valioso

para a geração de renda, produtos e empregos.

15

3.5 Argamassa

De acordo com Mehta e Monteiro (1994), a argamassa é constituída de cimento, água

e agregado miúdo (areia), sendo em sua essência um concreto sem agregado graúdo. O

cimento, que é um material finamente pulverizado, sozinho não é aglomerante, mas ao

ocorrerem reações químicas entre os minerais nele presentes e a água há a formação de

compostos com propriedades ligantes. Os silicatos de cálcio formados são os principais

compostos responsáveis pela característica do aglomerante.

A água utilizada para confeccionar a argamassa, chamada de água de amassamento,

deve ser isenta de ácidos, álcalis e óleos. A qualidade da água tem efeito direto nas

propriedades da argamassa.

As propriedades da argamassa dependem de diversos fatores. A resistência mecânica,

por exemplo, que é uma das principais, varia principalmente com (MEHTA e MONTEIRO,

1994):

• Traço, que é a proporção entre aglomerante (cimento) e aglomerado (areia),

normalmente varia entre 1:1 e 1:5, em volume;

• Granulometria, que é a medida do tamanho das partículas;

• Fator ou relação água/cimento (a/c), em massa, que representa a quantidade em massa

de água em relação à de cimento e

• Compactação da massa.

Para melhorar as características das argamassas e seus produtos são utilizados

usualmente aditivos. No entanto, eles não participam das formulações padrões dos produtos

cimentícios. Existem aditivos com diferentes ações, os quais, quando aplicados corretamente,

trazem vários benefícios. Por exemplo, eles podem modificar as características de pega e de

endurecimento, aumentar a plasticidade de massas frescas, aumentar a durabilidade em

condições de frio, entre outras.

A argamassa é um material bastante versátil, com a qual é possível construir diversos

tipos de artefatos, com diferentes propriedades, cores e formas para diferentes aplicações. O

grande diferencial deste material é a possibilidade de sua confecção em locais próximos ou no

próprio local de sua utilização. Esta característica pode proporcionar principalmente menor

custo de logística em comparação a outros materiais, que necessitam de locais específicos

para serem fabricados. Existem também as vantagens em produzir esses artefatos fora do

16

canteiro de obra, reduzindo a ocupação de espaço, material estocado e mão de obra ociosa

(PEREIRA, 2011).

Segundo a ABCP (2002), as principais aplicações da argamassa estão na construção

civil, na confecção de tubos, lajes, mourões, pisos, telhas, blocos, pavimentos intertravados e

diversos pré-moldados.

3.6 Composição da Argamassa

3.6.1 Agregado

Os agregados podem ser classificados segundo sua origem, dimensão e massa

específica.

Quanto à origem, eles podem ser naturais, artificiais, ou seja, originados do britamento

de rocha tais como pedrisco, pedra britada, etc, ou obtidos por processo industriais (FELTEN,

2009). Existe o conceito de agregados obtidos do reaproveitamento de resíduos urbanos ou

industriais, como escória de alto forno, concreto reciclado, PET etc. (KAEFER, 2000).

Quanto às dimensões de suas partículas, a ABNT (2005) definiu-os como miúdos,

cujos grãos passam pela peneira 4,8mm e ficam retidos na peneira de 0,15mm, e graúdos,

aqueles que passam pela peneira de 152mm e ficam retidos na peneira 4,8mm.

Quanto à massa específica (m.e.), os agregados podem ser classificados como leves,

médios e pesados, segundo os limites abaixo (FELTEN, 2009):

Leves: m.e. < 2.000kg.m-3

Médios: 2.000kg.m-3 ≤ m.e. ≤ 3.000kg.m-3

Pesados: m.e. > 3.000kg.m-3

Os agregados são os materiais granulares utilizados com o meio cimentante para

formar um concreto ou uma argamassa. Pela própria definição, eles devem ser inertes, ou seja,

não devem conter constituintes que reajam com o cimento, fresco ou endurecido, não devem

sofrer variações de volume com a umidade e não deve haver incompatibilidade térmica entre

seus grãos e a pasta endurecida (KAEFER, 2000).

O agregado miúdo deve ser bem granulado, com grânulos arredondados e resistentes.

Não deverá conter argila ou impurezas orgânicas com os limites superiores aos especificados

17

em normas (ABNT, 2001; ABNT, 1987). A composição química da rocha matriz, quando não

há substâncias reativas com o cimento ou meio ambiente, é menos importante que suas

características físicas (KAEFER, 2000).

Normalmente utiliza-se a areia natural como agregado miúdo, extraída principalmente

dos leitos dos rios e das praias. É uma matéria prima de baixo valor econômico, sendo até 2/3

do seu preço devido ao transporte da origem ao consumidor, o que torna esta atividade

predatória, pois não há preocupação quanto aos aspectos humanos e ambientais. Resumindo, a

baixa relação preço/volume da areia pode fazer com que as mineradoras procurem áreas o

mais próximo possível dos centros de consumo, potencializando situações de conflito entre a

mineração e o uso urbano do espaço.

3.6.2 Matriz (Pasta de Cimento)

A pasta de cimento (mistura de água e cimento) é chamada de matriz por ser contínua

e envolver as partículas de agregado miúdo na argamassa. Ela é constituída por diferentes

tipos de compostos hidratados de cimento, sendo os mais importantes os silicatos hidratados

de cálcio C-S-H, que podem aparecer como estrutura fibrosa, o hidróxido de cálcio Ca(OH)2,

que cristaliza em grande placas hexagonais superpostas, e a etringita, que cristaliza no início

da pega em forma de agulhas (Figura 3-6) (KAEFER, 2000).

FONTE: (OLIVEIRA, 2007)

(a) (b) Figura 3-6 - Produtos de hidratação do cimento: a) cristais de etringita; b) cristais de

monossulfato de cálcio.

Para compreender a matriz de uma argamassa, é importante primeiramente conhecer

sobre seu principal constituinte, ou seja, o cimento Portland. Por isso, uma breve explicação

18

sobre a composição química, os diferentes tipos de cimento, as reações de hidratação e sobre

as características dos compostos gerados, bem como suas influências sobre as propriedades

das argamassas, será primeiramente feita.

� Cimento Portland

O cimento Portland foi criado por um construtor inglês, Joseph Aspdin, que o

patenteou em 1824. Nessa época, era comum na Inglaterra construir com pedra de Portland,

uma ilha situada no sul desse país. Como o resultado da invenção de Aspdin assemelhou-se

em cor e dureza das pedras de Portland, ele registrou esse nome em sua patente. É por isso

que todo o tipo de cimento é chamado cimento Portland (ABCP, 2002).

O cimento Portland é o aglomerante hidráulico mais utilizado na produção de concreto

e argamassa. É um pó constituído de partículas de tamanho entre 1 e 50µm, obtido pela

moagem do clínquer e adição de sulfato de cálcio, na forma de gipsita (CaSO4.2H2O). O

clínquer é formado pelo aquecimento de uma mistura de calcário e argila, em forno giratório

que pode alcançar temperatura interna de até 1450ºC.

• Composição Química

Os principais constituintes do cimento Portland são os silicatos de cálcio: C3S (silicato

tricálcico – 3CaO . SiO2) e o C2S (silicato dicálcico - 2CaO . SiO2); o aluminato de cálcio:

C3A (aluminato tricálcico – 3CaO . Al2O3) e o C4AF (ferroaluminato de cálcio - 4CaO . Al2O3

. Fe2O3) e a gipsita adicionada para inibir a tendência à pega instantânea ocasionada pela

grande reatividade do C3A. As fórmulas genéricas dos constituintes do cimento são formadas

pelas letras C, S, A e F que representam, respectivamente, óxidos de cálcio, silicatos, óxidos

de alumínio e óxidos de ferro (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

• Tipos de Cimento Portland

O clínquer é o principal componente do cimento e ele está presente em todos os tipos

de cimento Portland. O que define esses tipos é: a moagem, as diferentes adições, ou seja, as

outras matérias-primas que são misturadas ao clínquer durante a moagem, tais como o gesso,

as escórias de alto-forno, os materiais pozolânicos e os materiais carbonáticos, além do tempo

de moagem do clínquer. Segundo a ABCP, o mercado brasileiro dispõe de diferentes tipos

básicos de cimento, que atendem a diversos tipos de aplicações. São eles (ABCP, 2002):

19

CP I e CP I S - Cimento Portland Comum e Cimento Portland Comum com Adição,

respectivamente.

CP II E, CP II Z, CP II F - Cimento Portland Composto com Escória, Cimento Portland

Composto com Pozolana e Cimento Portland Composto com Fíler Calcário,

respectivamente.

CP III - Cimento Portland de Alto-forno.

CP IV - Cimento Portland Pozolânico.

CP V ARI - Cimento Portland de Alta Resistência Inicial.

CPRS - Cimento Portland Resistente a Sulfatos.

CPBC - Cimento Portland de Baixo Calor de Hidratação.

CPB - Cimento Portland Branco estrutural e não estrutural.

CPP - Cimento para Poços Petrolíferos.

O tipo de cimento mais empregado pode variar em cada região, pois depende da

matéria-prima local. Portanto, nas cidades mineiras, o mais utilizado é o CP II E, formado

pela adição de escória de alto-forno, considerando a grande disponibilidade dessa matéria-

prima em regiões produtoras de minério de ferro. Esse tipo de cimento combina bons

resultados de baixo calor de hidratação com o aumento de resistência do Cimento Portland

Comum e é recomendado para estruturas que exijam desprendimento de calor moderadamente

lento.

Na indústria de elementos arquitetônicos pré-moldados e pré-fabricados, como fábricas

de blocos para alvenaria, blocos para pavimentação, tubos, lajes, meio fio, mourões e postes, é

necessário que o produto tenha alta resistência inicial e rápido desmolde, visto que a produção

e saída desses elementos devem ser consideravelmente rápidas. Sendo assim, o CP V ARI é o

mais recomendado, por proporcionar essas características ao concreto e argamassas

confeccionados com ele. O desenvolvimento dessa propriedade é conseguido pela utilização

de uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do clínquer e pela moagem mais

fina do cimento. Assim, ao reagir com a água, o CP V adquire elevadas resistências e

endurecimento com maior velocidade (ABCP, 2002).

• Reações de hidratação

O mecanismo de hidratação do cimento é constituído por um processo de dissolução-

precipitação nas primeiras fases seguido de um processo topoquímico (MEHTA e

20

MONTEIRO, 1994). O enrijecimento da pasta é caracterizado pela hidratação dos aluminatos

e a evolução da resistência (endurecimento) é realizada pelos silicatos.

A reação do C3A com a água é imediata. Por isso há a necessidade da adição de sulfato

de cálcio na forma de gipsita (geralmente representada por CšH2) para retardar a reação. Os

cimentos tipo ARI são obtidos utilizando-se dosagem diferenciada de calcário e argila na

produção de clínquer e, além disso, o tempo de moagem do clínquer é maior. Como produto

dessa reação tem-se a formação de cristais aciculares de trissulfato aluminato de cálcio

hidratado, chamada de etringita, que é responsável pelo fenômeno da pega. Com a evolução

do tempo e dependendo da proporção sulfato/aluminato no cimento, a etringita pode se

decompor em monossulfoaluminato de cálcio hidratado, que é uma configuração mais estável

e apresenta formato de placas hexagonais. As reações que representam essas transformações

estão demonstradas nas Equação 3-1 e Equação 3-2:

�� 3�š� � 26� � ��š�� etringita - 3CaO . Al2O3 . 3CaSO4 . 32H2O) Equação 3-1

��š�� 2�� 4� � � ��š�� (monossulfoaluminato de cálcio - (3(3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O))

Equação 3-2

O processo de hidratação do C4AF, pelo fato de gerar uma série de compostos, é de

difícil caracterização e tem pouca influência na pasta endurecida. Segundo Mehta e Monteiro

(1994), seus compostos resultantes são estruturalmente similares aos formados a partir do

C3A.

Embora os íons sulfato atuem como retardadores de hidratação dos aluminatos, os

mesmos exercem um efeito contrário sobre os silicatos, acelerando as suas reações de

hidratação (SILVA, 2005) .

A hidratação dos silicatos C3S e C2S ocorre algumas horas após o início de hidratação

do cimento e origina silicatos de cálcio hidratados que possuem composição química muito

variada sendo, por isso, representados genericamente por C-S-H e hidróxido de cálcio

Ca(OH)2. Com o decorrer da hidratação, começam a aparecer cristais prismáticos grandes de

Ca(OH)2 e, na sequência, cristais pequenos e fibrilares de silicatos hidratados de cálcio. Esses

compostos são responsáveis por preencher os espaços ocupados pela água e pelas partículas

de cimento em dissolução (MEHTA e MONTEIRO, 1994). As reações de hidratação dos

silicatos estão representadas pelas Equação 3-3 e Equação 3-4:

21

2�� 6�� 3�� Equação 3-3

2�� 4�� Equação 3-4

O C3S é responsável pela resistência inicial (primeiros dias ou semanas) e o C2S pelo

desenvolvimento contínuo da resistência que se estende por meses ou anos, devido a uma

hidratação mais lenta.

O C-S-H não tem composição nem estrutura definidas (forma amorfa) e é o principal

responsável pela resistência da pasta endurecida. Quanto maior a quantidade de Ca(OH)2 na

pasta, menor é a resistência da pasta contra ataques de ácidos e de sulfatos. Verifica-se

também que um cimento com maior teor de C3S resulta em um concreto mais susceptível ao

ataque químico e com menor resistência mecânica (KAEFER, 2000).

Na pasta hidratada, o C-S-H constitui cerca de 50 a 60% em volume, sendo a fase mais

importante para as propriedades da pasta. O Ca(OH)2, conhecido como Portlandita, por ser o

primeiro composto formado durante a hidratação, é o principal responsável pela resistência

inicial e constitui entre 20 e 25% do volume da pasta. Os sulfoaluminatos constituem entre 15

e 20% do volume da pasta e exercem menor influência nas propriedades da pasta, exceto em

condições nas quais possam ocorrer ataques por sulfato, em que o monossulfato hidratado

deixa a pasta vulnerável (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

A microestrutura de uma pasta de cimento é um termo referente à estrutura básica após

a hidratação do cimento junto com os agregados. Para compreensão, mecanismos de

deterioração e até mesmo melhorar algumas propriedades da pasta endurecida, é necessário

conhecer bem a sua microestrutura, que pode ser bem explorada pela alta resolução

proporcionada pelo MEV e pelas técnicas de análise instantâneas a ele acopladas

(RAMACHANDRAN e BEAUDOIN, 2001).

22

� Vazios

A resistência da pasta é fortemente relacionada com sua porosidade, uma vez que

somente os elementos sólidos resistem aos esforços. A porosidade da pasta de cimento

hidratada se distribui da seguinte forma (MEHTA e MONTEIRO, 1994):

• Poros de gel ou entre camadas de C-S-H: vazios muito pequenos (entre 5 e

25Ǻ), que não influenciam na resistência da pasta.

• Vazios capilares: representam o espaço não preenchido pelos componentes

sólidos da hidratação do cimento. O volume total e, principalmente, a

distribuição do tamanho dos poros afetam a resistência da pasta. Poros de

pequenos diâmetro (< 50nm) são descritos como pouco prejudiciais ao

comportamento mecânico.

• Poros de ar incorporado: possuem formato esférico e dimensões superiores aos

vazios capilares. Podem ocorrer devido a pouca vibração da argamassa ou

terem sido intensionalmente incorporados. Devido à grande dimensão,

reduzem bastante a resistência do material e aumentam a permeabilidade.

3.7 Aditivos Superplastificantes

Aditivo é um produto que é adicionado em pequena quantidade ao concreto ou à

argamassa, antes ou após a mistura, no sentido de melhor adequar o material a determinadas

condições, tais como acelerar ou diminuir o tempo de pega, melhorar a trabalhabilidade,

reduzindo a quantidade de água, aumentar a resistência quanto a variações térmicas, entre

outras (ABNT, 1992).

Segundo a norma “Aditivos para concreto de cimento Portland” (ABNT, 1992),

existem 9 (nove) tipos diferentes de aditivos. Dentre eles, destacam-se os superplastificantes,

que possuem como principal propriedade reduzir a quantidade de água na produção da

argamassa.

Os aditivos superplastificantes são polímeros orgânicos hidrossolúveis - com

moléculas longas e de massa molecular elevada - obtidos sinteticamente por meio de um

23

processo de polimerização complexo. A primeira geração de superplastificantes foi baseada

em condensados sulfonados de naftaleno-formaldeído e/ou condensados sulfonados de

melanina-formaldeído, dispersantes poliméricos baseados em uma única unidade repetitiva,

não permitindo grandes variações de sua estrutura molecular. Mais recentemente, uma nova

geração de aditivos superplastificantes – à base de policarboxilatos com moléculas de

poliéteres pendentes - tem se tornado mais comum. Esses aditivos são baseados em duas ou

mais unidades estruturais, que proporcionam maior diversidade das possíveis estruturas

moleculares. Como exemplo, a quantidade relativa de unidades aniônicas por unidades de

poliéteres pode ser variada, o peso molecular da molécula de poliéter pode ser variado e o

peso molecular da cadeia principal de policarboxilato também pode ser ajustado para a

criação de polímeros com diferentes características de desempenho (YAMADA et al., 2000;

VICKERS et al., 2005).

Muitos aditivos superplastificantes foram desenvolvidos nas últimas décadas. Segundo

Zingg et al. (2008) eles melhoram a trabalhabilidade de argamassas e concretos para a

demanda de aplicações industriais. A adição de superplastificantes visa dois objetivos: eles

são capazes de controlar as propriedades fluidas e permitem a redução da razão água/cimento

sem perder a trabalhabilidade e durabilidade (ZINGG et al., 2008).

O tipo de plastificante e o método de mistura variam a fluidez da pasta (YOSHIOKA

et al., 2002). Como já citado anteriormente, o cimento Portland é formado por quatro tipos de

minerais e a adsorção do superplastificante em cada um deles não é uniforme. Alguns

componentes minerais podem adsorver muito mais ao superplastificante do que os outros.

Yoshioka e outros (2002) testaram quatro tipos diferentes de superplastificantes e concluíram

que todos eles foram mais adsorvidos nos aluminatos do que nos silicatos.

Nos últimos anos, o uso e o desenvolvimento dos superplastificantes a base de

policarboxilatos vêm aumentando cada vez mais e tornando-se os mais populares (ALONSO

et al., 2007; HANEHARA et al., 1999; YAMADA et al., 2000). Estes aditivos a base de

policarboxilatos, também conhecidos como aditivos redutores de água, caracterizam-se por

apresentar estrutura na forma de “pente”, com uma cadeia linear principal de hidrocarbonetos

e cadeias laterais constituídas por grupos carboxilatos e éteres. Por meio dos grupos

carboxilatos, as cadeias dos superplastificantes são adsorvidas sobre as partículas de cimento

dispersando-as, não só devido à repulsão eletrostática, como também devido ao impedimento

estérico causado pelas largas cadeias dos grupos éteres (ALONSO et al., 2007).

24

Outra característica dos superplastificantes é o potencial que suas estruturas químicas

apresentam para ser modificadas, pois são compostas por diferentes moléculas e é um

polímero (YAMADA et al., 2000). Recentemente, muitos aditivos a base de carboxilatos

contendo cadeias principais mais curtas e cadeias laterais de poliésteres mais longas estão

sendo desenvolvidos. Na opinião de alguns autores (SUGIYAMA et al., 2003; MAEDER et

al., 2004 apud ALONSO et al., 2007) quanto mais curta for a cadeia principal e mais longa e

mais numerosa são as cadeias laterais dos éteres, maior e mais duradoura será a fluidez

induzida pelo aditivo. Outros pesquisadores também concluíram que as diferentes estruturas,

suas massas moleculares, assim como a distribuição dessas massas moleculares afetam

diretamente na fluidez da pasta (FERRARI et al., 2000; MAGAROTTO et al., 2003;

BJORNSTROM et al., 2003 apud ALONSO et al., 2007). Quanto maior for a massa

molecular dos polímeros, maior é a adsorção e mais efetiva é a fluidez, mas quanto maior for

a sua distribuição, menor será a eficácia dos aditivos.

Alguns trabalhos estão desenvolvendo ou utilizando materiais alternativos como

superplastificantes. Saasen et al. (1991) utilizaram glicerina para investigar o comportamento

reológico e o tempo de pega de pastas de cimento e verificaram que a glicerina acelera o

processo de hidratação e aumenta a viscosidade das pastas. Outros pesquisadores sintetizaram

o sulfonato de amido e estudaram o efeito da fluidez em pastas de cimento. Concluíram que,

como agente redutor de água, o sulfonato de amido é mais efetivo do que um aditivo

comercial a base de naftaleno (ZHANG et al., 2007). Ainda, outro trabalho na área de

plastificantes alternativos foi realizado, obtendo-se um aditivo redutor de água a base de

copos de poliestireno descartáveis usados (ASSUNÇÃO et al., 2005; CARROL et al., 1966).

3.8 Pavimento intertravado

O pavimento intertravado é composto por peças de concreto, assentadas sobre camada

de areia e travadas entre si por contenção lateral (ABCP, 2010). Podem apresentar uma

variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento, permitindo explorar

harmonicamente essas características do ponto de vista arquitetônico e paisagístico (Figura

3-7) (BLOCOBRASIL, 2004; ABCP, 2010).

25

FONTE (ABCP, 2010; BLOCOBRASIL, 2004)

O uso da pavimentação intertravada no Mundo vem aumentando significativamente

nos últimos anos. São utilizados em uma variedade de aplicações comerciais, municipais e

industriais. As principais razões para escolha desse tipo de pavimento são: pouca manutenção,

facilidade de colocação e remoção, boa aparência estética, disponibilidade imediata, além de

se apresentarem em várias formas e cores (LEE et al., 2003). Além disso, os pavimentos

intertravados de concreto refletem melhor a luz, comparados a outros tipos de superfície,

proporcionando melhor conforto térmico devido à rápida dispersão no ar do calor produzido

pela incidência dos raios solares, ao contrário de pisos mais escuros, que acumulam calor e o

liberam lentamente. A diferença de temperatura entre ambos pode chegar a 30% quando

submetidos à mesma insolação (BLOCOBRASIL, 2004; ABCP, 2010).

Sob chuva, os pavimentos intertravados de concreto não são escorregadios e possuem

excelente permeabilidade (ABCP, 2010), sendo uma das melhores opções para minimizar a

impermeabilização das cidades, por suas características de permitir a infiltração da água para

o solo. Por sua versatilidade de uso, podem ser utilizados em calçadas, parques, praças,

quadras poliesportivas, estacionamentos e ruas de tráfego leve, conferindo grande

durabilidade devido à elevada resistência do concreto (HALLACK, 2011; ABCP, 2010).

O intertravamento é a capacidade que os blocos adquirem de resistir a movimentos de

deslocamento individual, seja ele vertical, horizontal ou de rotação em relação a seus

vizinhos. O intertravamento é fundamental para o desempenho e a durabilidade do pavimento.

Para que se consiga o intertravamento duas condições são necessárias e indispensáveis:

contenção lateral e junta preenchida com areia (ABCP, 2010).

Figura 3-7 - Variedade de formas, cores, texturas e padrões de assentamento dos blocos

intertravados.

26

• Contenção lateral: Impede o deslocamento lateral dos blocos da camada de

rolamento, promovendo o intertravamento.

• Areia de selagem: Proporciona a transferência de esforços entre os blocos de

concreto, permitindo que eles trabalhem juntos, uns com os outros, e suportem as cargas

solicitantes.

A construção com pavimentos intertravados é simples: basta assentar os blocos sobre

uma camada de areia grossa (recomenda-se que a camada de areia tenha de 3cm a 4cm de

espessura após a compactação das peças), compactar a superfície e, em seguida, espalhar areia

fina para o preenchimento das juntas. Depois, devem-se compactar as peças novamente até

que as juntas estejam totalmente preenchidas com areia. Um tipo de contenção lateral,

comumente para meios-fios, é sempre requerida (HALLACK, 2011).

No pavimento, as peças pré-moldadas de concreto comportam-se como uma camada

flexível e única devido à propriedade de intertravamento. É o intertravamento que

proporciona resistência a estes pavimentos e os diferem dos demais. Depois de intertravadas,

as peças de um pavimento adquirem a capacidade de resistir a movimentos de deslocamento

individual, seja ele vertical, horizontal ou de rotação em relação a suas vizinhas (Figura 3-8).

(HALLACK, 2011; ABCP, 2010).

FONTE: (ABCP, 2010)

Figura 3-8 - Movimentos de deslocamento individual dos blocos, mostrando como o

intertravamento funciona.

A propriedade de distribuição de esforços das peças intertravadas depende

essencialmente de seu formato, arranjo e espessura. A resistência à compressão das peças tem,

neste aspecto, pouca influência. Não há um consenso entre os pesquisadores quanto à

influência do formato das peças. No entanto, há concordância quanto ao comportamento do

pavimento em função da espessura e do arranjo de assentamento das peças. Recomenda-se

que as peças devam ter espessuras mínimas de 6cm, para pavimentos com tráfego leve, 8 cm

para aqueles submetidos ao tráfego de veículos comerciais e 10cm para casos especiais

(ABNT, 1987a).

Giro

27

No Brasil, a norma NBR 9781 “Peças de Concreto para Pavimentação –

Especificação” (ABNT, 1987b) estipula que a resistência à compressão das peças, calculada

de acordo com a norma NBR 9780 “Peças de Concreto para Pavimentação – Determinação da

Resistência à Compressão – Método de ensaio” (ABNT, 1987a), deve ser 35MPa para as

solicitações de veículos comerciais de linha ou 50MPa quando houver tráfego de veículos

especiais ou solicitações capazes de produzir acentuados efeitos de abrasão.

3.9 Planejamento Fatorial de Experimentos

No planejamento de qualquer experimento, o primeiro que se deve fazer é decidir

quais são os fatores e as respostas de interesse que se quer analisar e chegar a alguma

conclusão, pois um experimento não planejado pode trazer resultados inúteis, por não

apresentarem uma forma razoável de serem interpretados.

Em planejamento fatorial usam-se os termos fatores, níveis e respostas. Os fatores são

as variáveis controláveis que, a princípio, influenciariam um determinado processo. Eles

podem ser qualitativos ou quantitativos. Os níveis são os valores ou as classes (caso o fator

seja qualitativo) em que cada fator deve ser estudado no experimento. Já as respostas são as

variáveis de saída do sistema que serão ou não afetadas por modificações provocadas nos

fatores, ou seja, são as propriedades de interesse deste processo (SOARES NETO et al.,

2010).

Encontram-se pesquisas que são realizadas fixando-se um dos fatores num certo nível

e variando-se o outro até descobrir qual o nível que produz a melhor resposta. Depois,

mantém-se este fator no nível ótimo encontrado, variando-se o nível de outro fator até

descobrir a melhor resposta. E assim sucessivamente.

Embora este modo de experimentar possa ser do senso comum, ele não é a maneira

mais correta, uma vez que a melhor resposta só é encontrada em circunstâncias muito

especiais. O melhor a se fazer é variar todos os fatores ao mesmo tempo, já que as variáveis

podem ter influências mútuas e o valor ideal para uma delas pode depender do valor da outra.

Esse comportamento é chamado de interação entre os fatores.

Para variar tudo ao mesmo tempo, dentro de uma lógica, são aplicados planejamentos

experimentais fundamentados em princípios estatísticos, dos quais se podem tirar o máximo

28

de informação, fazendo o menor número de experimentos. As vantagens desse tipo de

planejamento são, principalmente, a redução de custos e de tempo, obtendo-se respostas

confiáveis.

O planejamento fatorial a dois níveis é muito útil em investigações preliminares, uma

vez que se quer saber se determinados fatores têm ou não influência sobre a resposta. São

planejamentos muito simples de se executar, pois todos os fatores são estudados em apenas

dois níveis. Costuma-se identificar os níveis superior e inferior com os sinais (+) e (-),

respectivamente (SOARES NETO et al., 2010).

3.9.1 Planejamento dos Experimentos

Um dos planejamentos fatoriais mais comuns é o 2k, no qual a base 2 significa o

número de níveis estudados em cada fator e o expoente k significa o número de fatores. Ao

executar um planejamento fatorial especificam-se, primeiramente, os níveis de cada fator

estudado. Em seguida, organizam-se as informações para que se tenham todas as combinações

possíveis, de modo que um planejamento 23, por exemplo, se reflete em pelo menos 8 (oito)

experimentos.

3.9.2 Cálculo e Análise dos Efeitos

Para mensurar o efeito principal de um determinado fator, calcula-se a diferença entre

a resposta média no nível superior e a resposta média no nível inferior desse fator. Já o efeito

de interação de segunda ordem é calculado como a metade da diferença entre as respostas

médias dos dois fatores (SOARES NETO et al., 2010).

A análise dos efeitos pode ser realizada por meio de gráficos normais. Para traçar estes

gráficos, plotam-se os valores dos efeitos no eixo das abscissas e no eixo das ordenadas os

valores correspondentes à distribuição normal padronizada (valores de z, variável aleatória

com distribuição N (0,1), média zero e variância um, encontrados em tabelas de livros de

estatísticas). Os pontos que vierem de uma população normal de média igual a zero se

ajustarão à reta central de probabilidade acumulada igual a 50% (z = 0) e sobre o ponto zero

do eixo dos efeitos, ou seja, eles representam “efeitos” sem nenhum significado físico.

29

O mesmo não se pode dizer dos pontos que estiverem afastados da reta. Estes,

dificilmente, pertencem à mesma população que produziu os pontos centrais. Portanto, devem

ser interpretados como efeitos realmente significativos e tanto mais significativos quanto mais

afastados estiverem da região central, para direita ou para a esquerda (SOARES NETO et al.,

2010).

3.9.3 ANOVA (Analysis of Variance)

A análise da variância (ANOVA – AN de ANalysis, O de Of e VA de VAriance),

assim como o estudo dos efeitos, é realizada por meio de uma distribuição normal estudada

por Fisher, mais conhecida como distribuição F, e é também utilizada para verificar quais

efeitos são significativos. É uma extensão do teste t de Student que permite não só a

comparação de duas, mas de qualquer número de médias (VIEIRA, 2006).

A técnica consiste em estudar a variabilidade possivelmente ocasionada pelo fator em

estudo, concluindo-se se ela é apenas aleatória (o fator não influi) ou significativa (o fator

influi) (PINTO e VICTOR, 2009). Resumindo, o objetivo da análise da variância é usar dados

para testar as seguintes hipóteses:

H0: O fator não influi nos resultados.

H1: O fator influi nos resultados.

Para isso é necessário escolher um determinado intervalo de confiança e levar em

consideração os graus de liberdade do experimento, de modo que o F obtido por cálculos é

comparado com um F tabelado. Se o F calculado for menor que o tabelado, aceita-se a

hipótese da nulidade (H0). Caso contrário, a hipótese da nulidade deve ser rejeitada.

A ANOVA de um experimento inteiramente ao acaso exige que sejam feitas algumas

suposições sobre os erros, sem as quais os resultados da análise não podem ser válidos. Para

isso, as seguintes pressuposições devem ser atendidas (VIEIRA, 2006):

1. os erros devem ser variáveis aleatórias independentes;

2. as variâncias devem ser iguais;

3. a distribuição dos erros deve ser normal ou aproximadamente normal.

30

Um experimento inteiramente ao acaso pode ser escrito na forma do seguinte modelo

(Equação 3-5):

Yij = µ i + εij

Equação 3-5

O modelo indica que a resposta Yij ao modelo de uma unidade experimental é dada

pela média verdadeira de todas as respostas possíveis (µ i) acrescida de uma quantidade (εij),

que é chamada de erro (error).

Como os erros são definidos em função das médias verdadeiras, não é possível

conhecê-lo, mas sim estimá-lo fazendo a diferença entre cada dado e a média a que ele

pertence:

εij = Yij - µ i

Equação 3-6

As estimativas dos erros recebem o nome de resíduos e é a análise desses resíduos que

ajuda a verificar se a ANOVA é aceitável ou não. Para fazer uma análise de variâncias, é

preciso pressupor que os erros são variáveis aleatórias independentes, ou seja, os dados

experimentais obtidos pertencem a unidades sem correlação ou não agrupadas. A não

dependência pode ser verificada por meio do desenho de um gráfico dos resíduos

padronizados versus a ordem em que as observações foram coletadas. A independência é

satisfeita quando os resíduos ficam dispersos em torno de zero, sem um padrão definido. É

uma análise extremamente útil, porém é gráfica. Portanto, uma conclusão mais razoável pode

ser feita ao verificando quando as variâncias são constantes ou iguais.

Para testar a igualdade das variâncias são propostos diversos testes, sendo o Teste de

Levene bastante utilizado e simples, além de dar resultados muito precisos. Primeiro, é

preciso calcular os resíduos da ANOVA. Depois é preciso fazer uma ANOVA (inteiramente

ao acaso) dos valores absolutos desses resíduos. Os tratamentos são os mesmos da análise de

dados.

A lógica do Teste de Levene é simples: quantos maiores são as variâncias, maiores

serão os resíduos (VIEIRA, 2006). Então, se as variâncias são homogêneas, o resultado do

31

teste F para comparação de médias dos valores absolutos dos resíduos será não significativo,

comprovando que estas são de uma mesma população.

Os resíduos também devem apresentar distribuição normal. Para verificar este

pressuposto, um gráfico de probabilidade normal deve ser feito. Os resíduos padronizados são

colocados nas abscissas e os valores esperados da distribuição normal, na ordenada. Os

pontos deverão ficar em torno da reta. Portanto, é importante fazer a análise dos resíduos, pois

ela ajuda a dizer se as pressuposições feitas são razoáveis.

3.9.4 Teste t de Student

Os testes estatísticos testam hipóteses a respeito de uma população. Podem ser feitas

duas hipóteses. Na primeira supõe-se que as médias de dois grupos, independentes ou não,

são iguais - hipótese esta denominada “hipótese da nulidade” e é representada por H0. A

segunda hipótese é aquela que supõe que as médias são diferentes, denominada hipótese

alternativa, e representada por H1. Ambas, portanto, são escritas da seguinte forma (PINTO e

VICTOR, 2009; VIEIRA, 2006):

H0: As médias são iguais.

H1: As médias são diferentes.

Um teste estatístico proposto no início do século passado para comparação de duas

médias, chamado teste t de Student, é muito conhecido e é usado até hoje em todas as ciências

experimentais, podendo ser realizado em duas condições (VIEIRA, 2006):

1. Quando os grupos são independentes – experimento inteiramente ao acaso; e

2. Quando os dados são pareados – experimento em blocos, em que cada unidade é tomada

como um bloco.

32

� Teste t na comparação de dois grupos independentes

São ensaios nos quais se comparam dois grupos independentes, ou seja, os dados são

obtidos de populações diferentes. Portanto, o teste t pode ser indicado para tratar a igualdade

de duas médias de grupos independentes. Para fazer o teste, os seguintes passos devem ser

seguidos (VIEIRA, 2006):

(a) calcula-se a média de cada grupo;

(b) calcula-se a variância de cada grupo;

(c) calcula-se a variância ponderada, dada pela fórmula apresentada na Equação 3-7:

� � � � � 1�� 1�� 2

Equação 3-7

(d) calcula-se o valor t, que está associado a n1 + n2 – 2 graus de liberdade, pela

fórmula apresentada na Equação 3-8:

" � #$ � #$%& 1� � 1�' �

Equação 3-8

(e) compara-se o valor calculado de t (em valor absoluto) com o valor crítico de t, no

nível estabelecido de significância e com os mesmos graus de liberdade. Se o valor

de t for igual ou maior do que o da tabela de valores t (encontrada em livros de

estatística), rejeita-se a hipótese de nulidade, ou seja, aquela em que as médias em

comparação são iguais.

� Teste t na comparação de dois grupos pareados

Trata-se de uma comparação de dois grupos dependentes, ou seja, de dois grupos de

dados (antes e depois) dependentes ou pareados, pois cada par de dados é tomado de uma

mesma população. Tipo de ensaios como estes também são conhecidos como experimentos

em blocos (VIEIRA, 2006).

Portanto, para se fazer um estudo de dados pareados, os seguintes passos devem ser

seguidos:

(a) calculam-se as diferenças entre todos os pares de dados pareados (Equação 3-9):

33

( � # � # Equação 3-9

(b) calcula-se a média dessas diferenças (Equação 3-10):

( ) � ∑ (�

Equação 3-10

(c) calcula-se a variância dessas diferenças (Equação 3-11):

� � ∑ ( � �∑ (�� 1

Equação 3-11

(d) calcula-se o valor de t, que está associado a n – 1 graus de liberdade, pela fórmula

apresentada na Equação 3-12:

" � (+%��

Equação 3-12

(e) idem ao passo (e) descrito no item anterior.

� Teste de Tukey

É provavelmente um dos testes mais conhecidos para comparação de médias duas a

duas. Para realizar este teste, costuma-se calcular primeiro a diferença mínima que deve haver

entre duas médias para que elas possam ser consideradas diferentes em um determinado nível

de significância. O autor do teste chamou este valor de “diferença honestamente significante”

e a indicou por HSD (do inglês “honestly significant difference”), que pode ser calculado de

acordo com a Equação 3-13 (VIEIRA, 2006).

��, � -./012

Equação 3-13

34

Em que o valor q é encontrado na Tabela q no nível estabelecido de significância,

QMR é o quadrado médio do resíduo da análise de variância e r é o número de repetição de

cada um dos tratamentos.

De acordo com o teste, duas médias são estatisticamente iguais toda vez que o valor

absoluto da diferença entre elas for igual ou menor do que HSD.

3.9.5 Testes não paramétricos

Os testes citados anteriormente - ANOVA, t-Student e Tukey - partem do pressuposto

que as variáveis fazem parte de uma mesma população e que, portanto, os seus valores devem

apresentar uma distribuição normal ou aproximadamente normal. Quando isto não ocorre, os

dados não podem ser tratados com testes dessa natureza e sim por aqueles conhecidos como

testes de distribuição livre ou testes não paramétricos, pois estes não apresentam nenhuma

exigência quanto ao conhecimento da distribuição da variável na população e seus parâmetros

(CALLEGARI-JACQUES, 2003).

Conforme Callegari-Jacques (2003), nos testes paramétricos os valores da variável

estudada devem ter distribuição normal ou aproximação normal. Já os testes não

paramétricos, também chamados por testes de distribuição livre, não têm exigências quanto ao

conhecimento da distribuição da variável na população. Alguns testes desta natureza e muito

utilizados são: Teste de Kruskal-Wallis e Teste de Mann-Whitney.

� Teste de Kruskal-Wallis

O teste de Kruskal-Wallis ou análise da variância pelo número de ordens (ranks) pode

ser utilizado em casos em que os pressupostos da ANOVA paramétrica não foram totalmente

atingidos, ou seja, quando as k amostras não pertencem a uma população normal ou quando as

variâncias são heterogêneas.

Quando k = 2, o teste de Kruskal-Wallis é idêntico ao teste de Mann-Whitney,

explicado no próximo item.

35

Sejam k as amostras em análise, cada uma com Ni repetições, e 3 � ∑ 3456 o número

total de observações. Pretende-se verificar se as k amostras (ou tratamentos, como são

designados) têm distribuições idênticas (FERREIRA, 2012).

O teste de hipóteses é:

H0: As distribuições das k amostras são iguais.

H1: As distribuições das k amostras diferem na localização.

A estatística do teste é (Equação 3-14):

� � 123. �3 � 1� 8 15354

56 � 3. �3 � 1�

Equação 3-14

Em que Ri é a soma dos números de ordem das Ni observações do grupo ou tratamento

i (nota-se que a soma de todos os números de ordem de todos os tratamentos deve ser igual a

N.(N+1)/2) (FERREIRA, 2012).

Se existem números de ordem empatados, a estatística deve ser corrigida para esta

situação. Para tal calcula-se o fator de correção:

� � 1 � ∑ �95� � 9�:56 3� � 3

Equação 3-15

E a estatística do teste corrigida é:

�; � ��

Equação 3-16

Em que ui é o número de empates em cada grupo e m é o número de grupos de

números de ordem empatados.

Para atribuir o número de ordem às observações, juntam-se as observações de todos os

tratamentos, ordenando-as em seguida. Quando existir observações iguais (empates ou “ties"),

36

o número de ordem de cada observação empatada equivale ao valor médio deste número de

ordem (FERREIRA, 2012).

A estatística H avalia em que medida as k amostras ou tratamentos diferem

relativamente aos respectivos números de ordem. O teste de hipóteses pode ser avaliado por

meio da comparação entre o valor H com o valor teórico de Qui tabelado (χ2). Se H calculado

for menor que χ2, não se pode rejeitar a hipótese nula. Para testes não paramétricos o nível de

confiança não pode ser menor que 95%.

� Teste de Mann-Whitney

O teste de Mann-Whitney é um teste não paramétrico alternativo ao teste t-Student

para comparar a média de duas amostras independentes. O único pressuposto para este teste é

que as duas amostras sejam independentes e aleatórias e que as variáveis em análise sejam

numéricas ou ordinais (FERREIRA, 2012).

Sejam N1 e N2 os tamanhos de duas amostras, o teste de hipótese subjacente é:

H0: As duas amostras têm distribuições idênticas.

H1: As duas amostras têm distribuições diferentes.

O teste de hipóteses também pode ser expresso por meio da comparação entre

medianas.

A estatística do teste (teste U) é calculada como se segue (FERREIRA, 2012):

(a) As observações das duas amostras são combinadas numa única variável de

tamanho N1 + N2 .

(b) O conjunto de observações assim constituído é ordenado por ordem crescente,

atribuindo o número de ordem 1 à observação menor e N1 + N2 a observação

maior. Caso haja empates, a cada uma das observações empatadas é atribuída o

número de ordem médio.

(c) Por fim, calculam-se as somas dos números de ordem das observações de cada

amostra.

W1 = soma dos números de ordem das observações da amostra 1;

W2 = soma dos números de ordem das observações da amostra 2;

(d) Calculam-se as quantidades:

37

<� � =�. =� � =��=� � �� >�

Equação 3-17

? � 3 . 3 � 3 �3 � 1�2 � @

Equação 3-18

A estatística do teste é:

U = min (U1, U2 )

Equação 3-19

A hipótese nula estabelece que as duas amostras tenham a mesma distribuição e, se tal

acontecer, as medianas (e também as médias) das duas amostras serão iguais (FERREIRA,

2012).

38

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Estrutura Metodológica

Os ensaios e as análises do resíduo, dos superplastificantes e dos pigmentos foram

realizados segundo as estruturas metodológicas apresentadas nas Figura 4-1, Figura 4-2 e

Figura 4-3.

Figura 4-1 - Estrutura metodológica dos ensaios e análises de caracterização do resíduo, bem

como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas.

RESÍDUO

CLASSIFICAÇÃO (ABNT, 2004a)

Análise:- Granulometria (ABNT, 2005)- Absorção de Água (ABNT, 2001)- Massa Específica (ABNT, 2002)- Massa Unitária (ABNT, 2006)- Coeficiente de Inchamento (ABNT, 2009)- Difração de Raios X- Ativação Neutrônica- MEV e EDS

CARACTERIZAÇÃO

PLANEJAMENTO FATORIAL - 23

FATORES E NÍVEIS- Traço 1:2 e 1:2,5- a/c 0,75 e 0,80- Tipo de cimento CPII e CPV

RESPOSTAS

- Preparação dasargamassa- Moldagem doscorpos-de-prova- Tempo de cura

Ensaios- Densidade- Viscosidade (Tello, 1996)- Tempo de pega- Índice de vazios (ABNT, 2005)- Resistência à compressão (ABNT, 1991)

Seleção das Ferramentas de Análise

Ensaios:- Lixiviação (ABNT,2004b)- Solubilização (ABNT,2004c)

39

Figura 4-2 - Estrutura metodológica das análises de caracterização dos superplastificantes,

bem como o planejamento fatorial dos ensaios realizados nas argamassas com SP.

Figura 4-3 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial dos ensaios realizados nas

argamassas confeccionadas com pigmento.

Após finalização dos ensaios citados nas três estruturas metodológicas (Figura 4-1,

Figura 4-2 e Figura 4-3), foi realizado um ensaio de reprodutibilidade da planta piloto de

FATORES E NÍVEIS- Tipo SP 5700 e 20HE- Conc. 0% , 0,3%, 0,6% e 0,9%

SUPERPLASTIFICANTES - SP

CARACTERIZAÇÃOPLANEJAMENTO

FATORIAL 2x4

RESPOSTAS

- Preparação das argamassa– EXP. 08- Moldagem dos corpos-de-prova- Cura

Ensaios- Densidade- Viscosidade- Tempo de pega- Resistência à compressão


Análises:- Caracterização físico química(cor, %sólidos, pH, massaespecífica e viscosidade)- Composição Química elementar(Espectroscopia de AA eFluorescência de Raios X)- Caracterização estrutural(Espectroscopia FTIR e RMN )

PIGMENTOS

PLANEJAMENTO FATORIAL 2 x 4

RESPOSTAS

- Preparação das argamassa – EXP. 08 - Moldagem dos corpos-de-prova- Cura

Ensaios- Densidade- Viscosidade- Tempo de pega-Resistência à compressão- Índice de vazios


FATORES E NÍVEIS- Tipo: resíduo natural e vermelho- Conc. 4%, 8%, 12% e 16%

CARACTERIZAÇÃO

Análise:- Absorção de Água (ABNT,2001)

40

blocos intertravados confeccionados em laboratório, de acordo com a estrutura metodológica

apresentada na Figura 4-4.

Figura 4-4 - Estrutura metodológica do planejamento fatorial para o ensaio de

reprodutibilidade laboratório x planta piloto.

4.2 Materiais

Os principais materiais utilizados nesta pesquisa foram:

a. Cimento Portland CP II-E 32, marca Holcim com área superficial = 4043m2/kg

(FRANÇA, 2010a) e massa unitária = 1,027g/cm3 (MERCOSUL, 2002).

b. Cimento Portland CP V ARI, marca Holcim com área superficial = 4552m2/kg

(FRANÇA, 2010b) e massa unitária = 0,963g/cm3 (MERCOSUL, 2002).

c. Resíduo arenoso fornecido pela Samarco Mineração, massa unitária = 1,56g/cm3.

d. Pigmento natural (resíduo lama obtido na etapa de deslamagem fornecido pela

Samarco Mineração).

e. Pigmento vermelho (obtido do tratamento térmico do resíduo natural).

f. Superplastificante Sika ViscoCrete® 20HE.

g. Superplastificante Sika ViscoCrete® 5700.

REPRODUTIBILIDADEBLOCOS INTERTRAVADOS

ESCALA PILOTO

RESPOSTAS

Ensaios- Densidade- Viscosidade- Resistência à compressão


PLANEJAMENTO FATORIAL 22

- Preparação das argamassa –EXP. 08- Moldagem dos BLOCOSINTERTRAVADOS- Tempo de Cura

FATORES E NÍVEIS- Tipo Lab e PP- Ordem 7 e 8

LABORATÓRIO

41

h. Óleo hidráulico

i. Vaselina

4.3 Equipamentos/Instrumentos

Na preparação das argamassas, dos corpos de prova e dos ensaios foram utilizados os

seguintes equipamentos e instrumentos:

a. Paquímetro, modelo Universal, marca Mitutoyo.

b. Medidor de tempo de pega automático, marca Resistence Machine Unificate, modelo

M-23 com agulha de Vicat.

c. Viscosímetro analógico, marca Bookfield, modelo RVT e conjunto de rotores tipo

“T”.

d. Balança digital, marca Gehaka, modelo BG 8000.

e. Balança digital, marca Marte, modelo AS5500.

f. Balança digital, marca Marte, modelo AC10K.

g. Phmetro digital, marca Micronal, modelo B 374.

h. Cronômetro digital, marca Technos, modelo 219.

i. Batedeira, marca G.Paniz, modelo BP20C.

j. Moldes de aço padronizados com 5cm de diâmetro por 10cm de altura.

k. Moldes de PVC de volume e massa conhecidos, confeccionados no Laboratório de

Cimentação do CDTN - LABCIM.

l. Moldes de polipropileno formato intertravado da PEC MAQ PEC FORMAS®.

m. Termohigrômetro digital, marca Microzelle, modelo MN2400.

n. Prensa EMIC, modelo PCI 150/200, série 31.

o. Prensa EMIC, modelo PCM 100/20, série 1591.

p. Betoneira Menegotti, modelo PREMIUM, capacidade de tambor de 150L.

q. Mesa Vibratória marca CSM, com capacidade de carga de 500kg e rotação do eixo

vibrador de 5400rpm.

r. Tambor de 200L

s. Materiais e vidraria de laboratório (béqueres, provetas, pipetas, bastão de vidro,

espátulas, leiteiras, pincel, etc.).

42

4.4 Métodos - Referencial Teórico

RESÍDUO ARENOSO – Classificação

4.4.1 Classificação de Resíduos

Segundo a norma ABNT NBR 10004, resíduos podem ser classificados como

perigosos (classe I) ou não perigosos (classe II). Um resíduo perigoso é aquele que, em

função de suas características físicas, químicas ou infecto-contagiosas, pode apresentar risco à

saúde pública e ao meio ambiente. Dentre estas, a norma ABNT (2004a) cita:

Inflamabilidade: é característica de resíduos líquidos com ponto de fulgor inferior a 60ºC; não

líquido que, sob condições de temperatura e pressão de 25°C e 0,1MPa, produzem fogo por

fricção; oxidantes, ou seja, que podem liberar oxigênio, estimulando a combustão; resíduos

gasosos inflamáveis.

Corrosividade: é característica de resíduos que, sendo aquoso, apresentar pH menor ou igual a

2, ou maior ou igual a 12,5 ou sua mistura com água, na proporção de 1:1 em peso, produzir

uma solução com as mesmas condições estabelecidas acima. E ainda, se o resíduo aquoso ou

o seu líquido produzido for capaz de corroer o aço (COPANT 1020) a uma razão maior que

6,35mm ao ano, à temperatura de 55°C.

Reatividade: é característica de resíduos instáveis que reagem violentamente com a água ou

que formam misturas potencialmente explosivas com ela; geram vapores tóxicos; possuam

íons CN- ou S2- em concentrações superiores ao limite de 250mg de HCN liberável ou 500mg

de H2S liberável por quilograma de resíduo; produzam reação ou decomposição explosiva a

25ºC e 0,1MPa; ou sejam explosivos.

Toxicidade: é característica de resíduos que apresentam uma das seguintes propriedades:

a) o extrato obtido desta amostra, segundo a ABNT NBR 10005 (ABNT, 2004b),

contiver qualquer um dos contaminantes em concentrações superiores aos valores

constantes no anexo F da norma (ABNT, 2004a). Neste caso, o resíduo deve ser

caracterizado como tóxico com base no ensaio de lixiviação;

b) possuir uma ou mais substâncias constantes no anexo C desta norma e apresentar

toxicidade;

43

c) ser constituído por restos de embalagens contaminadas com substâncias constantes nos

anexos D ou E da norma NBR 10004;

d) resultar de derramamentos ou de produtos fora de especificação ou do prazo de

validade que contenham quaisquer substâncias constantes nos anexos D ou E NBR

10004;

e) ser comprovadamente letal ao homem;

f) possuir substância em concentração comprovadamente letal ao homem ou estudos do

resíduo que demonstrem um DL50 (dose letal para 50% da população), quando

administrada por via oral em ratos menor que 50mg.kg-1 ou CL50 (concentração letal

para 50% da população) administrada por via respiratória em ratos menor que 2mg.L-1

ou uma DL50 quando administrada em contato com a pele para coelhos menor que

200mg.kg-1.

Patogenicidade: é característica de resíduos que contenham ou haja suspeita de conter

microorganismos patogênicos, proteínas virais, ácido desoxiribonucléico (DNA) ou ácido

ribonucléico (RNA) recombinantes, organismos geneticamente modificados, plasmídios,

cloropastos, mitocôndrias ou toxinas capazes de produzir doenças em homens, animais ou

vegetais. Os resíduos de saúde deverão ser classificados como apresentado na ABNT NBR

12808.

Os resíduos que não se enquadram como perigosos são classificados como classe II –

não perigosos. Os códigos para alguns resíduos desta classe encontram-se no anexo H da

ABNT NBR 10004 (ABNT, 2004a). Os resíduos classe II podem ser considerados como não

inertes ou inertes em que, segundo a norma NBR 10004, são denominados classe II A - não

inertes ou classe II B – inertes. Quaisquer resíduos que, quando amostrados segundo a NBR

10007 (ABNT, 2004d) e submetidos a um contato dinâmico e estático com água destilada ou

deionizada, à temperatura ambiente, conforme a ABNT NBR 10006 (ABNT, 2004c), não

tiverem nenhum de seus constituintes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de

potabilidade de água, excetuando-se aspectos como, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme

anexo G da norma ABNT 10004, serão classificados como inertes.

44

RESÍDUO ARENOSO – Caracterização

4.4.2 Análise Granulométrica

A determinação da composição granulométrica é de fundamental importância para

definir as características do agregado. Segundo a norma da ABNT Agregados para concreto -

Especificações (ABNT, 2009), um agregado pode ser definido como graúdo ou miúdo, em

concordância com a distribuição granulométrica determinada de acordo com a norma

Agregados – Determinação da composição granulométrica (ABNT, 2003). A princípio, deve-

se estabelecer a dimensão máxima característica do material, que é uma grandeza associada à

distribuição granulométrica do agregado, correspondente à abertura nominal, em milímetros,

da malha da peneira da série normal ou intermediária na qual o agregado apresenta uma

porcentagem retida acumulada igual ou imediatamente inferior a 5% em massa. Depois de

estabelecida a dimensão máxima característica, a massa mínima por amostra de ensaio pode

ser então definida.

Segundo a NBR 7211 (ABNT, 2009), agregado miúdo é definido como aqueles grãos

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

abertura de malha de 150µm, em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248.

Além do mais, a distribuição granulométrica, determinada segundo esta mesma norma, deve

atender aos limites estabelecidos na Tabela 4-1 (ABNT, 2003).

Podem ser utilizados como agregado miúdo para concreto, materiais com distribuição

granulométrica diferentes das zonas estabelecidas na Tabela 4-1, desde que estudos prévios de

dosagem comprovem sua aplicabilidade.

Como resultados devem ser apresentados, portanto, as porcentagens médias retidas em

cada peneira, com aproximação de 1%, a dimensão máxima característica e o módulo de

finura, que consiste na soma das porcentagens retidas acumuladas em massa de agregado, nas

peneiras de série normal, dividida por 100.

45

Tabela 4-1 - Limites de distribuição granulométrica do agregado miúdo (ABNT, 2003).

Peneira com abertura de malha / mm

Porcentagem, em massa, retida acumulada Limites Inferiores Limites Superiores

Zona utilizável Zona ótima Zona ótima Zona utilizável

9,50 0 0 0 0 6,30 0 0 0 7 4,75 0 0 5 10 2,36 0 10 20 25 1,18 5 20 30 50

0,600 15 35 55 70 0,300 50 65 85 95 0,150 85 90 95 100

Notas: 1. O módulo de finura da zona ótima varia de 2,20 a 2,90. 2. O módulo de finura da zona utilizável inferior varia de 1,55 a 2,20. 3. O módulo de finura da zona utilizável superior varia de 2,90 a 3,50.

Quanto ao módulo de finura, os agregados miúdos podem ser classificados como

areias grossas, médias ou finas. Portanto, são classificados como areia grossa aquelas que

possuem módulo de finura (MF) maior do que 3,3, areia média aquelas que possuírem MF

entre 2,4 e 3,3 e quando o MF é menor do que 2,4, a areia é classificada como fina (RIBEIRO

et al., 2002).

4.4.3 Determinação da Absorção de Água

A norma ABNT NBR NM 30 (ABNT, 2001) estabelece o método de determinação da

absorção de água dos agregados miúdos destinados ao uso em concretos.

Absorção é o processo pelo qual um líquido é conduzido e tende a ocupar os poros

permeáveis de um corpo sólido poroso. Para os efeitos da norma, é também o incremento de

massa de um corpo sólido poroso devido à penetração de um líquido (água) em seus poros

permeáveis, em relação a sua massa em estado seco. Agregados definidos como “saturados

superfície seca” são aqueles cujas partículas absorveram o máximo de água, mas apresentam a

superfície seca.

A amostra do agregado para ensaio deve ter aproximadamente 1kg, tendo sido obtida

por quarteamento prévio. Normalmente o ensaio é realizado em replicata.

Primeiramente a amostra é colocada em um recipiente (uma bandeja metálica) e

secada a uma temperatura de (105 ± 5)°C, até que a diferença massa (m) seja menor do que

46

0,1g, em duas determinações consecutivas. A etapa de secagem é dispensável quando a

dosagem do concreto for realizada com base em agregados no estado úmido. A amostra é

então coberta com água e fica assim por 24h.

Após o período determinado, o excesso de água é retirado e a amostra é espalhada de

modo que fique com uma superfície plana. Ela é então submetida à ação de uma suave

corrente de ar quente, revolvendo a amostra com frequência para assegurar uma secagem

uniforme. A secagem é feita até que os grãos de agregado miúdo não fiquem aderidos entre si

de forma marcante.

O agregado miúdo é então colocado em um molde tronco-cônico, sem ser

comprimido, e em sua superfície são aplicados 25 golpes com a haste de compactação. O

molde deve ser levantado verticalmente e, se houver umidade superficial, o agregado se

conservará com a forma do molde. A situação intermediária entre o desmoronamento e a

manutenção intacta da forma deve ser anotada.

Continuar a secagem, revolvendo a amostra constantemente e realizar ensaios a

intervalos frequentes, até que o cone de agregado miúdo desmorone ao ser retirado o molde.

Neste momento o agregado terá chegado à condição de saturado superfície seca. A massa

“ms”é determinada com aproximação de 0,1g.

Se o cone desmoronar na primeira tentativa, é porque a secagem foi efetuada além do

ponto de “saturado superfície seca” do agregado. Nesse caso, é necessário adicionar alguns

mililitros de água à amostra, que deve ser intimamente misturada e permanecer em repouso

durante 30 minutos, em recipiente tampado, após o que deve ser reiniciado o processo de

secagem e ensaio.

A absorção de água é calculada mediante a fórmula apresentada na Equação 4-1:

� � AB � AA . 100

Equação 4-1

Em que:

A é a absorção de água, em porcentagem;

ms é a massa ao ar da amostra na condição saturado e de superfície seca, em gramas e

m é a massa da amostra seca em estufa, em gramas.

47

4.4.4 Determinação da Massa específica

Massa específica é definida como a relação entre a massa do agregado seco em estufa

(100 – 110°C) e o volume dos grãos, incluindo os poros impermeáveis. O procedimento para

determinação da massa específica é apresentada na norma MERCOSUL NM 52:2002

“Agregado fino – Determinação de massa específica e massa específica aparente”

(MERCOSUL, 2002) e está descrito neste item.

Antes de executar o procedimento, a amostra deve ser preparada. Este método de

preparação segue o mesmo procedimento descrito na norma NBR NM 30 para determinação

da absorção de água pelo agregado miúdo (ABNT, 2001), descrito no item 4.4.3.

Após preparação da amostra, medir (500 ± 0,1)g de amostra (ms), colocar em um

frasco com capacidade de 500cm3 e com erro inferior a 0,15cm3 a 20°C e registrar a massa do

conjunto (m1). Em seguida, encher o frasco com água até próxima da marca de 500cm3 e

depois movê-lo de forma a eliminar todas as bolhas de ar. Colocar o frasco em um banho

mantido a temperatura constante de (21 ± 2)°C.

Após 1 hora, aproximadamente, completar com água até a marca de 500cm3 e

determinar a massa total com precisão de 0,1g (m2). Retirar o agregado miúdo do frasco e

secá-lo a (105 ± 5)°C até massa constante. Esfriar à temperatura ambiente em dessecador e

pesar com precisão de 0,1g (m).

A massa específica é então calculada de acordo com a fórmula descrita na Equação

4-2:

(� � A�D � DE� � AB � AFE

Equação 4-2

Em que:

d3 é a massa específica do agregado, em gramas por centímetros cúbicos;

m é a massa da amostra seca em estufa, em gramas;

V é o volume do frasco, em centímetros cúbicos;

Va é o volume de água adicionado ao frasco, determinado segundo Equação 4-3, em

centímetros cúbicos;

48

DE � A � A FE

Equação 4-3

ms, é a massa da amostra na condição saturada superfície seca, em gramas e

ρa, é a massa específica da água, em gramas por centímetro cúbico.

4.4.5 Determinação da Massa Unitária

A massa unitária em estado solto é definida como a relação entre a massa do agregado

seco contida em um determinado recipiente e o seu volume. As dimensões do recipiente

variam em função da dimensão máxima característica do agregado, de acordo com a Tabela

4-2 abaixo:

Tabela 4-2 - Dimensões do recipiente paralelepípedico (ABNT, 2006).

Dimensão máxima

característica do

agregado (mm)

Dimensões mínimas

(mm) Volume (dm3)

Base Altura

≤ 4,75 316 x 316 150 15

> 4,75 e ≤50 316 x 316 200 20

>50 447 X 447 300 60

A norma NBR NM 45:2006 Agregado em estado solto - Determinação da massa

unitária, estabelece os requisitos e a descrição do ensaio. A amostra disponível deve ocupar o

dobro do volume do recipiente determinado e deve estar totalmente seca, pois a massa

unitária varia com o teor de umidade.

O ensaio consiste em encher o recipiente, determinado segundo a Tabela 4-2 e de

massa previamente medida, lançando o agregado de uma altura de 10 a 12cm do topo. Para

agregados miúdos, a superfície ao final deve ser alisada com régua. Enfim, mede-se a massa

do recipiente cheio com agregado.

49

A massa unitária, então, é calculada dividindo a massa do agregado pelo volume do

recipiente. Devem ser realizadas três determinações e os resultados individuais devem

apresentar desvios menores ou iguais a 1% em relação à média. O resultado é então expresso

com aproximação de 0,01kg.dm-3.

A determinação da massa unitária é de grande importância, pois é a partir dela que se

faz a transformação do traço, em volume, para a massa.

4.4.6 Determinação do Coeficiente de Inchamento

O inchamento é um fenômeno de variação do volume aparente provocado pela

adsorção de água livre pelos poros do agregado miúdo e este fenômeno interfere na massa

unitária do agregado. Este é avaliado pelo coeficiente de inchamento que é determinado pelo

quociente entre os volumes úmido e seco de uma mesma massa de agregados.

Portanto é importante determinar o coeficiente de inchamento médio ou a média entre

o coeficiente de inchamento máximo e aquele correspondente à umidade crítica, para

encontrar o volume de agregado miúdo úmido a ser medido quando a sua umidade estiver

acima da umidade crítica - teor de umidade acima do qual o coeficiente de inchamento pode

ser considerado constante e igual ao coeficiente de inchamento médio.

Este ensaio é realizado segundo a norma da ABNT “Agregado - Determinação do

inchamento do agregado miúdo” (ABNT, 2009) e necessita que a amostra seja seca em estufa

até constância da massa, que sua massa unitária seja determinada e que sua quantidade seja o

dobro do volume do recipiente segundo a Tabela 4-2. A amostra deve ser resfriada e

homogeneizada e, então, colocada dentro de uma forma grande e é adicionada água

sucessivamente para os seguintes teores de umidade: 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 7%, 9% e

12%. Para cada adição de água, é necessário homogeneizar a amostra, determinar sua “massa

unitária úmida” e determinar seu teor de umidade.

Para os diversos teores de umidade (10 teores), os respectivos coeficientes de

inchamento (CI) devem ser calculados utilizando a fórmula apresentada na Equação 4-4:

�G � DHDI � JKJH . �100 � ��100

Equação 4-4

50

Em que:

Vh é o volume do agregado úmido;

V0 é o volume do agregado no estado seco;

γs é a massa unitária do agregado seco;

γh é a massa unitária do agregado úmido, e

H é o teor de umidade do agregado, em %.

A partir dos dados calculados, o gráfico teor de umidade versus coeficiente de

inchamento pode ser elaborado. A curva de inchamento é então traçada e ela fornece uma

representação aproximada do fenômeno. A umidade crítica, o coeficiente de inchamento

máximo e o coeficiente para a umidade crítica é determinada de acordo com as seguintes

instruções para a construção do gráfico, que está apresentado na Figura 4-5 (ABNT, 2009):

• Traçar a reta tangente à curva paralela ao eixo das umidades;

• Traçar a corda que une a origem de coordenadas ao ponto de tangência da reta

traçada;

• Traçar outra tangente à curva, paralela a esta corda;

• A abscissa correspondente ao ponto de interseção das duas tangentes á a

umidade crítica.

Figura 4-5 - Gráfico coeficiente de inchamento versus umidade, em que ponto A é o

coeficiente máximo, o ponto B é o coeficiente para a umidade crítica e o ponto C é a umidade

crítica (ABNT, 2009).

51

O coeficiente de inchamento é determinado pela média aritmética entre os coeficientes

de inchamento máximo (ponto A, Figura 4-5) e aquele correspondente a umidade crítica

(ponto B, Figura 4-5), conforme (Equação 4-5):

�G0 � � � L2

Equação 4-5

4.4.7 Difração de raios X

Um feixe de raios X em um cristal interage com os átomos presentes originando o

fenômeno de espalhamento e consequente difração desses raios X. Por meio da difração é

possível originar ondas espalhadas de direção definida, mesma fase e mesma energia da onda

incidente, denominada colisão elástica, ou ondas de direção não definida que não mantêm a

mesma fase nem a mesma energia da onda incidente ou colisão inelástica, também conhecida

como efeito Compton. Para que haja uma interferência construtiva das ondas espalhadas ou

colisão elástica é necessário que seja obedecida à condição mostrada na Equação 4-6 que

estabelece a relação entre o comprimento de onda dos raios X (λ), o ângulo de difração (θ) e a

distância (d) entre os planos que a originaram (característicos para cada fase cristalina). Esta

equação é conhecida como a Lei de Bragg (BLEICHER e SASAKI, 2000):

M � 2( �N� O

Equação 4-6

Os feixes de raios X incididos na amostra com certa distribuição de pequenos

cristalitos (amostra na forma de pó) em ângulos variáveis formarão picos de intensidade

devido aos planos cristalográficos referentes a cada ângulo de incidência. A Figura 4-6 ilustra

este fenômeno. As linhas horizontais representam os planos cristalinos e as setas representam

os raios X incidentes no cristal. Quando a condição da Equação 4-6 é obedecida, há um pico

de intensidade. Ao colocarmos a intensidade em função do ângulo de espalhamento 2θ

(ângulo formado entre a onda incidente e a onda espalhada) é possível obter um gráfico

chamado difratograma. Desta forma é possível determinar a composição do material através

da difração de raios X (BLEICHER e SASAKI, 2000).

52

FONTE: (BLEICHER e SASAKI, 2000)

Figura 4-6 – Interferência entre raios X em nível planar.

A técnica de difração de raios X possui inúmeras vantagens na caracterização de

materiais, como a simplicidade e a rapidez. Além disso, os resultados são muito confiáveis,

pois o perfil de difração obtido é característico de cada fase cristalina do mineral e ainda há

possibilidade de analisar materiais compostos por uma mistura de fase e quantificar estas

fases.

4.4.8 Análise por Ativação Neutrônica

A análise por ativação neutrônica (AAN) da composição química dos elementos em

uma amostra ocorre por meio da indução de radioatividade dos elementos nela presentes,

mediante irradiação com nêutrons e posterior medida das radiações emitidas pelos

radionuclídeos formados. A quantificação dos elementos pode ser feita com base em amostras

padrões dos elementos.

O procedimento usual para a irradiação constitui, inicialmente, em acondicionar as

amostras nos seus respectivos tubos de polietileno com capacidade para 0,5mL ou

aproximadamente 0,3g de amostra. Estes tubos, por sua vez, são acondicionados em tubos

maiores de polietileno e, então, inseridos em outros denominados “coelhos”, tubos adequados

para a irradiação no reator.

53

4.4.9 Microscopia Eletrônica de Varredura e Microsonda EDS

Com imagens geradas pela microscopia eletrônica de varredura (MEV), pode-se

realizar a análise morfológica de um material. Essa investigação é importante para assegurar

que as associações entre a estrutura e as propriedades do material estejam suficientemente

compreendidas e, a partir deste conhecimento, prever e avaliar seu comportamento macro

estrutural (PEREIRA, 2011).

O processo de preparação da amostra é importante para a otimização da análise. Para

isso é necessário o recobrimento da superfície da amostra por uma película, metálica ou de

carbono, os quais são bons condutores de elétrons.

O uso da microscopia eletrônica de varredura (MEV) é de grande importância por

fornecer informações detalhadas, com aumentos de até 300.000 vezes. A imagem eletrônica

de varredura é formada pela incidência de um feixe de elétrons no material, sob condições de

vácuo. A incidência do feixe de elétrons promove a emissão de elétrons secundários,

retroespalhados, auger e absorvidos, assim como de raios X característicos e de

catodoluminescência. A imagem eletrônica de varredura representa em tons de cinza o

mapeamento e a contagem de elétrons secundários (SE – secondary electrons) e

retroespalhados (BSE – backscattered electrons) emitidos pelo material analisado.

A resolução obtida em imagens de SE corresponde ao diâmetro do feixe de elétrons

incidente e pode variar de acordo com as especificações do equipamento utilizado na análise.

Outro condicionante de resolução para a imagem de SE são as condições de calibração do

aparelho, tal como a intensidade da corrente e condições de vácuo.

Ao MEV pode ser acoplado o sistema de EDS (Energy Dispersive Spectroscopy), o

qual possibilita a determinação da composição qualitativa e semiquantitativa das amostras, a

partir da emissão de raios X característicos. O limite de detecção é da ordem de 1%, mas pode

variar de acordo com as especificações utilizadas durante a análise, como o tempo de

contagem, por exemplo. (DUARTE et al., 2003).

4.5 Cimentação

A imobilização de rejeitos radioativospor meio da cimentação é uma técnica

largamente utilizada na área nuclear, que tem como objetivo acondicionar e solidificar os

54

rejeitos radioativos gerados em diversas atividades nessa área. Tal método consiste na mistura

do rejeito com o cimento e esta técnica também apresenta eficiência para resíduos que

contêm, principalmente, metais pesados. Ao misturarem-se com cimento, diversos cátions são

convertidos em carbonatos e hidróxidos insolúveis. Além disso, eles ficam retidos na estrutura

cristalina da pasta de cimento, diminuindo assim o risco de serem liberados para o meio.

O cimento é um material bastante utilizado devido à grande experiência em operações

de engenharia civil, por ser facilmente acessível, de baixo custo, além da simplicidade quanto

à operação. No caso de rejeitos radioativos, tem ainda a função de blindagem contra a

radiação. Além disso, os produtos de rejeito cimentado costumam apresentar boas

propriedades mecânicas (SILVA, 1997).

De acordo com Tello (2005) apud Pereira Júnior (2011) a grande evolução para o uso

da cimentação, no intuito de imobilizar resíduos, é a utilização do produto solidificado

originado, desde que se prove que a retenção dos contaminantes é máxima e que não há

liberação acima dos limites permitidos.

4.5.1 Viscosidade da argamassa fresca

A viscosidade da argamassa fresca representa seu grau de trabalhabilidade. Cada tipo de

equipamento de mistura exige uma faixa de trabalhabilidade para que a argamassa atinja a

homogeneidade desejada e assim possam ser obtidos produtos de boa qualidade (PEREIRA,

2011).

A trabalhabilidade pode ser definida como sendo o conjunto de propriedades que

envolvem a facilidade de assentamento e a resistência à segregação de argamassa e concreto

frescos (PETRUCCI et al., 1968).

A faixa de trabalhabilidade de um sistema depende da forma de adição dos materiais, da

ausência ou presença de pás de misturas e de sua forma etc.

A medida de viscosidade para pastas de cimento é bastante complexa, porque assim que

ocorre a adição de água ao cimento são iniciadas as reações de hidratação. Segundo Haucz et

al (2008), o ensaio deve ser realizado após o tempo de estabilização de 3 minutos, contados a

partir do final da preparação da pasta, e as leituras devem ser realizadas durante o período de

4 minutos, devendo ser finalizadas no máximo em 15 minutos, contados a partir do início da

preparação da pasta.

55

4.5.2 Tempo de pega da argamassa fresca

De acordo com Mehta e Monteiro (1994) a pega envolve a evolução das propriedades

mecânicas da pasta fresca de cimento no início do processo de endurecimento. Este fenômeno

é a manifestação física das reações químicas entre o cimento e a água. Um método usual para

determinação do início e do fim da pega é o de resistência à penetração, no qual os pontos de

início e de fim pega definem, respectivamente, o limite do manuseio da massa e o início do

desenvolvimento da resistência mecânica (PEREIRA, 2011).

Segundo Siqueira (2008), no processo de hidratação, os grãos de cimento que

inicialmente encontram-se em suspensão, vão se aglutinando paulatinamente uns aos outros,

por efeito de floculação, conduzindo finalmente à construção de um esqueleto sólido,

responsável pela estabilidade da estrutura geral. O prosseguimento da hidratação em

subsequentes idades conduz ao endurecimento responsável pela aquisição permanente de

qualidades mecânicas, características do produto acabado (SIQUEIRA, 2008).

O tempo de pega pode variar com a composição da pasta, sendo assim os tempos de

pega da argamassa ou do concreto, usualmente, não coincidem com o tempo de pega do

cimento com o qual são feitos (MEHTA e MONTEIRO, 1994).

4.5.3 Índice de vazios da argamassa endurecida

O conhecimento da porosidade é de grande interesse em diversos materiais e em

argamassas de cimento não seria diferente. Nestas, a porcentagem de vazios implica em

características importantes para a durabilidade e desempenho da pasta, tais como a

permeabilidade e a resistência às ações mecânicas.

Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência à compressão diminui com o aumento

da porosidade e é influenciada principalmente por poros grandes. Poros com diâmetro menor

do que 10nm não têm influência representativa na resistência da pasta. Isso explica o aumento

da resistência com a evolução da cura, uma vez que, à medida que ocorre a hidratação, os

espaços vazios vão dando lugar às fases naturais da pasta, sendo uma delas composta pelo

silicato de cálcio hidratado, que possui espaços interlamelares menores que 25Å. Assim a

distribuição do tamanho dos poros tende a passar de poros grandes para pequenos (TAYLOR,

1990).

56

A avaliação da porosidade pode ser realizada de acordo com a norma NBR 9778

“Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e

massa específica” (ABNT, 2005), que apresenta o ensaio para medida de absorção de água e

índice de vazios, do qual são extraídas as informações da porcentagem total de poros grandes

e pequenos da pasta.

Um método para a medida do índice de vazios proporcionados pelos poros maiores da

pasta é a picnometria, tendo o hélio ou o metanol como fluido. No ensaio de absorção de

água, ela é absorvida por todos os vazios da pasta. No caso do metanol, ele não consegue

entrar nos espaços interlamelares presentes no silicato de cálcio hidratado, enquanto o hélio

apresenta dificuldades de penetração (TAYLOR, 1990). Sendo assim, os ensaios com estes

dois últimos fluidos apresentam informações basicamente sobre os poros maiores

O melhor conhecimento da distribuição do tamanho de poros pode ser obtido via

adsorção de nitrogênio, que também fornece informações sobre a área superficial do material,

porém é necessário que ele possua área superficial elevada.

4.5.4 Ensaio de Resistência à Compressão

Segundo Mehta e Monteiro (1994), a resistência de um material é definida como a sua

capacidade de resistir à tensão sem ruptura e costuma ser identificada com o aparecimento de

fissuras. No entanto, pastas endurecidas de cimento contêm microfissuras antes mesmo de

serem submetidas às tensões externas. Assim, a resistência nestes materiais está associada à

tensão máxima necessária para causar a fratura, condição esta chamada de grau de ruptura

(PEREIRA, 2011).

No ensaio de resistência à compressão (RC) de corpos cimentícios, nem sempre se

observa a fratura externa no corpo de prova, pois a estrutura interna deste alcança um grau de

fissuração elevado, de modo que não é possível aplicar uma tensão maior sem que o corpo

frature.

Esse ensaio consiste em submeter corpos de prova à tensão crescente e contínua até a

ruptura. No Brasil usualmente são utilizados corpos de prova cilíndricos de 5cm de diâmetro e

10cm de altura para argamassas e para concretos 15cm de diâmetro e 30cm de altura, sendo

que a compressão uniaxial de corpos de prova com 28 dias é mundialmente aceita como um

índice geral da resistência da pasta endurecida de cimento e de concreto. O ensaio de RC para

57

cimento Portland é apresentado na ABNT NBR 7215 (ABNT, 1997). Para peças de concreto

para pavimentação, são utilizadas as normas NBR 9781 “Peças de Concreto para

Pavimentação – Especificação” (ABNT, 1987b) e a NBR 9780 “Peças de Concreto para

Pavimentação – Determinação da Resistência à Compressão – Método de ensaio” (ABNT,

1987a).

A maneira como a pasta de cimento endurecida reage às tensões aplicadas é

apresentada por Mehta e Monteiro (1994) e Tolentino (2000) como dependente de diferentes

fatores intrínsecos da pasta e de seu ambiente, como máquina de ensaio, condições de cura,

tamanho do corpo de prova, relação água/cimento, porosidade, tipo de cimento, característica

do agregado, entre outros. A relação água/cimento é o fator mais importante em relação à

resistência, uma vez que essa variável influi em outros fatores.

4.6 Caracterização dos Superplastificantes - SP

Alguns métodos e técnicas de análises permitem caracterizar superplastificantes de

maneira bem abrangente. Segundo Palácios et al. (2003) o comportamento dos aditivos

depende de sua composição química e iônica, dos grupos funcionais orgânicos presentes e de

sua estrutura. Estão descritos, a seguir, diferentes métodos e técnicas de caracterização que

permitem conhecer algumas propriedades relevantes do comportamento dos

superplastificantes em sistemas cimentícios.

4.6.1 Caracterização físico-química dos aditivos

As propriedades físico-químicas de um aditivo dão informações acerca de sua natureza

química. A maioria dessas propriedades é fácil de determinar, como a cor, o conteúdo em

sólido, o pH, a massa específica, a viscosidade e a condutividade elétrica. Por exemplo, um

aditivo com elevada viscosidade, indica que este é constituído por um polímero de elevada

massa molecular. Se ele tiver elevada condutividade elétrica significa que ele contém grande

quantidade de eletrólitos (RAMACHANDRAN et al., 1998).

58

4.6.2 Composição química

Para descrever a composição química de um aditivo, deve-se fazer uma análise

elementar completa, além de uma determinação qualitativa e quantitativa dos íons que o

compõe.

Os elementos químicos de maior interesse na caracterização de aditivos são carbono

(C), hidrogênio (H), nitrogênio (N), oxigênio (O), enxofre (S) e os íons metálicos como sódio

(Na), cálcio (Ca) e potássio (K).

Normalmente, o conteúdo em C, H, N, O e S é analisado por via úmida ou por

analisadores elementares. Já os íons metálicos podem ser determinados e quantificados por

ICP (Inductively Coupled Plasma) ou Absorção Atômica (AA).

Mediante a análise elementar, pode-se ter conhecimento a respeito da natureza do

aditivo, ou seja, se ele é orgânico ou inorgânico, em função do seu conteúdo em carbono ou se

é um composto sulfonado ou não, etc. (PALACIOS et al., 2003).

A determinação e a quantificação das espécies iônicas nos aditivos proporcionam

informações importantes acerca da presença de eletrólitos.

4.6.3 Caracterização estrutural

Conhecendo-se a composição química e iônica dos superplastificantes é importante

avaliar os grupos funcionais presentes e a característica de sua estrutura. Técnicas analíticas

empregadas para obter-se conhecimento sobre estas propriedades são a Espectroscopia na

região do Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e a Ressonância Magnética

Nuclear (RMN).

A Espectroscopia por Infravermelho (IV) permite identificar as espécies químicas

presentes pela determinação da posição (número de onda) em que grupos funcionais distintos

apresentam bandas de absorção por meio da avaliação dos espectros de IV.

No caso de compostos orgânicos, podem-se verificar vibrações moleculares, devido à

interação entre a radiação IV e a molécula, de duas classes: vibrações de esqueleto, em que

participam todos os átomos da molécula e vibrações características de grupos. Os números de

onda das vibrações de esqueleto estão no intervalo de 1.400-700cm-1 e dependem da estrutura

linear ou ramificada do composto (SKOOG, 1998).

59

A espectroscopia por RMN é baseada na medição da absorção de radiação

eletromagnética na região de radiofrequência (4 a 900MHz) pelos núcleos dos átomos. A

absorção característica de energia por núcleos que giram dentro de um potente campo

magnético, depois de irradiado por outro campo secundário mais fraco e perpendicular ao

primeiro, permite identificar a configuração atômica nas moléculas (SKOOG, 1998).

60

5 PARTE EXPERIMENTAL

O resíduo utilizado neste trabalho foi coletado e cedido pela empresa Samarco

Mineração. A amostra foi originada da blendagem do resíduo gerado em diferentes dias e

linhas de produção para produzir uma amostra com a melhor representatividade da amostra

quanto às possíveis variações de processamento.

A amostra foi homogeneizada pela formação de uma pilha cônica alongada (Figura

5-1) e quarteada. A homogeneização é importante para garantir que as frações utilizadas nos

experimentos sejam iguais. Como cada mistura requer uma massa de resíduo em torno de

2,5kg, cerca de 200kg da amostra quarteada foram separados em frações de aproximadamente

2,5kg (Figura 5-1). Metade dos pacotes foi utilizada nos ensaios de caracterização e

cimentação e a outra metade foi guardada como contraprova.

Figura 5-1 - Aspectos da homogeneização da amostra de resíduo.

Para a classificação do resíduo arenoso foram realizados os testes de solubilização e

lixiviação, conforme as normas da ABNT (ABNT, 2004a; ABNT 2004b; ABNT 2004c;

ABNT, 2004d).

Para a caracterização do resíduo arenoso, as seguintes análises e ensaios foram

realizados:

• Granulometria.

• Absorção de água.

• Massa específica.

• Massa unitária.

• Coeficiente de Inchamento.

• Difração de raios X.

61

• Análise por Ativação Neutrônica.

• Microanálise (MEV e EDS).

RESÍDUO ARENOSO – Classificação

Foram feitos ensaios da avaliação da toxicidade do resíduo por meio da análise dos

extratos lixiviados e solubilizados, obtidos de acordo com as normas ABNT NBR 10004,

10005 e 10006 (ABNT, 2004a; ABNT, 2004b; ABNT, 2004c).

5.1 Extrato Lixiviados

Os extratos lixiviados foram obtidos agitando (100,0 ± 0,1)g de amostra acondicionada

em um frasco hermeticamente fechado em contato com uma solução previamente definida

(solução de extração n°01 ou n° 02 – item 4.2.6 da norma NBR 10005, definida em função do

pH da solução obtida do resíduo – item 5.1.3 da mesma norma), durante (18 ± 2)h à

temperatura de até 25°C com uma rotação de (30 ± 2)rpm no agitador rotatório (ABNT,

2004c). Após este período, a amostra foi filtrada em aparelho de filtração pressurizado, com

filtro de fibra de vidro isento de resinas e com porosidade de 0,6 a 0,8µm. O extrato obtido foi

denominado extrato lixiviado.

5.2 Solubilização do resíduo

Os extratos solubilizados foram obtidos colocando-se a amostra representativa seca de

250g de resíduo em béquer de 1500mL. Em seguida, 1000mL de água deionizada e isenta de

material orgânico foi adicionada sobre o resíduo. O sistema foi agitado, em baixa velocidade,

por 5 minutos. Os béqueres foram recobertos com filme de PVC e deixados em repouso por 7

dias, em temperatura de 25°C. O sistema foi filtrado em aparelho de filtração guarnecido com

membrana filtrante com 0,45µm de porosidade (ABNT, 2004c).

62

RESÍDUO ARENOSO – Caracterização

5.3 Granulometria

O ensaio granulométrico foi realizado segundo a norma da ABNT NM 248:2003

“Agregados – Determinação da composição granulométrica” (ABNT, 2003).

5.4 Absorção de Água

O ensaio para a determinação da absorção de água foi realizado segundo a norma

ABNT NBR NM 30 “Agregado Miúdo - Determinação da Absorção de Água” (ABNT,

2001).

5.5 Massa específica

Para determinação da massa específica foi realizado o ensaio seguindo o procedimento

descrito na norma MERCOSUL NM 52:2002 “Agregado fino – Determinação de massa

específica e massa específica aparente” (MERCOSUL, 2002).

5.6 Massa unitária

O ensaio para a determinação da massa unitária foi conduzido segundo o

procedimento descrito na norma da ABNT NBR NM 45:2006 “Agregado em estado solto -

Determinação da massa unitária” (ABNT, 2006).

63

5.7 Coeficiente de Inchamento

O coeficiente de inchamento foi determinado segundo a norma da ABNT NBR 6467

“Agregado - Determinação do inchamento do agregado miúdo” (ABNT, 2009).

5.8 Difração de Raios X

Na análise utilizada para a identificação das fases cristalinas do resíduo, empregou-se

a técnica de difratometria de raios X pelo método do pó, utilizando o difratômetro de raios X

do CDTN/CNEN, de fabricação Rigaku, modelo Geigerflex semiautomático, com

monocromador de cristal curvo de grafite, tubo de raios X de cobre e uma interface

informatizada para obtenção de dados digitais. A análise foi efetuada variando 2θ de 0 a 70°

na amostra, na forma em que foi recebida.

As condições de operação do difratômetro de raios-X foram as seguintes: fator de

escala de (8x103), constante de tempo de (0,5s), velocidade do registrador de (40mm/mim),

velocidade do goniômetro de (8º2θ/min), intensidade de corrente de (30mA) e tensão de (40

KV).

Os difratogramas de raios X digitais foram confeccionados com as dados coletados

pela interface informatizada a partir de arquivos gerados em planilha, utilizando-se programa

Microsoft Excel® e então convertidos para o programa Crystallographica

®.

A identificação de fases cristalinas foi obtida por comparação do difratograma de raios

X das amostras com o banco de dados do programa Crystallographica Search-Match®

(CSM).

5.9 Análise por Ativação Neutrônica

A análise elementar do resíduo arenoso foi feita por Ativação Neutrônica, utilizando o

Reator TRIGA do CDTN/CNEN. Para isso foram seguidos dois esquemas de irradiação:

irradiação de 5 minutos, para a determinação dos elementos cujos radionuclídeos apresentam

meias-vidas relativamente curtas, T1/2 < 3 horas (Al, Cu, I, Mg, Mn, V, Ti) e irradiação de 8

horas para a determinação dos elementos com radionuclídeos com meias-vidas médias, T1/2

64

< 4 dias (K, Na, Br, As, Ga, Sm, La, Au, etc) e longas, T1/2 > 4 dias (Zn, Sb, Sc, Ta, Ce, Fe,

Ca, Sr, etc).

Para a determinação de elementos cujos radionuclídeos são de meias-vidas curtas, a

irradiação foi efetuada amostra por amostra, no canal 40, CR-40, sob um fluxo médio de

nêutrons térmicos de 6,16x1011cm-2s-1, estando o reator TRIGA a 100kW. Os parâmetros f e

α no CR-40 são (20,4 ± 0,2) e (0,0019 ± 0,0002), respectivamente. As irradiações de 8 horas

para a determinação de radionuclídeos de meias-vidas médias e longas foram realizadas no

Canal 7, CR-7, sob um fluxo médio de nêutrons térmicos de 6,35x1011cm-2s-1, estando o

reator TRIGA a 100 kW. Os parâmetros f e α no CR-7 são (22,3 ± 0,2) e (-0,0022 ± 0,0002),

respectivamente. Os materiais de referência analisados junto com as amostras foram:

IAEA/SOIL-7 (IAEA, 1984), GBW 07411 (NRC, 1991) e GBW 07401 (NRC, 1998).

Após cada irradiação, foi esperado um tempo adequado para que decaíssem os

radionuclídeos de meias-vidas mais curtas que pudessem interferir na espectrometria gama.

Na aparelhagem de detecção gama, composto de detector gama HPGe (germânio intrínseco)

com eletrônica associada e programa de aquisição de espectros Genie-PC, CANBERRA,

foram levantados os espectros gama por um tempo suficiente para atingir a estatística de

contagem adequada. Os espectros gama foram analisados por meio do programa Hyperlab PC

(HYPERLAB-PC, 2002) e de cálculo de concentração com o programa KAYZERO

SOLCOI (SOLCOI, 2003) específico para o método k0.

5.10 Microscopia de Varredura Eletrônica e Microsonda EDS

As análises para esta pesquisa foram realizadas em amostras de resíduo arenoso e de

areia natural utilizando um microscópio JEOL, modelo JSM-840ª do CDTN/CNEN.

65

5.11 Cimentação

Seguindo a linha de evolução da cimentação de rejeitos radioativos e perigosos, surgiu

o conceito de imobilizar o resíduo arenoso da exploração do itabirito, utilizando-o como

agregado, o qual passará a ser matéria-prima na produção de artefatos cimentícios sendo,

portanto, exemplo de spin off da tecnologia nuclear.

5.11.1 Planejamento dos Experimentos

No planejamento dos experimentos, primeiramente, estudaram-se os fatores e as

respostas de interesse. Os fatores foram qualitativos, como o tipo de cimento utilizado, e

quantitativo como a quantidade de cimento para a preparação das argamassas.

Os três fatores selecionados, de acordo com as experiências anteriores (FREIRE,

2008), foram o cimento, o traço (proporção cimento:resíduo, em volume) e a relação

água/cimento (a/c), em massa. Segundo os dados da literatura (MANUAL, 1968) os traços de

argamassas podem variar de 1:1 e 1:5. Portanto, por meio de ensaios preliminares e dados da

literatura, os tipos de cimento, os traços, a razão a/c foram definidos como se segue:

• Cimento: cimento Portland CP II E e CP V

• Traço: 1:2 e 1:2,5

• a/c: 0,75 e 0,80

Seguindo um planejamento fatorial 23, foram organizadas as formulações das

argamassas para os testes e estas estão apresentadas na Tabela 5-1.

Como as formulações contendo resíduo tenderam a apresentar trabalhabilidade ruim,

foi utilizado em todas as formulações um aditivo para melhorar a fluidez, na quantidade de

0,6% com relação à massa de cimento. Para este ensaio, as respostas avaliadas nas argamassas

frescas foram a viscosidade, densidade e tempo de pega e para as argamassas endurecidas

(produto), a densidade, a resistência à compressão aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias de idade e o

índice de vazios.

66

Tabela 5-1 - Formulações das argamassas com resíduo seguindo planejamento fatorial 23.

Experimento Cimento Traçoa a/cb

1 CPII 1:2 0,75

2 CPII 1:2 0,80

3 CPII 1:2,5 0,75

4 CPII 1:2,5 0,80

5 CPV 1:2 0,75

6 CPV 1:2 0,80

7 CPV 1:2,5 0,75

8 CPV 1:2,5 0,80 aproporção cimento:resíduo ; brelação a/c.

Após a realização de todos os ensaios com as 8 formulações citadas, foi realizado

outro planejamento fatorial para verificar o efeito da concentração e do tipo de

superplastificante (SP) nas argamassas. Para isto, foi escolhida a formulação 8 da Tabela 5-1,

por ser a formulação que apresentou melhor trabalhabilidade e que utilizou grande quantidade

de resíduo. Esta sequência de experimentos seguiu o planejamento fatorial 2x4, no qual o

fator tipo de superplastificante apresentou dois níveis (20HE e 5700) e o fator concentração

quatro níveis (0,0; 0,3; 0,6; e 0,9% da massa de cimento) (Tabela 5-2).

Para o ensaio com SP, as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a

viscosidade, a densidade e o tempo de pega e para as argamassas endurecidas ou produto a

densidade e a resistência à compressão aos 28 dias de idade.

Tabela 5-2 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com superplastificante, em que a

concentração é com base na massa de cimento.

Superplastificante (SP) Concentração

20HE 0,0% 0,3% 0,6% 0,9%

5700 0,0% 0,3% 0,6% 0,9%

Com a mesma formulação escolhida para o ensaio com superplastificante, foi

realizado um terceiro planejamento fatorial para verificar o efeito da concentração e do tipo

de pigmento utilizado nas argamassas. Os experimentos também seguiram o planejamento

fatorial 2x4, em que o fator tipo de pigmento apresentou dois níveis (natural e vermelho) e o

67

fator concentração quatro níveis (4, 8, 12 e 16% da massa de cimento), de acordo com a

Tabela 5-3.

Tabela 5-3 - Planejamento fatorial 2x4 para o ensaio com pigmento, em que a concentração é

com base na massa de cimento.

Pigmento Concentração

Natural 4% 8% 12% 16%

Vermelho 4% 8% 12% 16%

No ensaio com pigmentos, utilizou-se o pigmento natural, que é um resíduo

proveniente da etapa de deslamagem do beneficiamento do itabirito e o pigmento vermelho,

que foi obtido por meio do tratamento térmico desse resíduo. As respostas avaliadas nas

argamassas frescas foram a viscosidade, densidade e tempo de pega e, para as argamassas

endurecidas ou produto, a densidade, a resistência à compressão aos 28 dias e o índice de

vazio.

O último planejamento fatorial realizado, utilizando-se também a formulação 8, foi

realizado para verificar se era possível reproduzir em escala piloto a mesma formulação feita

em laboratório. Os experimentos seguiram o planejamento fatorial 22, em que o fator tipo

apresentou dois níveis (laboratório e planta piloto) e o fator ordem também dois níveis (7 e 8),

como apresentado na

Tabela 5-4 - Planejamento fatorial 22 para o ensaio de reprodutibilidade laboratório x planta

piloto

Tipo Ordem

Laboratório

(Lab)

7

8

Planta Piloto

(PP)

7

8

Por meio dos resultados gerados nos quatro planejamentos citados, foram elaborados

gráficos normais, gráficos de efeitos principais e de interação para auxiliaram nas suas

interpretações. Para análise numérica, foram utilizados testes paramétricos – ANOVA, t-

Student, e Tukey – ou testes não paramétricos – Kruskal-Wallis e Mann-Whitney – que

68

dependeu da população dos dados comparados. Portanto, antes de aplicar qualquer um dos

testes exemplificados acima, foram verificados por meio do teste de Levene se os resultados

comparados eram de uma mesma população (variâncias iguais) ou se pertenciam a populações

diferentes (variâncias diferentes).

5.11.2 Preparação das argamassas e dos corpos de prova

� Escala Laboratório

Foram preparadas argamassas de acordo com a Tabela 5-1 em quantidade suficiente

para a realização dos ensaios.

As oito argamassas foram preparadas em uma batedeira, marca G.Paniz, com

capacidade máxima de 20L e, imediatamente após o amassamento, foram realizadas as

moldagens em moldes cilíndricos (5x10)cm previamente preparados, limpos e untados com

óleo hidráulico e vaselina nas roscas (Figura 5-2). Com o auxílio de uma espátula, a

argamassa foi transferida para os moldes em três camadas de alturas aproximadamente iguais,

recebendo cada camada trinta golpes uniformes com um soquete, para uniformizar a

distribuição da massa no molde e eliminar o ar aprisionado durante a transferência da

argamassa para o molde. A operação de moldagem foi encerrada pela rasadura do topo do

corpo de prova com uma régua.

Figura 5-2 - Aspectos da preparação e moldagem dos corpos de prova.

69

Após a moldagem, os corpos de prova ainda nos moldes e com a face superior protegida

para evitar a perda de umidade da superfície, foram armazenados até completar os dias de

cura estabelecidos (7, 28, 90, 150 e 300 dias).

� Escala Piloto

Para confecção de blocos intertravados em escala piloto, implantou-se uma instalação

contendo uma betoneira, uma mesa vibratória, pias e bancadas, cujo projeto de detalhamento

está apresentado no ANEXO A.

Das oito argamassas estudadas, uma composição foi selecionada para ser feita em escala

piloto. Foram realizados dois ensaios para testar a capacidade de reprodução e controle de

qualidade dos blocos produzidos.

As argamassas foram feitas em betoneira marca Menegotti, modelo Premium, de 150L e

capacidade de mistura de 90L. Após a mistura em tempo, ordem e composição previamente

estudados, as argamassas foram moldadas em formas de polipropileno formato intertravado

da PEC MAQ PEC FORMAS® e foram colocadas para vibrar em mesa vibratória marca

CSM, por aproximadamente 15 segundos (Figura 5-3).

Figura 5-3 - Aspectos da preparação da argamassa e confecção dos blocos intertravados em

escala piloto.

Os blocos foram desmoldados após 24 horas do seu preparo e permaneceram por 28

dias em processo de cura seca.

A água de lavagem da betoneira e de todo o material utilizado durante a produção dos

blocos foi retirada em uma bandeja de polietileno com capacidade de 10L e, à medida que

esta atingia sua capacidade máxima, a lama resultante foi armazenada em tambor de 200L,

conforme mostrado na Figura 5-4.

70

Figura 5-4 - Água de lavagem da betoneira sendo armazenada.

5.11.3 Ensaios nas argamassas frescas e endurecidas

Para acompanhar a confecção da argamassa preparada com o resíduo da mineração e

avaliar o material produzido, diversos ensaios foram realizados. Estes ensaios foram feitos

tanto nas argamassas frescas quanto nas endurecidas.

� Densidade da argamassa fresca e endurecida

A determinação da densidade das argamassas frescas foi realizada para calcular o

volume de material produzido e avaliar as capacidades dos equipamentos de mistura.

A densidade da argamassa fresca foi obtida pela medida da massa de um volume

conhecido de pasta inicialmente colocada em um molde de PVC de volume e massa

conhecidos. Para isso, foi utilizada balança digital com precisão de 0,001g.

De acordo com Petrucci et al. (1968), a densidade da argamassa endurecida é a massa

por unidade de volume, incluindo os vazios. Outras referências denominam esta definição

como densidade ou massa específica aparente (MERCOSUL, 2002). A utilização de

agregados de baixa densidade favorece a obtenção de produtos de menor densidade. Sua

determinação permite calcular a quantidade material produzido e avaliar o grau de

compacidade.

71

A densidade da argamassa endurecida foi obtida pela relação entre volume e massa de

corpos de prova cilíndricos. O volume foi calculado utilizando as medidas dos valores de

altura e diâmetro dos corpos de prova, feitas com o auxílio de um paquímetro.

� Viscosidade da argamassa fresca

O ensaio de viscosidade na argamassa fresca foi realizado imediatamente após o fim do

seu preparo, utilizando um viscosímetro manual com visor analógico marca Brookfield,

modelo RVT e conjunto de rotores tipo “T”, de acordo com a rotina técnica RT CDTN 0295

(HAUCZ et al., 2008). Aproximadamente 600mL de argamassa foram colocados em um

béquer e as medidas foram realizadas segundo a rotina citada (Figura 5-5).

Figura 5-5 - Viscosímetro digital marca Brookfield, modelo RVT, utilizado no ensaio de

viscosidade.

� Tempo de pega da argamassa fresca

Este ensaio foi realizado no aparelho de medida de tempo de pega Resistence Machine

Unificate (RMU), modelo M-23, automático, que utiliza agulhas de Vicat. Uma amostra de

argamassa fresca foi colocada no recipiente de acordo com Bucher e outros (1994), a qual é

ensaiada até o final da pega. O equipamento foi programado para fazer uma medida a cada 15

minutos, de forma que o início e o fim de pega sejam determinados graficamente (Figura 5-6).

72

Figura 5-6 - Aparelho de tempo de pega utilizado no ensaio.

� Índice de vazios da argamassa endurecida

Para a determinação da porosidade, foi feita a medida de absorção de água e do índice

de vazios das argamassas de resíduo arenoso pelo método de imersão das argamassas em

água. Para cada formulação foram ensaiados três corpos de prova, os quais foram secos em

estufa por 72h a 105°C, em seguida imersos em um béquer com volume de água

aproximadamente igual ao dobro do volume das amostras, por mais 72h e, finalmente,

mantidos no béquer em ebulição, com volume de água constante, por mais 5h em um sistema

aberto (ABNT, 2005).

O resultado da absorção de água é obtido após estas etapas por meio da diferença de

massa percentual entre os corpos de prova secos e ensaiados das argamassas de resíduo

arenoso. O resultado do índice de vazios é obtido por cálculos utilizando estes mesmos dados,

além de dados da massa do corpo imerso em água.

� Ensaio de Resistência à Compressão

O ensaio de RC nos corpos de prova foi realizado seguindo a norma técnica NBR

7215 (ABNT, 1997) e a rotina técnica RT CDTN 0411 “Ensaio de resistência à compressão

de produtos cimentados contendo rejeitos” (TELLO e HAUCZ, 2008), utilizando uma prensa

EMIC, modelo PCI 150, número de série 031. Antes de serem ensaiados, os corpos de prova

foram capeados com enxofre, segundo a rotina técnica RT CDTN 0344 “Operação de

73

capeamento de corpos de prova cilíndricos de cimento destinados ao ensaio de resistência à

compressão” (TELLO et al., 2001). Aspectos desse ensaio estão apresentados na Figura 5-7.

Figura 5-7 - Ensaio de resistência à compressão.

A retirada dos corpos de prova de um mesmo lote de amostras é feita de forma

aleatória e são ensaiados em séries de 5 (cinco) corpos de prova por idade (Figura 5-8)

(TELLO e HAUCZ, 2008). Foram testados corpos de prova aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias de

idade, visando a obter a relação entre a composição e a resistência à compressão da pasta.

Figura 5-8 - Corpos de prova.

Os blocos intertravados foram submetidos aos ensaios de resistência à compressão,

segundo as normas da ABNT 9780 e 9781 (ABNT, 1987a; ABNT, 1987b), específicas para

estes materiais. Foram retirados 6 (seis) blocos de cada batelada, em duplicata e de forma

aleatória, e o ensaio foi realizado na prensa manual marca EMIC, modelo PCM 100/20, como

mostrado na Figura 5-9. Também foram realizadas duas bateladas em laboratório,

confeccionando seis blocos em cada uma para comparação.

74

Figura 5-9 - Blocos intertravados e ensaio de resistência à compressão nos blocos.

Antes de realizar o ensaio de resistência à compressão, os blocos ficaram 24 horas

totalmente imersos em água. Após secagem natural das suas superfícies, eles foram capeados

utilizando um procedimento adapatdo para os blocos a partir da RT CDTN 0344, (TELLO et

al., 2001).

Suas resistências foram comparadas com os limites estipulados nas normas e

comparadas entre si, para teste de reprodutibilidade do ensaio.


As seguintes técnicas e equipamentos de análises foram utilizados para caracterizar os

dois superplastificantes - SP utilizados neste trabalho. Foram feitas análises físico-químicas,

elementar e estrutural. As técnicas e equipamentos utilizados estão descritas a seguir.

5.12.1 Caracterização físico-química

As características físico-químicas determinadas foram: a cor, a % sólidos, o pH, a

massa específica e a viscosidade. Todos os ensaios para determinação dessas características

foram realizados no LABCIM.

A determinação da % sólidos foi feita mantendo-se uma massa conhecida dos SP em

estufa a 100°C, por 24 horas. Após este tempo, foram calculadas as diferenças entre as massas

75

iniciais e finais. O pH foi determinado em phmetro digital, marca Micronal, modelo B 374. A

massa específica foi conhecida medindo-se a massa de um volume conhecido e a viscosidade

em viscosímetro manual com visor analógico marca Brookfield, modelo RVT e conjunto de

rotores tipo “T”.

5.12.2 Composição química

A composição química quantitativa e qualitativa dos SP foi determinada utilizando o

equipamento de Absorção Atômica, da marca Varian, modelo 240FS e o Espectrômetro de

Raios X da marca Shimadzu, modelo EDX 720. Os SPs foram embebidos em algodão e estes

foram queimados em mufla. A análise foi realizada nas cinzas resultantes.

5.12.3 Caracterização estrutural

As análises por Infravermelho foram realizadas no laboratório pertencente à

Supervisão de Nanotecnologia e Combustível Nuclear - SENAN - do CDTN/CNEN,

utilizando um espectrofotômetro modelo MB 102 da marca ABB Bomem Inc, com varredura

de 4cm-1.

Os espectros de ressonância magnética nuclear (RMN) a 200MHz foram obtidos no

Laboratório de Ressonância Magnética Nuclear de Alta Resolução - LAREMAR - do

Departamento de Química da UFMG, em um espectrômetro Bruker AVANCE DPX 200, com

sondas multinucleares e acessórios para obtenção de espectros a temperatura variável. Para

realizar esta análise, as amostras forma diluídas em água deionizada antes de serem

introduzidas no equipamento.

76

6 RESULTADOS E DISCUSSÃO

6.1 RESÍDUO ARENOSO – Classificação

Foram feitos ensaios da avaliação da toxicidade do resíduo por meio da análise dos

extratos lixiviados e solubilizados, obtidos de acordo com as normas ABNT NBR

10004:2004, 10005:2004 e 10006:2004 (ABNT, 2004a; ABNT, 2004b; ABNT, 2004c). A

Tabela 6-1 apresenta os resultados da análise dos extratos lixiviados do resíduo (GEOSOL,

2010).

Tabela 6-1 - Resultado do ensaio de lixiviação do resíduo segundo a norma ABNT NBR

10005

Parâmetro Valor Máximo

Permitido (mgL-1)

Limite de Detecção do

Método (mgL-1)

Concentração no Resíduo

Lixiviado (mgL-1) Arsênio 1,0 0,01 < 0,01 Bário 70,0 0,02 0,04 Cádmio 0,5 0,001 < 0,001 Chumbo 1,0 0,01 < 0,01 Cromo Total 5,0 0,01 < 0,01 Fluoretos 150,0 0,10 < 0,22 Mercúrio 0,1 0,0002 < 0,0002 Prata 5,0 0,01 < 0,01 Selênio 1,0 0,01 < 0,01

A obtenção de extratos lixiviados do resíduo arenoso visa diferenciar os resíduos

classificados como classe I – perigosos e classe II – não perigosos. Por não apresentar

nenhum dos seus constituintes lixiviados em concentrações superiores aos limites estipulados

na norma, o resíduo estudado foi classificado como classe II – não perigoso.

Os resultados da análise dos extratos solubilizados do resíduo arenoso estão

apresentados na Tabela 6-2 (GEOSOL, 2010).

77

Tabela 6-2 - Resultado do ensaio de solubilização segundo a norma ABNT NBR 10006.

Parâmetro Valor Máximo

Permitido (mgL-1)

Limite de Detecção do

Método (mgL-1)

Concentração no Resíduo

Lixiviado (mgL-1) Inorgânicos

Arsênio 0,01 0,01 < 0,01 Bário 0,7 0,02 0,04 Cádmio 0,005 0,001 < 0,001 Chumbo 0,01 0,01 < 0,01 Cianeto 0,07 0,01 < 0,01 Cromo Total 0,05 0,01 < 0,01 Fluoretos 1,5 0,10 0,26 Mercúrio 0,001 0,0002 < 0,0002 Nitrato 10,0 0,05 0,22 Prata 0,05 0,01 < 0,01 Selênio 0,01 0,01 < 0,01 Alumínio 0,2 0,05 < 0,05 Cloreto 250 2,0 < 2,0 Cobre 2,0 0,009 < 0,009 Ferro 0,3 0,1 < 0,1 Manganês 0,1 0,05 < 0,05 Sódio 200 0,8 < 0,8 Sulfato 250 1,00 3,30 Zinco 5,0 0,1 < 0,1

Orgânicos Surfactantes 0,5 0,10 < 0,10 Fenóis Totais 0,01 0,001 < 0,001

De acordo com as normas ABNT NBR 10004, 10005 e 10006 o resíduo utilizado

neste trabalho foi classificado como Classe IIB (Não perigoso – Inerte), por não ter nenhum

de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de potabilidade

de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor, conforme Anexo “G” (ABNT,

2004a).

O resíduo também não é corrosivo, pois apresenta pH 8,13, e não é reativo. Todos os

ensaios e análises de toxicidade, corrosividade e reatividade utilizados na classificação do

resíduo foram realizados pela SGS GEOSOL Laboratórios Ltda e o laudo está apresentado no

Relatório Técnico RT1000294 (GEOSOL, 2010).

De acordo com o Freire et al. (2011) o conteúdo de radionuclídeo presente neste

resíduo e muito baixo e muito menor do que de uma amostra de areia convencionalmente

utilizada em material de construção.

78

6.2 RESÍDUO ARENOSO – Caracterização

6.2.1 Granulometria

Estão apresentados na Tabela 6-3 os resultados da análise completa, em duplicata, da

composição granulométrica do resíduo. A massa mínima por amostra de ensaio é definida,

segundo a Norma NM 248 (ABNT, 2003) por meio da grandeza associada à distribuição

granulométrica, como dimensão máxima característica. O resíduo apresentou dimensão

máxima de 0,21mm, o que indica que a massa mínima de amostra por ensaio deve ser 0,3kg.

Tabela 6-3 - Composição granulométrica do resíduo.

Tyler / #

Abertura / mm

Mp+Mr 1

Mp 1

Mp+Mr 2

Mp 2

Massa retida média

% Massa retida

% Acumulado

acima

% Acumulado

abaixo 14 1,2 483,70 483,70 483,70 483,70 0,00 0 0 100,000

16 1 418,15 418,15 495,30 495,10 0,10 0,0341 0,034 99,966

20 0,81 408,93 408,77 418,10 418,00 0,13 0,0444 0,078 99,922

28 0,59 362,31 362,25 504,20 503,60 0,33 0,1126 0,191 99,809

35 0,42 352,39 352,11 352,80 352,30 0,39 0,1331 0,324 99,676

48 0,297 338,48 337,39 422,30 421,10 1,15 0,3907 0,715 99,285

65 0,21 328,66 321,44 426,10 416,10 8,61 2,9382 3,653 96,347

80 0,177 431,80 426,68 373,20 352,20 13,06 4,4567 8,110 91,890

100 0,149 414,58 347,57 488,20 446,80 54,21 18,497 26,607 73,393

150 0,105 437,51 372,44 469,90 382,00 76,49 26,101 52,708 47,292

200 0,074 442,16 366,60 481,40 412,20 72,38 24,7 77,408 22,592

270 0,053 397,59 386,91 377,20 367,30 10,29 3,5115 80,919 19,081

325 0,044 400,52 386,91 344,80 321,80 18,31 6,2466 87,166 12,834

400 0,037 392,28 377,20 337,90 322,00 15,49 5,286 92,452 7,548

-400 0 417,64 391,40 492,50 474,50 22,12 7,5485 100,000 0,000

TOTAL 293,04 Nota: Mp = massa da peneira (g) Mr = massa resíduo (g)

As porcentagens médias retidas em cada peneira estão apresentadas no gráfico da

Figura 6-1. Pode-se observar que a maioria dos grãos ficaram retidos em peneira com abertura

de 0,177 e 0,053mm. O módulo de finura, ou seja, a soma das porcentagens retidas

acumuladas até a peneira de abertura de 0,150mm dividida por 100, foi de 0,40, o que a

classifica como areia fina.

79

Figura 6-1 - Porcentagem da massa retida do resíduo em cada peneira.

Segundo a Norma ABNT (ABNT, 2009), agregado miúdo é definido como os grãos

que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 e ficam retidos na peneira com

abertura de malha de 150µm. Aproximadamente 27% do resíduo ficaram retidos nas peneiras

com abertura maior ou igual a 150µm. Além disso, o resíduo apresentou módulo de finura

abaixo da zona utilizável inferior (1,55 a 2,20 segundo a mesma norma), o que indica que este

resíduo está fora da definição de agregado miúdo e, portanto, estudos prévios de dosagem

devem ser realizados para comprovar sua aplicabilidade.

Para comparação, foi feita a análise granulométrica, em duplicata, de uma amostra de

areia natural e o resultado está apresentado na Tabela 6-4. Ela apresentou dimensão máxima

característica menor que 4,74mm, o que também indicou uma massa mínima de amostra por

ensaio de 0,3kg.

A porcentagem média retida em cada peneira da areia natural foi plotada juntamente

com a do resíduo e estão apresentados na Figura 6-2. Observa-se que as tendências de uma

com relação a outra são bem diferentes. A areia de rio apresentou aproximadamente 95% de

material retido nas peneiras com abertura maior ou igual a 150µm, o que a caracteriza como

agregado miúdo. O módulo de finura deste material foi de 5,27, ou seja, acima da zona

utilizável superior (2,90 a 3,50). Esta amostra de areia natural foi então classificada como

areia grossa.

0

5

10

15

20

25

30

%M

assa

Ret

ida

Abertura, mm

80

Tabela 6-4 - Composição granulométrica da areia natural.

Tyler / #

Abertura / mm

Mp+Mr 1

Mp 1

Mp+Mr 2

Mp 2

Massa retida média

% Massa retida

% Acumulado

acima

% Acumulado

abaixo 14 1,2 433,04 405,41 439,72 405,50 30,93 10,398 10,398 89,602

16 1 434,11 418,23 441,76 418,25 19,70 6,6218 17,019 82,981

20 0,81 437,56 408,83 447,77 408,83 33,84 11,376 28,395 71,605

28 0,59 416,95 372,26 419,07 362,27 50,75 17,061 45,457 54,543

35 0,42 426,64 352,10 413,33 352,14 67,87 22,818 68,274 31,726

48 0,297 378,97 337,44 373,98 337,96 38,78 13,037 81,311 18,689

65 0,21 348,27 321,48 343,16 321,45 24,25 8,1533 89,465 10,535

80 0,177 432,05 426,65 432,96 426,77 5,80 1,9484 91,413 8,587

100 0,149 387,44 373,89 382,01 373,92 10,82 3,6379 95,051 4,949

150 0,105 356,41 347,45 353,36 347,43 7,45 2,5032 97,554 2,446

200 0,074 375,72 372,59 374,85 372,62 2,68 0,9011 98,455 1,545

270 0,053 368,18 366,84 368,76 366,66 1,72 0,5783 99,033 0,967

325 0,044 387,82 387,00 387,90 386,88 0,92 0,3093 99,343 0,657

400 0,037 378,50 377,27 378,21 377,21 1,12 0,3749 99,718 0,282

-400 0 392,28 391,50 392,32 391,42 0,84 0,2824 100,000 0,000

TOTAL 293,04 Nota: Mp = massa da peneira (g) Mr = massa resíduo (g)

Figura 6-2 - Porcentagem da massa retida do resíduo e da areia natural em cada peneira.

0

5

10

15

20

25

30

% M

assa

Ret

ida

Abertura, mm

Areia de rio

Resíduo

81

Argamassas utilizando areia com módulo de finura muito pequeno (aproximadamente

1) exigem maior quantidade de água para atingir trabalhabilidade adequada quando

comparadas com outras confeccionadas com areia de maior módulo de finura. Em

consequência, maior é a quantidade de água que precisa ser evaporada e maior é a redução de

volume da argamassa. Logo, maiores serão a retração e o aparecimento de fissuras. No

entanto, a retração está diretamente relacionada com a retenção de água da argamassa. Se a

argamassa apresenta boa retenção de água, a perda de água de amassamento é lenta, sendo

desencadeado simultaneamente um progressivo ganho de resistência, o que garante a

estruturação do material, minimizando a diminuição de volume e a probabilidade de

processos de fissuração (RECENA, 2007).

6.2.2 Absorção de água

O ensaio de absorção de água foi realizado segundo a norma ABNT NBR NM 30

“Agregado Miúdo - Determinação da Absorção de Água” (ABNT, 2001) é o resultado

indicou que o resíduo absorve, aproximadamente, 0,22% de água.

6.2.3 Massa Específica

A massa específica do agregado foi feita segundo a norma MERCOSUL NM 52:2002

“Agregado fino – Determinação de massa específica e massa específica aparente”

(MERCOSUL, 2002), e o resultado encontrado foi 1,92g.cm-3, caracterizando-o como um

agregado leve, segundo os limites estabelecidos por Felten (2009).

6.2.4 Massa Unitária

A massa unitária do agregado foi medida segundo a norma (ABNT, 2006), e o

resultado foi (1,56 ± 0,01)kg.dm-3. Esse resultado será utilizado para determinação da massa

que será utilizada em função dos traços estabelecidos para confecção das argamassas. Para

82

6.2.5 Coeficiente de Inchamento

A curva de inchamento, traçada a partir dos dados calculados do Coeficiente de

Inchamento (Equação 4-4) versus Teor de Umidade, por meio do ensaio realizado segundo a

norma da ABNT (ABNT, 2009), está apresentado na Figura 6-3.

A curva de inchamento fornece uma representação aproximada do fenômeno de

variação de volume aparente devido à adsorção de água pelos poros do agregado. Por meio da

curva foi possível estabelecer a Umidade Crítica, representada pelo ponto C, igual a 1,70%.

Isto significa que se a umidade do resíduo estiver acima desse valor, o Coeficiente de

Inchamento Médio (CIM) deve ser utilizado (Equação 4-5) para determinar o volume do

material úmido que deve ser medido. Portanto, o CIM determinado para o resíduo foi de 1,28.

Figura 6-3 - Curva de Inchamento do resíduo de exploração do itabirito.

0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

1,200

1,400

1,600

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,0011,0012,00

Co

efi

cie

nte

de

In

cha

me

nto

Teor de Umidade %

A = 1,34

C = 1,70

B =

83

6.2.6 Difração de raios X

A difração de raios X (DRX) do resíduo arenoso e da areia comum está apresentada a

seguir. Os difratogramas foram obtidos utilizando o programa Crystallographica Search

Match©, versão 2,0. Esse mesmo programa também foi utilizado para auxiliar na interpretação

dos dados por meio de comparação com padrões existentes no seu banco de dados.

A análise geral do resíduo arenoso por DRX revelou a presença de quartzo e hematita.

O resultado desta análise está apresentado na Figura 6-4.

Cada fração granulométrica do resíduo arenoso também foi analisada separadamente e

observou-se presença apenas de quartzo nas frações que ficaram retidas na peneira com

abertura igual e maior que 0,149mm (100#). Nas frações retidas na peneira com abertura igual

ou menor do que 0,105mm (150#) notou-se também a presença de hematita. Os difratogramas

dessas frações juntamente com os seus respectivos padrões estão apresentados na Figura 6-5 e

Figura 6-6.

25000

20000

15000

10000

5000

27-CAR~1 data - background27-CAR~1 peaksMulti-phase profile46-1045 Quartz, syn24-72 Hematite

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

46-1045 Quartz, syn24-72 Hematite

2 Theta10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

Figura 6-4 - Difratograma dos resíduos na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de hematita e quartzo para comparação.

84

40000

35000

30000

25000

20000

15000

10000

5000

4-CARO~1 data - background

4-CARO~1 peaks

Multi-phase profile

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

46-1045 Quartz, syn

2 Theta10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

Figura 6-5 - Difratograma das frações do resíduo que ficaram retidas nas peneiras com

abertura igual maior que 0,149mm (100#) na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de quartzo para comparação.

30000

25000

20000

15000

10000

5000

10-CAR~1 data - background

10-CAR~1 peaks

Multi-phase profile

46-1045 Quartz, syn

24-72 Hematite

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

46-1045 Quartz, syn

24-72 Hematite

2 Theta10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

Figura 6-6 - Difratograma das frações que ficaram retidas nas peneiras com abertura igual

menor que 0,105mm (150#) na parte superior; na parte inferior difratograma padrão de

hematita para comparação.

85

Para comparação foi feito o difratograma de uma amostra de areia natural usada na

construção civil. Este está apresentado na Figura 6-7. Os resultados mostraram que além de

quartzo houve também a presença de caulinita.

35000

30000

25000

20000

15000

10000

5000

26-CAR~1 data - background26-CAR~1 peaksMulti-phase profile46-1045 Quartz, syn29-1488 Kaolinite-1 Md

1600

1400

1200

1000800

600

400

2000

46-1045 Quartz, syn29-1488 Kaolinite-1 Md

2 Theta0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0

Figura 6-7 - Difratograma da areia comum na parte superior; na parte inferior difratograma

padrão de quartzo e caulinita para comparação.

6.2.7 Análise por Ativação Neutrônica

Os resultados da Análise por Ativação Neutrônica (AAN) tanto para o resíduo arenoso

quanto para a areia comum estão apresentados na Tabela 6-5. Esta análise foi importante para

auxiliar na interpretação dos resultados da DRX, sendo possível restringir apenas os

elementos que apresentaram determinado teor na AAN no programa utilizado para interpretar

os difratogramas (Crystallographica Search Match©).

86

Tabela 6-5 - Resultados da Análise por Ativação Neutrônica do resíduo arenoso e da areia

comum, em mg.kg-1.

Elemento Resíduo arenoso

(mg.kg-1) Areia de rio

(mg.kg-1)

As 0,48 ± 0,03 < 1

Ba < 61 441 ± 18

Ca < 10000 < 10000

Ce < 1 21 ± 1

Co 0,14 ± 0,02 0,7 ± 0,1

Cr 5 ± 1 6 ± 1

Cs < 1 0,8 ± 0,1

Fe 139000 ± 4911 2592 ± 147

K 25 ± 5 24960 ± 993

La 0,30 ± 0,01 11 ± 1

Mg NA < 100

Mn NA 43 ± 2

Mo < 2 < 2

Na 29 ± 1 2673 ± 98

Sb 0,26 ± 0,01 < 0,1

Sc 0,12 ± 0,01 0,85 ± 0,03

Se < 2 < 2

Sm 0,05 ± 0,01 1,21 ± 0,04

Sr < 1000 < 1000

Ta < 0,1 0,27 ± 0,04

Tb < 0,1 0,16 ± 0,01

Th < 0,2 7,7 ± 0,3

U < 0,10 1,5 ± 0,1

Zn < 5 9 ± 2

Como era esperado, o resíduo apresentou grande quantidade de ferro, praticamente

14%, o qual se encontra na forma de hematita. O restante da massa é basicamente sílica, que o

principal constituinte das areias de rio.

87

6.2.8 MEV e EDS

Para conhecer melhor a morfologia e composição específica dos grãos do resíduo,

foram feitos MEV e EDS do mesmo. A imagem por MEV (Figura 6-8), em concordância com

o ensaio granulométrico, mostrou a baixa granulometria do resíduo e a forma facetada e

pontiaguda dos grãos. Segundo Melo (MELO, 2012), os grãos do resíduo apresentam alto

grau de esfericidade, grau de arredondamento predominantemente subanguloso e superfície

predominantemente rugosa, o que confere ao resíduo uma característica bastante abrasiva.

(a) (b)

Figura 6-8 - Micrografia do resíduo arenoso com aumento de (a) 35 vezes e (b) 140 vezes.

Figura 6-9 - EDS dos grãos do resíduo arenoso.

A composição elementar de alguns grãos foi feita por EDS. Na Figura 6-9 são

apresentados 11 pontos selecionados, os quais são apresentados na Tabela 6-6 com suas

respectivas composições. A partir dos dados desta tabela, observa-se que os pontos 3, 4, 6, 7,

8 e 11 apresentam alto teor de ferro, provavelmente hematita, tonalidade escura e no geral são

88

os menores grãos presentes na imagem, enquanto os pontos 1, 2, 5 e 10 indicam maior teor de

silício, provavelmente sílica, e estão em grãos maiores de tonalidade mais clara do que os

outros.

Tabela 6-6 - Porcentagem em massa dos elementos analisados (%m/m) por EDS no resíduo

arenoso.

Ponto Si (%m/m) S( %m/m) Fe (%m/m) 1 96.05 3.95

2 99.27 0.73

3 22.37 77.63

4 4.00 96.00

5 81.08 18.92

6 11.96 88.04

7 30.74 69.26

8 2.77 97.23

9 94.19 0.72 5.09

10 98.73 1.27

11 1.42 98.58

6.3 Cimentação

6.3.1 Argamassas frescas

Para as argamassas frescas foram determinadas a densidade, a viscosidade e o tempo

de pega.

Os resultados foram analisados objetivando justificar as influências dos fatores traço,

a/c e cimento nas respostas determinadas, ou seja, na densidade, na viscosidade e no tempo de

pega. Está apresentado na Tabela 6-7 um resumo das médias e seus Intervalos de Confiança –

IC, com 90%, dos resultados obtidos para as argamassas frescas nas composições testadas, de

acordo com a Tabela 5-1.

89

Tabela 6-7 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos da densidade, viscosidade e tempo de

pega para as argamassas frescas.

Experimento

Fatores Propriedades

Cimento Traço a/c Densidade (g cm-3)*

Viscosidade (Pa.s)**

Tempo de pega

(min)***

1

CP

IIE

1:2,0 0,75 1,866 ± 0,014 24,88 ± 2,57 617

2 0,80 1,926 ± 0,050 80,4 ± 20,72 819

3 1:2,5

0,75 1,877 ± 0,021 172 ± 13 594

4 0,80 1,861 ± 0,089 184 ± 31 409

5

CP

V 1:2,0

0,75 1,830 ± 0,024 41,2 ± 3,7 534

6 0,80 1,911 ± 0,023 56 ± 10 360

7 1:2,5

0,75 1,938 ± 0,024 1116 ± 178 410

8 0,80 1,924 ± 0,074 142 ± 7 412 *Média de 3 medidas ** Média de 10 medidas *** Única medida

� Densidade da pasta

Os resultados das médias e seus IC, com 90%, estão representados graficamente e

apresentados na Figura 6-10, juntamente com o Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados que

foram feitos utilizando o programa Minitab® 16.2.0 (2010).

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

2,00

1,95

1,90

1,85

1,80

Den

sida

de da pas

ta, e

m g.cm-2

Gráfico de Intrevalos para Densidade da pasta90% IC

43210-1-2-3-4

99

9590

80706050403020

105

1

Efeitos Padronizados

Por

centage

m

A CimentoB TraçoC a/c

Fator Nome

Não significativoSignificativo

Efeitos

BC

AB

C

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Densidade da pasta, Alfa = 0,10)


resposta “densidade da pasta”.

Pelo Gráfico Normal, com 90% de confiança (alfa = 0,1), observa-se que a interação

“cimento-traço” teve um efeito significativo positivo sobre a densidade da argamassa fresca,

90

sendo que àquelas confeccionadas com CPV e traços 1:2,5 foram significativamente mais

densas. Isso pode ser observado no Gráfico de Interações apresentado na Figura 6-11 para

esses dois fatores. A interação “traço-a/c” também foi significativa, de modo que aquelas com

menores traços e maiores a/c apresentaram maiores valores de densidade (1:2 e 0,80). Essa

informação também pode ser observada por meio do gráfico de interação entre esses fatores

(Figura 6-11).

1:2,51:2 0,800,75

1,92

1,88

1,841,92

1,88

1,84

Cimento

Traço

a/c

CPIICPV

Cimento

Cimento

1:21:2,5

Traço

Gráficos de Interação para a Densidade da pasta(dados da média)

Figura 6-11 - Gráficos de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c

para a resposta “densidade da pasta”.

Os Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-11 auxiliam na visualização de

todos os resultados. As retas que se cruzam indicam interação entre os fatores, ou seja,

enquanto para um a resposta cresce, para o outro, diminui. É o caso da interação “cimento-

traço”, em que para o cimento CP II a densidade da pasta foi maior com o traço 1:2 enquanto,

que para o CP V, foi maior com o traço 1:2,5.

Para verificar a veracidade da interpretação dos resultados por meio de análise dos

gráficos, optou-se por fazer a Análise da Variância (ANOVA). A análise dos resíduos foi

realizada para verificar se os erros são variáveis aleatórias independentes e se sua distribuição

segue a normalidade. O teste de Levene também foi feito para verificar igualdade de

variâncias, atendendo uma dos pressupostos para realização da ANOVA.

A Figura 6-12 apresenta os Gráficos dos Resíduos para a densidade da pasta. A análise

gráfica dos resíduos é importante para verificar se as suposições da ANOVA estão satisfeitas.

Observa-se que os pontos dos gráficos dos resíduos versus os valores e versus a ordem de

observação apresentaram-se aleatórios e pouco dispersos em torno de zero, como requeridos

91

pelas pressuposições básicas. No entanto, o histograma apresentou distribuição com parte

central mais aguda (curtose positiva) e esta situação caracteriza variâncias diferentes, apesar

de boa parte dos pontos do gráfico de probabilidade normal estar distribuídos em torno da reta

central.

0,050,00-0,05

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcenta

gem

1,921,891,861,83

0,05

0,00

-0,05

Valores

Resíduo

0,040,020,00-0,02-0,04-0,06

16

12

8

4

0

Residuo

Frequência

24222018161412108642

0,05

0,00

-0,05

Ordem de observação

Resíduo

Gráfico de probabilidade normal Versus Valores

Histograma Versus Ordem

Gráfico de resíduos para Densidade da pasta

Figura 6-12 - Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e validação

da ANOVA.

Portanto, a verificação quantitativamente da igualdade das variâncias, foi adquirida

por meio do Teste de Levene e o resultado indicou um p-valor de 0,465 para um intervalo de

confiança de 90%, advertindo que a hipótese de que as variâncias sejam iguais não pode ser

rejeitada. Portanto, como todos os pressupostos da ANOVA foram satisfeitos, esta pôde ser

realizada e seus resultados estão apresentados na Tabela 6-8, com 10% de significância.

Tabela 6-8 - Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.

Fonte de variação GL Soma quadrática Média quadrática Fcalculado Ft (0,1; 1; 16) p

Cimento 1 0,0015949 0,0015949 2,45

3,05

0,137

Traço 1 0,0012683 0,0012683 1,98 0,179

a/c 1 0,0041514 0,0041514 6,44 0,022

Cimento * traço 1 0,0127014 0,0127014 19,64 0,000

Cimento * a/c 1 0,0004002 0,0004002 0,61 0,445

Traço * a/c 1 0,0100715 0,0100715 15,60 0,001

Cimento * traço * a/c 1 0,0002384 0,0002384 0,38 0,544

Resíduo 16 0,0127760 0,0007985

Total 23 0,0432022

92

Observa-se que a ANOVA é uma interpretação numérica da Curva Normal dos Efeitos

Padronizados. Comparando-se os Fcalculados com o Ftabelado observa-se que os primeiros foram

maiores que o segundo, ou seja, os efeitos foram significativos para o fator principal “traço” e

interações entre os fatores “cimento-traço” e “traço-a/c”, como já previsto por meio do

Gráfico Normal. Os valores de “p” menores que 0,1, ou seja, menores que o nível de

significância de 0,1 ou 10%, ocorreram também para os mesmos citados anteriormente

indicando que estes também foram significativos.

Para os efeitos principais nota-se que apenas o fator a/c foi significativo, de modo que

as argamassas confeccionadas com maiores valores de a/c apresentaram maiores valores de

densidade enquanto frescas. Portanto, pode-se concluir com 90% de confiança, que as

argamassas com cimento CPV e traço de 1:2,5 apresentaram os maiores valores de densidade

enquanto frescas, bem como aquelas confeccionadas com traços 1:2 e a/c de 0,80.

� Viscosidade

Os resultados das médias das 10 medidas de viscosidade bem como seus IC, com 90%,

estão representados graficamente e apresentados na Figura 6-13, juntamente com o Gráfico

Normal dos Efeitos Padronizados.

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Visco

sida

de, em Pa.s

Gráfico de Intervalos para Viscosidade90% IC

10,07,55,02,50,0-2,5-5,0

99

9590

80706050403020

105

1

Efeito Padronizado

Porcentagem


Fator Nome


Efeito

ABC

BC

AC

AB

C

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Viscosidade, Alpha = 0,10)

Figura 6-13 – Gráfico de Intervalos e Curva Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta

“viscosidade”.

Pelo Gráfico Normal, com 90% de confiança (alfa = 0,1), observa-se que todos os

fatores foram significativos, ou seja, os três fatores isolados e suas interações uns com os

outros em segunda e terceira ordem, afetam na viscosidade da pasta. A composição que

apresentou menor viscosidade foi a argamassa confeccionada com cimento CPII, traço 1:2 e

93

a/c de 0,75 e a mais viscosa foi aquela confeccionada com cimento CPV, traço 1:2,5 e a/c de

0,75. Esta tendência pode ser visualizada também pelos Gráficos de Interação em segunda

ordem mostradas na Figura 6-14.

1:2,51:2 CPVCPII

500

250

0

500

250

0

a/c

Traço

Cimento

0,750,80

a/c

a/c1:21:2,5

Traço

Gráficos de Interação para a Viscosidade(dados médios)


para a resposta “viscosidade”.

O modelo ANOVA não foi adequado para interpretar os resultados de viscosidade.

Isto pode ser verificado pela análise dos gráficos apresentado na Figura 6-15. Para o gráfico

de probabilidade normal, é esperado que os pontos ficassem em torno da reta e que o

histograma não apresente curtose positiva, ou seja, que não apresente parte central aguda e

caudas alongadas. Estas duas pressuposições básicas não foram atendidas. Além disso, o teste

de igualdade de variâncias apresentou p-valor igual a 0,000, menor do que o nível de

significância (α=0,10), indicando que as variâncias não são iguais.

94

5002500-250-500

99,999

90

50

10

10,1

Resíduo

Porcenta

gem

10007505002500

500

250

0

-250

-500

Valores

Resíduo

4002000-200-400

60

45

30

15

0

Resíduo

Frequência

80757065605550454035302520151051

500

250

0

-250

-500

Ordem da Observação

Residuo



Gráfico de resíduos para Viscosidade

Figura 6-15 - Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da

ANOVA.

Portanto, para analisar os dados para a resposta viscosidade, foi realizado o teste não

paramétrico de Kruskal-Wallis para cada fator, separadamente, e os resultados estão

apresentados nas Tabela 6-9, Tabela 6-10 e Tabela 6-11. Este teste também foi realizado com

o auxílio do programa Minitab 16®.

Tabela 6-9 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “cimento” para a resposta “viscosidade”.

Cimento N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

CPV 40 110 38,3 1

0,74 3,84 0,389 CPII 40 106 42,7 1

Total 80 40,5

Tabela 6-10 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “traço” para a resposta “viscosidade”.

Traço N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

1:2 40 42,0 20,8 1

57,79 3,84 0,000 1:2,5 40 180 60,3 1

Total 80 40,5

95

Tabela 6-11 - Teste de Kruskal-Wallis do fator “a/c” para a resposta “viscosidade”.

a/c N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

0,75 40 100 39,6 1

0,12 3,84 0,733 0,80 40 110 41,4 1

Total 80 40,5

Portanto, por meio do teste Kruskal-Wallis, foi possível concluir, com 95% de

confiança, já que para os testes não paramétricos o nível de significância deve ser menor igual

a 0,05, que a viscosidade não é afetada nem pelo cimento e nem pelo a/c, porém é afetada

pelo traço, pois este alterou os seus valores de maneira mais significativa.

� Tempo de Pega

Os valores de pega final, em minutos, para as oito argamassas estão dispostos nos

vértices do cubo do gráfico apresentado na Figura 6-16.

CPV

CPII

1:2,5

1:20,800,75

Cimento

Traço

a/c

412

360534

410

409

819617

594

Gráfico Cubo para Tempo de pega

Figura 6-16 - Gráfico em cubo para a resposta “tempo de pega”.

O ensaio de tempo de pega final é realizado apenas uma vez. Sendo assim, o número de

dados é insuficiente para realizar a Análise da Variância, pois não há réplicas fazendo com

que o espaço amostral fique reduzido. Portanto, a apreciação dos dados foi feita pela análise

gráfica dos efeitos principais que estão apresentadas na Figura 6-17:

96

0,800,75

600

550

500

450

1:2,51:2

CPVCPII

600

550

500

450

a/c

Méd

ia

Traço

Cimento

Gráficos dos efeitos principais para Tempo de pega(dados da média)

Figura 6-17 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”.

Por meio dos gráficos dos efeitos principais, nota-se que para o traço e o tipo de

cimento as retas apresentaram-se mais inclinadas do que para o a/c, indicando que os dois

primeiros poderiam exercer alguma influencia significativa no tempo de pega.

Para verificar numericamente estas influências foi feito o teste t-Student na

comparação de dois grupos independentes para estes dois fatores e os resultados estão

apresentados nas Tabela 6-12 e Tabela 6-13.

Tabela 6-12 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – cimento CP V e CP II – para

a resposta “tempo de pega”.

Traço a/c

CP II CP V d (diferença) ñ (média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

1:2 0,75

594 410 184

180,8 40251 1,802 1,638

1:2 0,8

409 412 -3

1:2,5 0,75

617 534 83

1:2,5 0,8

819 360 459

Observa-se que o cimento afeta o tempo e pega, pois o tcalculado (1,802) foi maior do

que o tabelado (1,638). Sabe-se que o cimento CP V, quando hidratado, caracteriza-se por ter

endurecimento mais rápido que o cimento CP II, por apresentar maior quantidade de C3S

(silicato tricálcico – 3CaO . SiO2) do que o último e este ensaio comprovou a eficácia deste

cimento, com 90% de confiança. Esta é uma importante informação para a escolha do tipo de

97

cimento para ser utilizado em escala industrial, já que o tempo para liberação do produto deve

ser o mais curto possível.

Tabela 6-13 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – traço 1:2 e 1:2,5 – para a

resposta “tempo de pega”.

a/c cimento

1:2 1:2,5 d (diferença) ñ (média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

0,75 CP II

617 594 23

126,25 40984 1,247 1,638

0,80 CP V

534 410 124

0,75 CP II

360 412 -52

0,80 CP V

819 409 410

Por meio do teste t na comparação entre o traço 1:2 e 1:2,5 verificou-se que, com 90%

de confiança, não há diferença entre esses dois grupos, ou seja, o traço não afeta

significativamente o tempo de pega.

6.3.2 Argamassas Endurecidas

Para as argamassas endurecidas foram realizados os seguintes ensaios:

• Determinação do índice de vazios;

• Densidade aos 28, 90, 150 e 300 dias;

• Resistência à compressão aos 7, 28, 90, 150 e 300 dias em corpos de prova;

• Testes com superplastificantes;

• Testes com pigmentos;

• Resistência à compressão (RC) de blocos intertravados, aos 28 dias.

� Índice de vazios

Estão apresentados na Tabela 6-14 as médias e os IC (90%) dos índices de vazio das

argamassas endurecidas.

98

Tabela 6-14 - Médias e IC (90%) dos resultados obtidos para o índice de vazios das


Experimento Cimento Traço a/c Índice de Vazios (%)*

1

CP

IIE

1:2,0 0,75 33,20 ± 5,86

2 0,80 32,41 ± 0,22

3 1:2,5

0,75 33,25 ± 2,35

4 0,80 33,66 ± 4,94

5 C

P V

1:2,0 0,75 32,68 ± 1,86

6 0,80 30,92 ± 1,26

7 1:2,5

0,75 32,54 ± 0,94

8 0,80 27,71 ± 1,54 *Média de 3 medidas

Os Gráficos de Intervalos e o Gráfico Normal estão apresentados na Figura 6-18.

Observa-se que os efeitos cimento e a/c, bem como a interação entre estes efeitos são

significativos para a resposta “índice de vazios”. Para o cimento CP II praticamente não

houve diferença entre os valores de % de índice de vazio com relação aos a/c. O mesmo não

foi observado com relação ao cimento CP V, em que as argamassas confeccionadas com a/c

maior (0,80) apresentaram menor porcentagem de vazios, ou seja, produtos menos porosos.

Esta tendência pôde ser visualizada nos gráficos de interação cimento-a/c (Figura 6-19) e dos

efeitos principais apresentadas na Figura 6-20.

Por meio dos Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-19, observou-se que as

respostas obtidas para o tipo de cimento CP II são sempre superiores, apresentando produtos

mais porosos.

99

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

40,0

37,5

35,0

32,5

30,0

27,5

25,0

Índice

de Vazios

, em %

Gráfico de Intrevalos para Índice de Vazios90% CI for the Mean

3210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m


Fator Nome


Tipo

AC

C

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Índice de Vazios, Alpha = 0,10)


resposta “índice de vazios”.

1:2,51:2 0,800,7534

32

30

34

32

30

Cimento

Traço

a/c

CPIICPV

Cimento

CPIICPV

Cimento1:21:2,5

Traço

Curvas de Interaçõa para Índice de Vazios(dados da média)


para a resposta “índice de vazios”.

CPVCPII

33,0

32,5

32,0

31,5

31,0

1:2,51:2

0,800,75

33,0

32,5

32,0

31,5

31,0

Cimento

Méd

ia

Traço

a/c

Curvas dos efeitos principais para Índice de Vazios(dados da média)

Figura 6-20 - Gráficos dos Efeitos Principais para a resposta “índice de vazios”.

100

Os gráficos da análise dos resíduos para a resposta “índice de vazios” estão

apresentados na Figura 6-21. Como os pressupostos básicos para a ANOVA foram todos

atendidos, essa pôde então ser utilizada.

2001000-100-200

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

11001000900800

200

100

0

-100

-200

Valores

Res

íduo

2001000-100-200

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uência

24222018161412108642

200

100

0

-100

-200

Ordem de ObservaçãoResídu

o

Gráfico de Probabilidade Normal Versus Valores


Gráficos dos resíduos para Indice de vazio

Figura 6-21 - Gráficos de Resíduos dos dados do índice de vazios para análise e validação da

ANOVA.

Os dados da Análise da Variância e os valores de “p” estão apresentados na Tabela

6-15 para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de

significância.

Tabela 6-15 - Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”.


Traço 1 1,586 1,586 0,45

3,05

0,513

Cimento 1 28,274 28,274 7,99 0,012

a/c 1 18,254 18,254 5,16 0,037

Cimento * traço 1 8,127 8,127 2,30 0,149

Traço * a/c 1 1,321 1,321 0,37 0,550

Cimento * a/c 1 14,470 14,470 4,09 0,060

Cimento * traço * a/c 1 6,825 6,825 1,93 0,184

Resíduo 16 56,608 3,538

Total 23 135,465

Para o fator “traço”, não houve diferença significativa na porosidade. Mas observa-se

pelo gráfico do efeito principal “traço” (Figura 6-20) que as argamassas confeccionadas com

o 1:2,5 apresentaram menores valores de índice de vazios sendo, portanto, menos porosas.

101

Segundo a literatura, grande quantidade de água durante a confecção das argamassas

(altos valores de a/c) acima de um valor ideal, podem originar produtos mais porosos, ou seja,

com alta porcentagem de índice de vazios, já que a água livre em excesso evaporará e, o

espaço que esta ocupava inicialmente originariam poros. Em contrapartida, valores de a/c

abaixo do ideal podem promover hidratação incompleta do cimento, gerando espaços vazios

nos produtos finais.

Para as argamassas com resíduo, aquelas confeccionadas com cimento CP V e a/c 0,80

apresentaram produtos menos porosos. Isto se deve a alta área superficial das partículas

envolvidas na formação dessas argamassas, que necessitam de maior quantidade de água para

serem atingidas. Como o cimento CP II é formado por partículas de maior granulometria, ou

seja, com maior área superficial, a diferença do a/c entre as argamassas confeccionadas com

este cimento não foi significativa.

O teste de Tukey também foi feito e os resultados estão apresentados na Equação 6-1,

para um nível de significância de 10%:

Δ � 4,36.3,543

Equação 6-1

Uma vez que q = 4,36 (valor tabelado, à 10% de significância, associado a oito

formulações diferentes e 16 graus de liberdade do resíduo), MQR = 3,54 (média quadrática do

resíduo) e r = 3 (número de repetições). O valor calculado de ∆ foi igual a 4,73.

As diferenças das médias estão apresentadas na Tabela 6-16. O asterisco quer dizer

significância no nível de 10%. Portanto, todos os experimentos, com exceção do exp. 6,

apresentaram médias do índice de vazio maiores que o exp. 8 (cimento CPV, a/c = 0,80 e

traço 1:2,5), em concordância com os resultados da ANOVA. O experimento 6 difere do 8

apenas no traço.

102

Tabela 6-16 - Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste de

Tukey.

Médias

Médias

Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 Exp. 6 Exp. 7 Exp. 8

33,2 32,41 33,25 33,66 32,68 30,92 32,54 27,71

Exp. 1 33,2 0 0,79 -0,05 -0,46 0,52 2,28 0,66 5,49*

Exp. 2 32,41

0 -0,84 -1,25 -0,27 1,49 -0,13 4,7*

Exp. 3 33,25

0 -0,41 0,57 2,33 0,71 5,54*

Exp. 4 33,66

0 0,98 2,74 1,12 5,95*

Exp. 5 32,68

0 1,76 0,14 4,97*

Exp. 6 30,92

0 -1,62 3,21

Exp. 7 32,54

0 4,83*

Exp. 8 27,71

0

� Densidade do produto

As médias e os IC (90%) das respostas obtidas para a densidade do produto estão

apresentados na Tabela 6-17.

Tabela 6-17 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a densidade do produto.

Cimento Traço a/c Densidade do produto (g cm-3)*

28 dias 90 dias 150 dias 300 dias

CP

IIE

1:2,0 0,75 1,963 ± 0,037 2,114 ± 0,014 1,993 ± 0,062 1,865 ± 0162

0,80 2,010 ± 0,029 2,158 ± 0,034 1,988 ± 0,042 1,938 ± 0,163

1:2,5 0,75 1,895 ± 0,038 1,923 ± 0,053 1,805 ± 0,143 1,863 ± 0,099

0,80 1,965 ± 0,025 1,954 ± 0,044 1,915 ± 0,121 1,958 ± 0,041

CP

V 1:2,0

0,75 1,881 ± 0,103 2,038 ± 0,008 1,861 ± 0,121 1,866 ± 0,090

0,08 2,054 ± 0,032 2,039 ± 0,012 1,947 ± 0,039 1,846 ± 0,776

1:2,5 0,75 1,915 ± 0,048 1,923 ± 0,101 1,866 ± 0,071 1,828 ± 0,115

0,80 1,890 ± 0,037 1,819 ± 0,136 1,889 ± 0,115 1,870 ± 0,068 *Média de 4 medidas

Na Figura 6-22, estão apresentados o Gráfico de Intervalos e o Gráfico Normal para a

resposta “densidade do produto aos 28 dias” e na Figura 6-23 os gráficos para os efeitos

principais.

103

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

2,10

2,05

2,00

1,95

1,90

1,85

1,80

Den

sida

de do

Pro

duto (28 dias), g

cm-3 90% CI for the Mean

Gráfico de Intervalos para Densidade do Produto (28 dias)

5,02,50,0-2,5-5,0

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A a/cB cimentoC traço

Fator

Não SignificativosSignificativos

Efeitos

ABC

AC

C

A

Gráfico Normal de Efeitos Padronizados(resposta - Densidade do produto, Alfa = 0,10)


resposta “densidade do produto aos 28 dias”.

Por meio do Gráfico da Normal foi possível verificar que a densidade do produto, aos

28 dias, foi significativamente afetada pelo traço e pelo a/c individualmente. Essa afirmação

pôde ser observada pela atenuação da reta apresentada na Figura 6-23 para estes dois fatores.

Para o fator cimento essa diferença não foi significativa, o que também foi graficamente

observado pela tênue inclinação da reta para este fator.

0,800,75

1,980

1,965

1,950

1,935

1,920

CPVCPII

1:2,51:2

1,980

1,965

1,950

1,935

1,920

a/c

Média

Cimento

Traço

Curvas dos efeitos principais para a Densidade do produto(dados da média)

Figura 6-23 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto aos 28

dias”.

A interação entre estes fatores (traço-a/c) também foi afetada significativamente. No

gráfico de interação entre o a/c e o traço (Figura 6-24), observou-se que a diferença entre os

dois traços foi muito mais atenuada para o a/c 0,80 do que para o 0,75. Portanto, os maiores

valores de densidade de produto foram para o traço 1:2 e a/c 0,80, para ambos os cimentos.

104

CPVCPII 1:2,51:2,0

2,00

1,95

1,90

2,00

1,95

1,90

a/c

Tipo de cimento

traço

0,750,80

a/c

0,750,80

a/c

CPIICPV

cimentoTipo de

Gráficos de Interação para Densidade do produto(dados da média)


para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”.

Os gráficos de análise dos resíduos estão apresentados na Figura 6-25. Observou-se

que os pontos dos gráficos dos resíduos versus os valores e versus a ordem de observação

apresentaram-se aleatórios e dispersos em torno de zero, como requeridos pelas

pressuposições básicas. Além disso, o teste de igualdade de variâncias indicou um p-valor de

0,488 para um α = 0,10. Boa parte dos pontos do gráfico de probabilidade normal também se

apresentou em torno da reta central.

0,100,050,00-0,05-0,10

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

2,052,001,951,90

0,10

0,05

0,00

-0,05

-0,10

Valores

Res

íduo

0,050,00-0,05-0,10

12

9

6

3

0

Resíduo

Freq

uência

3230282624222018161412108642

0,10

0,05

0,00

-0,05

-0,10

Ordem de Observação

Res

íduo



Gráficos de Resíiduo para a Densidade do produto

Figura 6-25 - Gráficos de resíduos dos dados da densidade do produto aos 28 dias para

análise e validação da ANOVA.

105

Os dados da Análise da Variância e os valores de “p” estão apresentados na Tabela

6-18 para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de

significância.

O mesmo estudo acima foi realizado com os dados de densidade nas outras idades (90,

150 e 300 dias) e os gráficos e tabelas da ANOVA estão apresentados no ANEXO B (Figura

12-1 a Figura 12-6 e Tabela 12-1 a Tabela 12-3). Com 90 dias, os fatores principais cimento e

traço e a interação cimento-a/c foram significativos para densidade do produto, sendo que o

cimento CPII e traço 1:2 apresentaram maiores valores de densidade, com o a/c igual 0,80.

Aos 150 dias, os fatores principais traço e a/c e a interação cimento-traço, bem como a

interação entre os três fatores foram significativas. Nesta idade a argamassa confeccionada

com cimento CPII, traço 1:2 e a/c 0,80 (exp. 2) também foi a formulação que apresentou

maior densidade, ou seja, não houve modificação entre as idades 90 e 150 dias com relação a

esta resposta. Já aos 300 dias não houve fatores significativos, ou seja, as médias entre os oito

experimentos não foram diferentes entre si, com 90% de significância.

Tabela 6-18 - Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 28 dias”.


Cimento 1 0,004328 0,004328 2,47

2,93

0,129

Traço 1 0,029461 0,029461 16,82 0,000

a/c 1 0,035417 0,035417 20,22 0,000

Cimento * traço 1 0,000120 0,000120 0,07 0,796

Cimento * a/c 1 0,000473 0,000473 0,27 0,608

Traço * a/c 1 0,015222 0,015222 8,69 0,007

Cimento * traço * a/c

1 0,024109 0,024109 13,76 0,001

Resíduo 24 0,042047 0,001752

Total 31 0,151177

As médias dos oito experimentos em diferentes idades foram dispostas em um mesmo

gráfico e estão apresentadas na Figura 6-26.

106

Figura 6-26 - Densidades do produto, em diferentes idades, para os oito experimentos.

� Resistência à compressão (RC)

Os resultados das médias das resistências à compressão (RC) estão apresentados na

Tabela 6-19. Os ensaios foram realizados nas seguintes idades: 7, 28, 90, 150 e 300 dias. Na

Figura 6-27 estão apresentado o Gráfico de Intervalo das médias das RCs aos 7 dias, sendo

cada experimento utilizando 4 (quatro) réplicas, e a curva normal dos efeitos padronizados

para este ensaio.

Tabela 6-19 - Média e IC (90%) dos resultados obtidos para a resistência à compressão das


Cimento Traço a/c Resistência à Compressão (MPa)*

7 dias 28 dias 90 dias 150 dias 300 dias

CP

IIE

1:2,0 0,75 9,352 ± 0,895 12,08 ± 1,71 21,86 ± 4,23 19,83 ± 1,42 22,12 ± 1,38

0,8 9,783 ± 0,597 13,60 ± 0,50 22,92 ± 2,81 20,55 ± 4,34 21,73 ± 3,47

1:2,5 0,75 7,709 ± 0,529 11,34 ± 1,33 9,50 ± 4,82 15,81 ± 1,32 18,84 ± 2,24

0,8 8,691 ± 0,624 13,11 ± 1,26 11,93 ± 2,08 19,18 ± 3,52 20,27 ± 3,05

CP

V 1:2,0

0,75 15,88 ± 2,31 14,51 ± 3,29 21,55 ± 7,59 20,52 ± 4,34 22,13 ± 3,77

0,8 14,26 ± 0,82 18,14 ± 3,58 25,69 ± 1,61 22,14 ± 1,98 20,60 ± 0,71

1:2,5 0,75 13,01 ± 0,99 13,98 ± 3,24 11,56 ± 8,40 19,18 ± 3,52 17,39 ± 9,69

0,8 11,28 ± 1,03 13,13 ± 1,57 7,39 ± 6,06 17,53 ± 4,76 15,68 ± 7,51 *Média de 4 medidas

1,6

1,7

1,8

1,9

2

2,1

2,2

1 2 3 4 5 6 7 8

Den

sida

de d

o pr

odut

o, g

cm

-1

Experimentos

28 dias

90 dias

150 dias

300 dias

107

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

18

16

14

12

10

8

6

Res

istênc

ia a com

pres

são (7

dias), e

m M

Pa Gráfico de Intervalo para Resistência aos 7 dias

90% IC

151050-5

99

95

90

80

70

60504030

20

10

5

1

Efeito Padronizado

Por

centage

m


Fator Nome

Não SignificativoSignificativo

Efeitos

AC

AB

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Resistência aos 7 dias, Alpha = 0,10)

Figura 6-27 - Gráfico de Intervalo e Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados para a resposta

“Resistência à Compressão aos 7 dias”.

Os gráficos de análise dos resíduos estão apresentados na Figura 6-28. Não houve

desvios das pressuposições básicas, portanto, a ANOVA pôde ser aplicada.

20-2

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

161412108

1

0

-1

-2

-3

Valores

Resídu

o

10-1-2-3

10,0

7,5

5,0

2,5

0,0

Resíduo

Frequên

cia

3230282624222018161412108642

1

0

-1

-2

-3


Resídu

o



Gráficos de Resíduo para a Resistência aos 7 dias



Estão apresentados na Tabela 6-20 os dados da Análise da Variância e os valores de

“p” para as interações em primeira, segunda e terceira ordem, com 10% de nível de

significância para a resposta RC aos 7 dias.

108

Tabela 6-20 – Análise da Variância para a resposta “RC aos 7 dias”.


Cimento 1 178,642 178,642 200,3

2,93

0,000

Traço 1 36,906 36,906 41,38 0,000

a/c 1 1,864 1,864 2,09 0,161

Cimento * traço 1 4,871 4,871 5,46 0,028

Cimento * a/c 1 11,308 11,308 12,68 0,002

Traço * a/c 1 0,102 0,102 0,11 0,73

Cimento * traço * a/c 1 0,211 0,211 0,24 0,631

Resíduo 24 21,405 0,892

Total 31 255,309

Por meio do Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados (Figura 6-27) e dos dados da

ANOVA, apresentados na Tabela 6-20, observou-se que a RC dos corpos com 7 dias é

afetada pelos fatores cimento e traço. Portanto, as seguintes conclusões forma obtidas: as

argamassas confeccionadas com o cimento CP V apresentaram maiores valores de RC; o

traço afetou essa resposta negativamente, mostrando que os menores traços apresentaram

maiores valores de RC; e que a interação entre os fatores cimento-a/c e cimento-traço também

foram significativos, indicando que esses fatores não puderam ser analisados separadamente.

Os gráficos apresentados na Figura 6-29 auxiliaram na interpretação dos resultados da

interação entre esses dois fatores.

1:2,51:2 0,800,75

15,0

12,5

10,0

15,0

12,5

10,0

Cimento

Traço

a/c

CPIICPV

Cimento

Cimento1:21:2,5

Traço

Gráficos de Interação para Resistência aos 7 dias(dados da média)


para a resposta “resistência à compressão aos 7 dias”.

109

Por meio dos Gráficos de Interação (Figura 6-29), observou-se que para os dois tipos

de cimento, o traço 1:2 apresentou maiores valores de RC sendo que para o CP V essa

diferença foi ainda mais significativa, pois apresentou um gráfico com a reta mais inclinada.

Comparando-se ainda esse mesmo fator (cimento) com o a/c, notou-se que para o CP V a RC

diminui com o aumento da a/c e para o CPII acontece exatamente o contrário. Observou-se,

ainda, que não ocorreu interação significativa entre os fatores traço-a/c, pois os resultados se

comportaram da mesma forma com relação ao fator traço, ou seja, tanto para o traço 1:2

quanto para o traço 1:2,5 a RC diminui ligeiramente com o aumento do a/c. Portanto, pode-se

concluir com 90% de certeza que a formulação feita com CP V, traço 1:2 e a/c 0,75

apresentou maior valores de RC aos 7 dias.

O Gráfico de Intervalos das médias das RC aos 28 dias e a o Gráfico Normal dos

Efeitos Padronizados estão apresentados na Figura 6-30. Na Tabela 6-21 estão expostos os

dados da Análise da Variância e os valores de “p” para as interações em primeira, segunda e

terceira ordem para este ensaio.

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

22

20

18

16

14

12

10

Res

istênc

ia a Com

pres

são (2

8 dias), e

m M

Pa

90% ICGráfico de Intervalos para Resistência aos 28 dias

43210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1

Efeito Padronizado

Por

centage

m


Fator Nome

Não SignificativosSignificativo

Efeitos

ABC

C

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Resistência aos 28 dias, Alpha = 0,10)


resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.

110

Tabela 6-21 - Análise da Variância para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.


Cimento 1 40,738 40,738 10,46

2,93

0,004

Traço 1 27,150 27,150 6,97 0,014

a/c 1 14,900 14,900 3,83 0,062

Cimento * traço 1 6,848 6,848 1,76 0,197

Cimento * a/c 1 0,007 0,007 0,00 0,966

Traço * a/c 1 6,590 6,590 1,69 0,206

Cimento * traço * a/c 1 14,306 14,306 3,67 0,067

Resíduo 24 93,449 3,894

Total 31 203,987

Foi observado pelo Gráfico dos Efeitos Padronizados da RC, aos 28 dias, que tanto o

fator cimento quanto o a/c afetaram positivamente a RC. Já o traço e a interação entre os três

fatores afetaram-na negativamente.

Por meio dos Gráficos de Interação apresentados na Figura 6-31, observou-se que os

valores de RC aos 28 dias para as argamassas confeccionadas com o cimento CP V foram

sempre superiores. O mesmo foi observado para os valores de RC aos 7 dias. Como concluído

anteriormente, não houve interação entre os dois fatores (cimento-a/c). Isto também foi

visualizado graficamente, por meio do paralelismo das curvas.

Portanto, concluiu-se com 90% de confiança que a argamassa confeccionada com o

cimento CP V, com a/c de 0,80 e o traço 1:2 apresentou maior valor de RC aos 28 dias. Estes

resultados diferiram dos anteriores (RC aos 7 dias) apenas com relação ao a/c. Isto pode

indicar que uma maior quantidade de água foi necessária para dar continuidade às reações de

hidratação e, consequentemente, aumentar a RC.

111

1:2,51:2 0,800,75

16

14

1216

14

12

Cimento

Traço

a/c

CPIICPV

Cimento

CPIICPV

Cimento

1:21:2,5

Traço

Gráficos de Interação para Resistência aos 28 dias(dados das médias)

Figura 6-31 - Gráfico de Interação de segunda ordem entre os fatores cimento, traço e a/c,

para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.

Os Gráficos de análise dos resíduos estão apresentados Figura 6-32. Como os desvios

das pressuposições básicas foram pouco significativos, a Análise da Variância pôde então ser

aplicada.

5,02,50,0-2,5-5,0

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

18,016,515,013,512,0

4

2

0

-2

-4

Valores

Res

íduo

420-2-4

12

9

6

3

0

Resíduo

Fre

quência

3230282624222018161412108642

4

2

0

-2

-4


Resíduo



Gráficos de resíduo para a Resistência aos 28 dias



A ANOVA também foi realizada para as argamassas com idade de 90, 150 e 300 dias

e os gráficos e tabelas desta análise estão apresentados no ANEXO B, Figura 12-7 a Figura

12-12 e Tabela 12-4 a Tabela 12-6. Para as argamassas com 90 dias, apenas o fator principal

“traço” foi significativo. Houve também, apesar de pouco evidente, certa significância na

interação entre os três fatores. O maior valor de RC foi para a argamassa confeccionada com o

112

traço 1:2, a/c 0,75 e cimento CPV, havendo diferença apenas no a/c quando comparados com

os resultados das argamassas aos 28 dias. Aos 150 e 300 dias, apenas o fator “traço” foi

significativo, com 90% de confiança, indicando que as argamassas com menores traços (1:2)

apresentaram maior valor de RC. Portanto, concluiu-se que, com o passar do tempo, apenas o

traço é significante para RC, sendo que menores traço resultam em argamassas com maiores

resistências à compressão.

O teste de Tukey também foi feito para a RC aos 90 e 300 dias e as tabelas e dados

para este teste estão apresentados no ANEXO B (Tabela 12-7 e Tabela 12-8). Por meio do

teste foi possível verificar, com 90% de confiança, que os exp. 1, 2, 5 e 6 resultaram em

maiores valores de RC aos 90 dias quando comparados com os exp. 3, 4, 7 e 8. Nota-se que

cada grupo tem entre si o fator “traço” em comum, sendo 1:2 para o primeiro (exp. 1, 2, 5 e 6)

e 1:2,5 para o último (exp.3, 4, 7 e 8). Já aos 300 dias, verificou-se pelo teste de Tukey, que

não há diferença significativa entre as oito composições de argamassa, indicando que, após

este tempo, as reações de hidratação do cimento praticamente se cessaram e a RC já não é

mais influenciada por nenhum dos três fatores, aos 90% de confiança.

As médias de todos os dados da RC, em diferentes dias e para todos os oito

experimentos, foram reunidos e colocados em um mesmo gráfico que está apresentado na

Figura 6-33

Figura 6-33 - Resistência à compressão dos corpos de prova, em diferentes idades, para os

oito experimentos.

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o, M

PA

Experimentos

7 dias28 dias90 dias150 dias300 dias

113

A fim de comparar estatisticamente os dois tipos de cimento utilizados neste trabalho

com relação à resposta RC aos 7 e 28 dias, foram realizados testes t-Student no estudo de

dados pareados. Primeiramente foram realizados testes de comparação entre os valores de RC

aos 7 e 28 dias para cada tipo de cimento, separadamente. O objetivo deste estudo foi verificar

se a RC aumenta significativamente após 7 dias visto que, em escala industrial, os blocos

intertravados são disponibilizados para venda com idade de 7 dias. Nas Tabela 6-22 e Tabela

6-23 estão apresentados os resultados do teste-t para cada tipo de cimento (CP II e CP V,

respectivamente).

Tabela 6-22 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP II –

para a resposta “resistência à compressão”.

Traço a/c 7 dias 28 dias d (diferença) ñ (média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

1:2 0,75

9,350 12,69 3,341

3,802 0,2067 16,73 1,638

1:2 0,8

9,783 13,60 3,814

1:2,5 0,75

7,709 11,35 3,636

1:2,5 0,8

8,691 13,11 4,418

O alto valor do t calculado comparado com o tabelado (Tabela 6-22) indica, com 90%

de confiança, que a RC aumenta significativamente dos 7 aos 28 dias com argamassas

confeccionadas com CP II. Portanto, em escala industrial, o uso desse tipo de cimento para

essas argamassas não é o mais indicado, já que o produto deve sair do estoque em menor

tempo (geralmente 7 dias) com uma RC mais adequada.

Já a diferença entre as médias das argamassas confeccionadas com CP V aos 7 e 28

dias foi significativamente menor, por apresentar o valor de t mais baixo do que aquelas

confeccionadas com CP II. Observou-se que o valor de t calculado é maior do que o tabelado,

como mostrado na Tabela 6-23, com 90% de confiança. Portanto, ao comparar as médias aos

7 e 28 dias, também há aumento significativo das RCs para as argamassas confeccionadas

com o CP V, porém bem menores do que para aquelas confeccionadas com CP II.

114

Tabela 6-23 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – 7 e 28 dias e cimento CP V –

para a resposta “resistência à compressão”.

Traço a/c 7 dias 28 dias d (diferença) ñ (média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

1:2 0,75

15,88 14,51 1,378

2,022 1,667 3,133 1,638

1:2 0,8

14,26 18,15 3,884

1:2,5 0,75

13,01 13,98 0,9780

1:2,5 0,8

11,28 13,13 1,849

Foi realizado também um teste t-Student no estudo de dados independentes para

comparar argamassas de mesma composição, mas confeccionadas com tipo de cimento

diferentes para a resposta RC aos 7 dias e os resultados estão apresentados na Tabela 6-24.

Por meio do teste t-Student foi possível fazer uma comparação entre os tipos de

cimento para argamassas com a mesma idade, ou seja, aos 7 dias. Os resultados mostraram,

com 90% de confiança, que os valores de RC são maiores para argamassas confeccionadas

com CP V. Por isso, esse será o cimento selecionado para dar continuidade aos trabalhos em

escala piloto.

Tabela 6-24 - Teste t na comparação de dois grupos independentes – CP II e CP V – para a


Cimento CP II CP V

Res

istê

ncia

à

com

pres

são

aos

7 di

as 9,350 15,88

9,783 14,26

7,709 13,01

8,691 11,28

Médias 8,883 13,61

Variâncias 0,8144 3,7901

Variância ponderada

2,302

tcalculado -4,405

t(α = 0,1 e gl=3) 1,638

115

� Ensaios com Superplastificante (SP)

Os ensaios com superplastificantes (SP) foram conduzidos com a formulação do

experimento 8 e as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a viscosidade, a

densidade e o tempo de pega e nas as argamassas endurecidas ou produto, a densidade e a

resistência à compressão aos 28 dias de idade. Os resultados e os intervalos de confiança (IC),

com 90%, estão apresentados na Tabela 6-25.

Para a resposta viscosidade, não foi possível fazer a ANOVA (Teste de Levene p =

0,034 para α = 0,10), pois as variâncias neste caso não foram iguais. Portanto, foi realizado o

teste não paramétrico Kruskal-Wallis e ele indicou, com 95% de confiança, que para o fator

“tipo de SP” as médias não foram iguais entre si, o que indica que as viscosidades para cada

SP foram diferente, sendo que as argamassas feitas com o SP 5700 foram menos viscosas. O

mesmo teste foi realizado para as concentrações e estas também foram diferentes entre si, pelo

menos para um dos dados, que o teste não revela exatamente qual é. Os dados desses testes

estão apresentados no ANEXO B (Figura 12-13, Tabela 12-9 e Tabela 12-10).


ou produto, dos ensaios com superplastificantes.

*não determinado. **Média de 15 medidas. ***Média de 3 medidas. ****Única medida. *****Média de 4 medidas.

Para verificar quais dados diferiram com relação à concentração, foi realizado o teste

não paramétrico de Mann-Whitney que compara dados pareados de grupos distintos. Os

SP Concentração (% massa de

cimento)

Argamassa Fresca Produto

Viscosidade (Pa.s)**

Densidade (g cm-3)***

Tempo de pega****

(min.)

Densidade (g cm-3)*****

RC, aos 28 dias

(MPa)*****

20H

E

0,0 nd* 1,990 ± 0,063 323 1,961 ± 0,042 11,19 ± 3,20

0,3 1471 ± 216 1,774 ± 0,362 474 1,932 ± 0,057 11,67 ± 5,02

0,6 224 ± 31 1,862 ± 0,186 412 1,890 ± 0,037 13,72 ± 1,67

0,9 188 ± 38 1,993± 0,041 351 2,013 ± 0,008 20,19 ± 1,08

5700

0,0 nd* 1,990 ± 0,063 323 1,961 ± 0,042 11,19 ± 3,21

0,3 872 ± 225 1,942 ± 0,214 339 1,994 ± 0,030 16,34 ± 3,39

0,6 154 ± 22 1,839 ± 0,109 430 1,837 ± 0,035 15,40 ± 0,76

0,9 110 ± 17 2,010 ± 0,087 623 1,991 ± 0,063 14,08 ± 0,97

116

resultados da estatística do teste (W) e do valor p estão apresentados na Tabela 12-11

(ANEXO B).

Por meio do teste de Mann-Whitney verificou-se, com α = 0,017 (correção de

Bonferroni), que as argamassas confeccionadas com menor concentração de SP (0,3% da

massa de cimento) apresentaram maiores valores de viscosidade e que àquelas com 0,6 e

0,9% de SP não apresentaram diferenças significativas. O Gráfico de Interação para a

viscosidade, que representa graficamente as interpretações dos testes não paramétricos

realizados, está apresentado na Figura 6-34.

0,90,60,3

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Concentração, em %m de cimento

Méd

ias, Pa.s

570020HE

de SPTipo

Gráfico de Interações para Viscosidade(dados da média)


concentração para a resposta “viscosidade”.

As moléculas de aditivo formam películas ao redor das partículas de cimento,

reduzindo sua a taxa de hidratação e, consequentemente, diminuindo a quantidade de água

ligada ao cimento durante os primeiros instantes da hidratação, deixando uma maior

quantidade de água livre (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Isso explica a maior fluidez de

misturas à base de cimento na presença de aditivos.

Para os dados da densidade da pasta, como ratificado pela ANOVA (Teste de Levene

p = 0,488 para α = 0,10), apresentada na Tabela 12-12, ANEXO B, apenas o fator principal

“concentração” foi significativo. As argamassas sem SP e com a concentração de 0,9% da

massa de cimentos foram as que apresentaram maiores valores. A fim de comparar as duas,

foi realizado o teste t de Student no estudo de dados pareados e os resultados indicaram que as

duas concentrações não foram diferentes entre si, no nível de significância de 0,10. O Gráfico

de Interação para a resposta densidade da pasta está apresentado na Figura 6-35.

117

0,90,60,30,0

2,00

1,95

1,90

1,85

1,80


Méd

ia, e

m g.cm-3

20HE5700

de SPTipo

Gráfico de Interação para Densidade da pasta(dados da média)


concentração para a resposta “densidade da pasta”.

O tempo de pega foi analisado por meio do teste t de Student de dados pareados para

comparar os resultados entre os dois SP e o teste indicou que não há diferença significativa

entre eles para esta resposta, também com 90% de confiança (Tabela 12-13, ANEXO B). O

Gráfico de Interação está apresentado na Figura 6-36.

0,90,60,30,0

650

600

550

500

450

400

350

300


Méd

ia, e

m m

in.

20HE5700

de SPTipo

Curvas de Interação para o Tempo de Pega(dados da média)


concentração para a resposta “tempo de paga”.

Para as argamassas endurecidas, a análise dos resultados para a densidade do produto

por meio da ANOVA (Teste de Levene p = 0,517 para α = 0,10) apresentados na Tabela

12-14, ANEXO B, indicou que apenas o fator concentração foi significativo. As argamassas

com 0,3% e 0,9% para ambos os SP apresentaram maiores valores. Para verificar se estas

concentrações foram diferentes entre si, foi realizado o teste t de Student no estudo de dados

118

pareados e o resultado indicou que os produtos com 0,9% apresentaram maiores valores de

densidade (Tabela 12-15). O teste t de Student também foi realizado para comparar os dois SP

para uma mesma concentração (Tabela 12-16, ANEXO B) e os resultados indicaram que para

0,9% da massa de cimento tanto faz utilizar um ou outro. Já a baixas concentrações (0,3%),

como apresentado na Tabela 12-17 (ANEXO B), houve diferença significativa entre um

superplastificante e outro, sendo que para o SP 5700, os produtos apresentaram maiores

valores de densidade. O Gráfico de Interação para esta resposta está apresentado na Figura

6-37.

0,90,60,30,0

2,025

2,000

1,975

1,950

1,925

1,900

1,875

1,850


Méd

ia, e

m g.cm-3

20HE5700

de SPTipo

Gráfico de interação para Densidade do produto(dados da média)


concentração para a resposta “densidade do produto”.

Os resultados de RC, aos 28 dias, também foram avaliados pela ANOVA (Tabela

12-18, ANEXO B) e os resultados indicaram que a concentração e a interação concentração-

tipo de SP foram significativas. Os fatores não podem ser avaliados separadamente, pois para

cada tipo de SP existiu uma concentração ideal que aumentou a RC aos 28 dias. Enquanto que

para o SP viscocrete 20HE a RC foi maior à concentração de 0,9%, para o viscocrete 5700 a

concentração de 0,3% foi àquela que apresentou maior resultado, coincidindo com os

resultados da densidade do produto. O gráfico de Interação para a resposta RC, aos 28 dias,

está apresentado na Figura 6-38.

119

0,90,60,30,0

20

18

16

14

12

10

Concentração, em % massa de cimento

Médias

, em M

Pa

20HE5700

de SPTipo

Gráfico de interação para a RC (28 DIAS)(dados da média)


concentração para a resposta “resistência à compressão, aos 28 dias”.

A fim de verificar se havia diferenças significativas entre as médias das RC das

argamassas com 0,3% do viscocrete 5700 e 0,9% do viscocrete 20HE, realizou-se o teste t de

Student de dados pareados (Tabela 12-19, ANEXO B). Os resultados indicaram que a RC, aos

28 dias, para a argamassa com 0,9% do viscocrete 20HE foi realmente maior, com 90% de

confiança.

Segundo os fornecedores e os dados do Manual Técnico de Produtos Sika (SIKA,

2007), os aditivo utilizados neste trabalho são, supostamente, muito semelhantes entre si. No

entanto, ao realizar os testes variando as concentrações utilizando dois tipos de SP diferentes,

os resultados se mostraram muito diferentes para todas as respostas estudadas. Para

compreender melhor a atuação dos SP na argamassa e compreender a razão dessas diferenças,

realizaram-se testes de caracterização quanto às suas estruturas, propriedades físico-químicas,

composição química e iônica e grupos funcionais orgânicos presentes, utilizando-se métodos

e técnicas adequados. Estes resultados estão apresentados no item 6.5 Caracterização dos

Superplastificantes.

Todos os gráficos e tabelas das análises estatísticas realizadas para os testes com SP

estão dispostos no ANEXO B.

120

� Ensaios com o pigmento

Para o ensaio com pigmentos, as respostas avaliadas nas argamassas frescas foram a

viscosidade, densidade e tempo de pega e, para as argamassas endurecidas ou produto, a

densidade, a resistência à compressão aos 28 dias de idade e o índice de vazios. Todos os

resultados com seus IC (90%) estão apresentados na Tabela 6-26.

As argamassas, de uma maneira geral, apresentaram-se mais viscosas do que aquelas

sem pigmento. Não foi possível realizar a ANOVA para interpretar os dados da viscosidade

(Teste de Levene p = 0,000 para α = 0,10). Portanto, o teste de Kruskal-Wallis foi feito

(Tabela 12-20 e Tabela 12-21 no ANEXO B) e os resultados indicaram que não há diferença

significativa para o tipo de pigmento, com 95% de confiança. Já para as diferentes

concentrações, o teste indicou que pelo menos um dado é diferente.


ou produto, dos ensaios com pigmento.

*não determinado. **Média de 10 medidas. ***Média de 2 medidas. ****Única medida. *****Média de 4 medidas.

Pigmento Concentração (% massa de

cimento)


Viscosidade(Pa.s)**


Tempo de pega (min.) ****

Densidade (g cm-3) *****

RC, aos 28 dias (MPa) *****

Índice de vazios

(%)***

Nat

ural

(N

)

4 628±139 1,918± 0,294

292 1,844± 0,007

13,54± 1,12

21,54± 0,89

8 1010±128 1,993± 0,117

307 1,979± 0,013

16,16± 2,23

20,57± 1,41

12 1220±279 1,940± 0,022

311 1,952± 0,022

14,20± 0,77

20,44± 1,89

16 nd* 2,001± 0,107

264 1,957± 0,026

14,54± 0,98

22,07± 2,31

Ver

mel

ho (

V)

4 718±200 1,902± 0,414

395 1,958± 0,020

11,91± 0,45

21,68± 1,40

8 1209±293 1,996± 0,173

327 1,952± 0,017

16,68± 0,63

21,49± 1,79

12 1022±252 1,930± 0,056

337 1,939± 0,032

14,74± 1,45

20,53± 0,49

16 nd* 2,020± 0,144

300 2,038± 0,011

18,09± 1,23

20,37± 0,76

121

Para verificar qual (s) concentração (s) foram diferentes entre si, foi realizado o teste

de comparação não paramétrico de Mann-Whitney e os resultados estão apresentados na

Tabela 12-22 (ANEXO B).

A análise do teste de comparação de Mann-Whitney indicou que a viscosidade da

argamassa sem pigmento é a menor de todas, que aquela, com 4% é menor do que com 8 e

12% e que as viscosidades das argamassas desses dois últimos não foram significativamente

diferentes entre si. O Gráfico de Interação para esta resposta representa com fidelidade a

interpretação estatística dos testes.

12840

1200

1000

800

600

400

200

0


Méd

ias, em Pa.s

NV

pigmentoTipo de

Gráfico de Interação para Viscosidade(dados da média)



A densidade da argamassa fresca foi avaliada utilizando a ANOVA (Teste de Levene

p = 0,514 para α = 0,05) e os resultados estão apresentados na Tabela 12-23 (ANEXO B).

Eles indicaram, com 90% de confiança, que apenas o fator “concentração” foi significativo.

Por meio do gráfico de interação para a resposta “densidade da pasta” (Figura 6-40) notou-se

que as curvas praticamente se sobrepõem, indicando que não houve diferenças significativas

entre os tipos de pigmentos para essa resposta.

122

161284

2,02

2,00

1,98

1,96

1,94

1,92

1,90


Méd

ias, em g.cm-3

NV

PigmentoTipo de

Gráfico de interação para Densidade da pasta(dados da média)



Para verificação do tempo de pega, não foi possível realizar a ANOVA, pois para esta

resposta existe somente um dado, o que é insuficiente para essa análise. Por meio da análise

gráfica dos efeitos principais (Figura 6-41) e da interação entre estes efeitos (Figura 6-42),

observou-se que para os efeitos principais os resultados pareceram bem diferentes, portanto,

significativo. A interação entre os dois efeitos não pareceu significativa, já que o tempo de

pega, em geral, parece diminuir com o aumento da concentração de pigmento para ambos.

VN

350

340

330

320

310

300

290

280161284

Tipo de Pigmento

Médias, em m

in.

Concentração

Gráficos de efeitos principias para Tempo de Pega(dados da média)

Figura 6-41 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “tempo de pega”.

123

161284

400

375

350

325

300

275

250


Médias, em m

in.

NV

PigmentoTipo de

Gráficos de Interação para Tempo de Pega(dados da média)


concentração para a resposta “tempo de pega”.

Para averiguar as observações gráficas, o teste t de Student de dados pareados foi

realizado entre os tempos de pega para cada pigmento. Os resultados estão apresentados na

Tabela 12-24 (ANEXO B).

Por meio do teste t foi possível constatar com 90% de significância que existiram

diferenças significativas entre os tipos de pigmento com relação ao tempo de pega final das

argamassas. Para ambas as concentrações, as argamassas com o pigmento vermelho

apresentaram tempo de pega final maiores do que aquelas com pigmento natural.

O ensaio de Absorção de Água foi feito nos pigmentos (ABNT, 2001) e os resultados

indicaram que o pigmento natural (N) absorve menos água do que o vermelho (V),

praticamente a metade, apresentando os valores de 13% e 27%, respectivamente. Desta forma,

as argamassas confeccionadas com o pigmento vermelho apresentam menos água livre para as

reações iniciais de hidratação responsáveis pelo início de pega, acontecerem (formação da

etringita - Equação 3-1) retardando a seu início.

Os dados obtidos com a densidade do produto solidificado foram analisados por meio

da ANOVA (Teste de Levene p= 0,470 para α=0,05 e análise de resíduos) e os resultados

estão apresentados na Tabela 12-25 (ANEXO B).

Por meio da ANOVA observou-se que os dois fatores principais e a interação entre

eles foram significativos para a densidade do produto. Em geral, as argamassas com pigmento

vermelho tiveram maiores valores de densidade do produto e o crescimento da concentração

favoreceu esse aumento, como pode ser visto por meio dos gráficos dos efeitos principais

apresentados na Figura 6-43.

124

VN

2,00

1,98

1,96

1,94

1,92

1,90

161284

Tipo de pigmento

Méd

ias, em m

.g-3

Concentração

Gráficos dos efeitos principais para Densidade do produto(dados médios)

Figura 6-43 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “densidade do produto”.

O gráfico de interação entre os fatores está apresentado na Figura 6-44. Notou-se que

para ambos os pigmentos existiu a mesma tendência de aumentar a densidade com o aumento

da concentração de pigmento.

161284

2,05

2,00

1,95

1,90

1,85


Média, e

m g.cm-3

NV

pigmentoTipo de

Gráfico de interação para a Densidade do produto(dados da média)



Para verificar as observações retiradas dos gráficos, o teste de Tukey foi realizado e os

resultados estão apresentados na Tabela 12-26 (ANEXO B). O asterisco expressa

significância ao nível de 10%. Os resultados indicaram que os produtos mais densos foram

aqueles com 16% da massa de cimento e os menos densos foram confeccionados com 4%,

125

tanto para o pigmento natural quanto para o vermelho. Os outros resultados não foram

diferentes entre si.

Componentes finos e ultrafinos com formato esférico, como pigmentos, podem

facilitar o auto-adensamento e garantir uma melhor compactação e preenchimento dos vazios

existentes entre os grãos, aumentando ainda mais a densidade desses materiais. O conceito de

alta densidade de empacotamento, recentemente redescoberto, é um parâmetro chave para a

obtenção de materiais cimentícios de melhorar desempenho (OLIVEIRA et al., 2000). A ideia

por trás desse conceito é a tentativa de reconstrução de uma rocha sólida a partir de elementos

que possuem granulometrias complementares (STROEVEN e STROEVEN, 1999).

A RC, aos 28 dias, também foi analisada por meio da ANOVA (Tabela 12-27 e Figura

12-20, ANEXO B). Os dados obtidos sem pigmento foram analisados juntamente com

aqueles com pigmento e os resultados indicaram que tanto os fatores principais quanto a

interação entre eles foram significativas com 90% de nível de significância. Foi possível

constatar, por meio do Gráfico de Interação (Figura 6-45), que o aumento da quantidade de

pigmento aumenta a RC, aos 28 dias, mais particularmente para o pigmento vermelho.

161284

18

17

16

15

14

13

12


Méd

ias, em M

Pa

NV

pigmentoTipo de

Gráfico de Interação para RC (28 dias)(dados da média)


concentração para a resposta “resistência à compressão”.

O teste de Tukey foi realizado para comparar as médias, duas as duas, da resistência e

os resultados estão apresentados na Tabela 12-28 (ANEXO B). Por meio deles foi verificado

que a média das RC, aos 28 dias, para os produtos com 16% de pigmento vermelho foi a

maior comparada às outras composições, com exceção daquelas com 8% de pigmento tanto

126

natural quanto vermelho. Pelo teste também foi possível constatar que produto com 4% de

pigmento natural foi aquele que apresentou menor valor de RC.

O pigmento natural é um resíduo proveniente da etapa de deslamagem do

beneficiamento do itabirito e o pigmento vermelho é obtido por meio do tratamento térmico

desse resíduo. Existe um trabalho de Tese de Doutorado pela REDEMAT, sendo realizado

pelo aluno Paulo Henrique de Souza Tavares, mostrando que a perda de umidade e as

mudanças de fase (goethita/hematita – caulinita/metacaulinita) provocadas pelo aquecimento

do resíduo, evitam a aglomeração entre as partículas. Isso indica que o tratamento térmico

pode facilitar a dispersão do pigmento no meio. Portanto, além do fator empacotamento, que

pode desenvolver produtos cimentícios de alta resistência e de alto desempenho, uma melhor

dispersão entre as partículas também é importante para melhorar o desempenho mecânico do

material gerado (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Os resultados indicaram que ao utilizar o

pigmento vermelho foram obtidos produtos com melhor desempenho mecânico quando

comparados com o pigmento natural, devido à sua melhor dispersão no meio.

Os resultados da ANOVA (teste de Levene p = 0,933) para a resposta “Índice de

vazios” estão apresentados na Tabela 12-29 (ANEXO B).

Segundo os dados da ANOVA, nenhum dos efeitos foi significativo, com 90% de

nível de significância. Ou seja, o índice de vazios foi praticamente equivalente para todas as

composições de pigmento nas argamassas. Analisando o Gráfico de Interação para esta

resposta (Figura 6-45), nota-se que em geral o índice de vazios diminui com o aumento da

concentração de pigmento, o que pode ser explicado devido ao fator empacotamento. No

entanto, para o pigmento natural houve um aumento repentino dessa resposta para

concentrações acima de 12%. Como explicado anteriormente, o estado de dispersão das

partículas também deve ser considerado quando se busca um empacotamento máximo.

Dispersão inadequada de partículas (formação de aglomerados) pode alterar a curva de

distribuição granulométrica inicialmente prevista, aumentando o diâmetro mínimo efetivo da

composição e, assim, reduzindo a densidade de empacotamento e aumentando o índice de

vazios (CASTRO e PANDOFELI, 2009). Portanto, aglomerados formados equivalem a

partículas vazias que originam poros na microestrutura, justificando este aumento repentino

no caso do pigmento natural, quando a sua concentração estava a 12%.

127

161284

22,25

22,00

21,75

21,50

21,25

21,00

20,75

20,50


Médias, em %

NV

PigmentoTipo de

Gráfico de interação para Índice de Vazios(dados da média)


concentração para a resposta “índice de vazios”.

Para confirmar este resultado, foi realizado o teste de Tukey, que está apresentado na

Tabela 12-30, ANEXO B.

O teste de Tukey confirmou os resultados da ANOVA, em que não há diferenças

significativas para o índice de vazios entre as médias analisadas, com 90% de confiança.

Para todos os ensaios realizados com o pigmento, foram feitos o teste de igualdade de

variâncias (teste de Levene) e a análise dos gráficos de resíduos para verificar se os

pressupostos da ANOVA eram atendidos e, com exceção daqueles da viscosidade, a análise

da variância pôde ser aplicada em todos os outros casos.

Segundo LEE et al (2003), é recomendado que a razão de pigmento-cimento em

concreto seja menor que 4%. No trabalho citado também foram utilizados dois pigmentos,

denominados óxido de ferro marrom e óxido de ferro, e os resultados indicaram que os

maiores valores de resistência à flexão foram para o concreto com 6-8% de pigmento óxido de

ferro marrom e com 4% pigmento de óxido de ferro. Apesar de o tipo de ensaio de resistência

e de o material serem diferentes daqueles utilizados no presente trabalho, notou-se que a

quantidade de pigmento incorporada nas argamassas para obter valores mais elevados de

resistência foi praticamente o dobro, ou seja, 16%.

Não era objeto deste trabalho caracterizar os pigmentos quanto às suas propriedades

físicas, químicas e morfológicas. Como já citado anteriormente, existe uma Tese de

Doutorado em andamento, que está efetivando esses estudos.

128

6.4 Testes de Reprodutibilidade

Para verificar se os ensaios realizados em laboratório (Lab) reproduziam aqueles em

planta piloto (PP), foram confeccionadas argamassas, em duplicata - Lab7 e Lab8; PP7 e PP8

- de uma mesma composição e moldados blocos intertravados com comprimento, largura e

altura em concordância com o estabelecido pela norma da ABNT “Peças de concreto para

pavimentação”(ABNT, 1987b). Estão apresentados na Tabela 6-27 a foto da forma de

polipropileno utilizada, algumas especificações e uma ilustração do bloco obtido.

Tabela 6-27 - Aspectos e especificações da forma de polipropileno e do produto obtido.

Forma de prolipropileno

Algumas especificações Bloco

Dimensões (cm)

Peças por m2 Volume (dm3)

24x10x6 42 1,5

Para o ensaio de reprodutibilidade, foram realizados os ensaios de viscosidade e

densidade da argamassa fresca e densidade e RC do produto, sendo que, para a RC, foram

realizados ensaios tanto nos blocos quanto em corpos de prova confeccionado com mesmas

argamassas, apenas para controle. Os resultados obtidos nestes ensaios estão dispostos na

Tabela 6-28.

Para comparação dos resultados de viscosidade entre laboratório e planta piloto, não

foi possível utilizar a ANOVA, pois o teste de igualdade de variâncias indicou

heterogeneidade entre elas (Teste de Levene com p valor = 0,00). Portanto, foi realizado o

teste não paramétrico de Kruskal Wallis, com 95% de confiança, para comparação dos dados

tanto entre tipo (Lab e PP) quanto entre a ordem (7 e 8) de realização do ensaio. Os resultados

estão apresentados nas Tabela 12-31 e Tabela 12-32 (ANEXO B). O Gráfico de Interação

para esta resposta está apresentado na Figura 6-47.

129


ou produto, dos ensaios de reprodutibilidade.

Tipo Ordem


Viscosidade (Pa.s)*

Densidade (g cm-3)**


RC, aos 28 dias Corpo de prova

(MPa) ***

RC, aos 28 dias Blocos

(MPa)****

Lab

orat

ório

(L

ab)

7 3,8 ± 0,2 2,05 ± 0,06 1,977 ± 0,014 14,61 ± 0,25 11,00 ± 3,01

8 15,9 ± 0,6 1,99 ± 0,06 1,917 ± 0,008 13,30 ± 0,58 9,107 ± 1,656

Pla

ntaP

iloto

(P

P)

7 436 ± 74 2,18 ± 0,06 2,162 ± 0,007 22,25 ± 2,70 16,86 ± 8,38

8 171 ± 14 2,12 ± 0,06 2,110 ± 0,011 21,02 ± 2,26 17,19 ± 2,19

*Média de 10 medidas.

**Média de 2 medidas.

***Média de 4 medidas.

****Média de 6 medidas.

A análise dos resultados sugeriu que as viscosidades foram iguais entre as ordens 7 e

8, mas diferentes entre os tipos laboratório e a planta piloto, indicando que houve

repetitividade entre os ensaios, mas não reprodutibilidade entre o laboratório e a planta piloto

para essa resposta.

87

500

400

300

200

100

0

Ordem

Média, em Pa.s

LabPP

Tipo

Gráfico de Interação para Viscosidade(dados da média)



130

A densidade da pasta foi analisada por meio da ANOVA e os resultados estão

apresentados na Tabela 12-33 (ANEXO B). Por meio dos resultados ficou evidenciado que os

fatores principais foram significativos, ou seja, os resultados entre a ordem 7 e 8 e o tipo Lab

e PP foram diferentes quando comparados entre si, sendo o segundo mais significativo (Lab e

PP). Pelo Gráfico de Interação (Figura 6-48) foi possível comprovar esta diferença. As duas

curvas estão bem inclinadas (diferença significativa na ordem 7 e 8) e estão bem afastadas

(diferenças entre Lab e PP).

87

2,20

2,15

2,10

2,05

2,00

Ordem

Média, em g.cm-3

PPLab

Tipo

Gráfico de Interação para Densidade da pasta(dados da média)



A densidade do produto também foi analisada pela a ANOVA (Teste de Levene α =

0,551) e os resultados estão apresentados na Tabela 12-34 (ANEXO B).

Semelhante à interpretação dada para a densidade da pasta, apenas os fatores

principais ordem e tipo foram significativos para a resposta densidade do produto indicando

que eles não podem ser analisados separadamente. O Gráfico de Interação está apresentado na

Figura 6-49.

131

87

2,15

2,10

2,05

2,00

1,95

1,90

Ordem

Méd

ia, e

m g.cm-3

LabPP

Tipo

Gráfico de Intreação para Densidade do produto(dados da média)



Para comparação entre os resultados da RC aos 28 dias entre laboratório e planta

piloto, não foi possível utilizar a ANOVA, pois o teste de igualdade de variâncias indicou

heterogeneidade entre elas (Teste de Levene com p valor = 0,021). Portanto, foi realizado o

teste não paramétrico de Kruskal-Wallis, com 95% de confiança, para comparação dos dados

tanto entre tipo (Lab e PP) quanto entre a ordem (7 e 8) de realização do ensaio. Os resultados

estão apresentados nas Tabela 12-35 e Tabela 12-36 (ANEXO B).

Os resultados indicaram que para o fator “ordem” esses não diferiram, concluindo que

os ensaios apresentaram repetitividade. No entanto, para o fator “tipo” os resultados foram

diferentes, ou seja, não foi possível repetir em planta piloto o que foi realizado em laboratório.

Os Gráficos de Efeitos Principais e de Interação estão apresentados nas Figura 6-50 e Figura

6-51 e representaram graficamente os resultados acima interpretados.

132

PPLab

17

16

15

14

13

12

11

10

87

Tipo

Médias, em M

Pa

Ordem

Gráficos de Efeitos Principais para RC aos 28 dias(dados da média)

Figura 6-50 - Gráficos dos efeitos principais para a resposta “resistência à compressão aos 28

dias”.

87

18

17

16

15

14

13

12

11

10

9

Ordem

Méd

ia, e

m M

Pa

LabPP

Tipo

Gráfico de Interação para RC aos 28 dias(dados da média)


concentração para a resposta “resistência à compressão aos 28 dias”.

Uma possível explicação para a não reprodutibilidade entre os ensaios em laboratório

e em escalo piloto está no fato de que os resíduos eram diferentes, pois não apresentavam os

mesmos teores de umidade. No laboratório, o resíduo tinha menos que 0,1% de umidade,

enquanto que na planta piloto esse estava com aproximadamente 12%, ou seja, acima da

umidade crítica (1,70% umidade) conforme apresentado no item 6.2.5 (página 82). Segundo

Haucz et. al. (2011) testes de reprodutibilidade devem ser realizados com a mesma amostra.

Quando os ensaios em escala piloto foram realizados, não se tinha conhecimento do

coeficiente de inchamento médio, CIM, e que este deveria ter sido utilizado no cálculo do

volume de agregado úmido, quando o material se encontrasse com umidade igual ou superior

à umidade crítica. Assim, a quantidade de resíduo utilizada em escala piloto foi, na verdade,

133

1,28 vezes menor (valor correspondente ao CIM) do que realmente deveria ser, resultando em

diferenças tão significativas quando comparados entre si.

Outra explicação para a não reprodutibilidade pode estar relacionado com o sistema de

mistura das argamassas utilizado em cada situação. No laboratório foi utilizado misturador

com o auxílio de pás e na planta piloto utilizou-se betoneira que mistura por queda devido à

ação da gravidade. Segundo Reis et. al. (2002), o sistema de mistura deve ser bem estudado,

pois este pode influenciar na homogeneidade do produto cimentado.

Os blocos apresentaram RC entre 9 e 17MPa. É importante enfatizar que durante o

processo de confecção dos blocos, apenas a vibração da argamassa foi realizada para acelerar

a liberação de vapor d’água que é formado durante as reações de hidratação do cimento. Um

aumento significativo da RC destes blocos pode ser conseguido utilizando o processo da

vibrocompacatação.


Os resultados das técnicas químicas e analíticas utilizadas para caracterizar os dois

superplastificantes (SP) utilizados neste trabalho estão apresentados a seguir. Foram

realizadas análises físico-químicas, elementares e estruturais.

6.5.1 Caracterização físico-química

As características físico-químicas dos SP, tais como a cor, % de sólidos, o pH, a massa

específica e a viscosidade estão apresentadas na Tabela 6-29.

Tabela 6-29 – Caracterização físico-química dos SP

Tipo de SP Cor % Sólidos pH Massa específica

(Kg.L-1) Viscosidade

(Pa.s)

SP 20HE Amarelo

claro 41,08 4,76 1,08 12 x 10-3

SP 5700 Castanho

escuro 36,94 6,15 1,09 10 x 10-3

A densidade e o pH especificados no Manual Técnico de Produtos da Sika (2007) para

estes superplastificantes apresentaram-se semelhantes aos apresentados na Tabela 6-29, ou

134

seja, pH entre 4 e 5 e densidade de 1,00 a 1,15g.cm-³ para o SP 20HE e pH entre 5 e 7 e

densidade de 1,08 a 1,11g.cm-³ para o SP 5700. As outras características não foram

mencionadas nesse Manual.

Para a viscosidade, foi possível perceber que o SP 20HE é mais viscoso que o outro, o

que pode ser um indicativo de que o primeiro apresente cadeias poliméricas mais longas e

menos ramificadas que o segundo.

6.5.2 Composição Química

A composição química determinada por técnicas de Absorção Atômica e

Fluorescência de Raios X para todos os SP está apresentadas na Tabela 6-30.

Por meio dos resultados, pôde-se deduzir devido ao elevado teor de orgânico volátil

que ambos os SP são de natureza orgânica. Os aditivos também apresentaram certa

quantidade de enxofre, sendo aproximadamente sete vezes maior para SP 5700, o que

justificaria sua coloração marrom. Em aditivos dessa natureza, o enxofre apresenta-se na

forma sulfonada (grupos sulfônicos – SO3-), localizados nos finais das ramificações,

associados com algum íon metálico (K+, por exemplo) e competindo com os grupamentos

carboxílicos – COOH (YAMADA, TAKAHASHI, et al., 2000). A estrutura de um SP com

multicadeias laterais pode ser representado como se segue (Figura 6-52):

FONTE: (WU, GUO, et al., 2007)

Figura 6-52 – Estrutura química de um superplastificante de policarboxilato.

135

Tabela 6-30 – Composição química quantitativa e qualitativa dos SP.

Elementos Analisados SP 20HE SP 5700

Orgânico Volátil 98% 87,6%

S 1,5% 11%

P 0,36% 0,95%

Si 82 ppm 636 ppm

K 96 ppm 535 ppm

Ca 94 ppm 473 ppm

Fe 24 ppm 60 ppm

Segundo WU et al (2007), superplastificantes com cadeias laterais longas e com

maiores quantidades de grupos sulfônicos são mais eficientes para dispersarem o cimento e,

consequentemente, resultam em argamassas mais fluídas. No presente trabalho, observou-se

experimentalmente que, quando utilizadas as mesmas quantidades dos dois SP nas argamassas

frescas (Ensaios com Superplastificantes), aquelas confeccionadas com o SP 5700

apresentavam-se muito mais líquidas que com o SP 20HE. Este fato ficou mais bem

compreendido após os resultados das análises elementares.

Os íons de Si, K, Ca e Fe foram detectados em ambos SP sendo que, para o 5700,

esses se apresentaram em maiores quantidades.

6.5.3 Caracterização Estrutural

Os espectros de absorção na região do infravermelho obtidos para ambos os aditivos,

apresentados na Figura 6-53, foram muito semelhantes. Assim, não foi possível estabelecer

diferenças significativas entre os superplastificantes com base nesta técnica.

136

Figura 6-53 – Espectros de Infravermelho sobrepostos referentes aos aditivos SP 5700, em

preto, e SP 20HE, em vermelho.

Em ambos os espectros, a banda mais larga entre 3.200 e 3.600cm-1 está relacionada

ao estiramento da ligação O-H da água presente nas soluções de diluição preparadas com os

SP e também devido ás hidroxilas dos grupos carboxílicos. Observou-se uma banda próxima à

região de 2.900cm-1 correspondente ao estiramento da ligação C-H de alcano e outra em

1.450cm-1 que indica deformação da mesma ligação. O espectro do SP 5700 apresentou maior

quantidade de ruídos devido ao procedimento experimental de preparo da amostra.

A banda 1.650cm-1 presente em ambos os espectros é referente ao estiramento da

carbonila do ácido carboxílico (C=O), confirmando, portanto, que ambos se tratam de

policarboxilatos, em concordância com o fabricante.

A absorção em 1.250cm-1 está relacionada à presença de éster e aquela em 1.100cm-1

corresponde ao estiramento da ligação C-S de compostos sulfurados, provavelmente

relacionado aos grupos sulfônicos presentes nas cadeias laterais em ambos os SP.

Portanto, foi possível verificar pelos espectros de IV que em ambos os aditivos há

presença de grupos carboxílicos, sulfônicos e ésteres.

Os espectros de RMN tanto de 13C quanto de 1H para ambos os SP estão apresentados

nas figuras a seguir (Figura 6-54, Figura 6-55, Figura 6-56 e Figura 6-57).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

4006008001000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000

Tra

nsm

itâ

nci

a

Número de onda (cm-1)

137

Figura 6-54 - Espectro de 13C para o superplastificante 20HE.

Figura 6-55 - Espectro de 13C para o superplastificante 5700.

138

Figura 6-56 - Espectro de 1H para o superplastificante 20HE.

Figura 6-57 - Espectro de 1H para o superplastificante 5700

139

Pela análise dos espectros de RMN foi possível verificar presença de anel aromático

no aditivo 5700 (Figura 6-55 e Figura 6-57), o que também justificaria sua coloração marrom.

Devido à grande quantidade de ruídos no espectro de IV na região de aromáticos para este

aditivo (aprox. 3.050cm-1), não foi possível inferir esta informação em seu espectro mostrado

na Figura 6-53. O sinal do H da hidroxila pertencente ao grupamento carboxílico também foi

verificado no espectro de H1 para o aditivo 5700, mas não para o 20HE (Figura 6-56). Isto

pode ter acontecido devido ao impedimento estérico causado pela presença do anel,

dificultando a formação da ligação de hidrogênio com a água e deixando o H do grupo

carboxílico mais livre, permitindo o aparecimento do seu sinal. Como no 20HE não foi

observada presença de anel aromático (Figura 6-54), o sinal de H dos carboxilatos nesse

aditivo não apareceram, pois não há nada que os impeça de fazerem ligação de H com a água.

Devido ao volume dos anéis aromáticos, a presença desses grupamentos nas estruturas

dos compostos contidos no SP 5700 justifica sua melhor utilização em pequenas quantidades

para dispersarem as partículas de cimento. Os aditivos superplastificantes devem ser

utilizados em dosagens apropriadas caso se deseje evitar efeitos secundários, os quais podem

resultar em perdas rápidas e irrecuperáveis por abatimento, grande retardamento da pega e

segregação severa (PRINCE et al., 2002).

Portanto, a eficiência do superplastificante não está condicionada apenas por sua

compatibilidade com o cimento, pelas técnicas de mistura ou pela metodologia de

incorporação, mas também por sua correta dosagem e por uma total compreensão de todas as

vantagens que podem ser obtidas com o seu uso. A presença de moléculas orgânicas na

interface sólido-líquido pode inibir a nucleação e o crescimento dos cristais durante a

hidratação do cimento e seu excesso pode fazer com que o meio fique saturado, atrapalhando

nas reações de hidratação do cimento. Essa explicação justificaria a queda na RC dos corpos

de prova quando a concentração de SP 5700 aumentava, como apresentados no item Ensaios

com Superplastificantes, Figura 6-38.

140

7 CONCLUSÕES

Após o desenvolvimento desse trabalho, foi possível concluir que:

• O resíduo utilizado foi classificado como Classe IIB (Não perigoso – Inerte), por não

ter nenhum de seus constituintes solubilizados em concentrações superiores aos padrões de

potabilidade de água, excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor. Além disso, o

resíduo não é corrosivo nem reativo.

• Com relação à granulometria, o resíduo ficou fora da definição de agregado miúdo e

apresentou módulo de finura abaixo da zona utilizável inferior para agregado miúdo definido

em Norma. Portanto, o resíduo foi classificado como areia fina e agregado leve e estudos

prévios de dosagem tiveram que ser realizados para comprovar sua aplicabilidade.

• A análise geral do resíduo arenoso por DRX revelou a presença de quartzo e hematita.

Nas frações granulométricas do resíduo analisadas separadamente, observou-se a presença

apenas de quartzo naquelas que ficaram retidas na peneira com abertura igual e maior que

0,149mm (100#) e nas frações retidas nas peneiras com abertura igual menor a 0,105mm

(150#), notou-se também a presença de hematita.

• Por meio da análise por AAN verificou-se que resíduo possui grande quantidade de

ferro, praticamente 14%, que se encontra predominantemente na forma de hematita. O

restante da massa foi basicamente sílica, que também é abundante em areias naturais.

• A imagem por MEV mostrou que os grãos do resíduo apresentam alto grau de

esfericidade, grau de arredondamento predominantemente subanguloso e superfície

predominantemente rugosa, conferindo a ele uma característica bastante abrasiva e, em

concordância com o ensaio granulométrico, baixa granulometria.

• A composição elementar feita por EDS no resíduo mostrou que os grãos de tonalidade

mais escura e de menor tamanho presentes na imagem apresentaram alto teor de ferro

(provavelmente grãos de hematita) e os grãos de tonalidade mais clara que os outros

indicaram maior teor de silício sendo, provavelmente, grãos de quartzo.

• No estudo da “densidade da argamassa fresca”, verificou-se que as argamassas

confeccionadas com cimento CP V e traço de 1:2,5 apresentaram maiores valores e

comparando-se apenas o traço e o a/c, àquelas confeccionadas com traços 1:2 e a/c de 0,80

também foram as que apresentaram maiores valores, indicando que estes pares de fatores não

devem ser avaliados separadamente.

141

• Para a “viscosidade”, concluiu-se que ela não é afetada nem pelo a/c nem pelo tipo de

cimento, porém é afetada pelo traço, indicando que apenas a quantidade de resíduo altera

significativamente esta propriedade.

• Para o estudo do “tempo de pega” concluiu-se que apenas o cimento afeta esta

propriedade, sendo menor para o CP V. Esta foi uma importante informação para a escolha do

tipo de cimento a ser utilizado em escala industrial, já que o tempo para liberação do produto

deve ser o mais curto possível.

• No estudo dos “índices de vazio”, observou-se que todas as respostas obtidas com o

cimento CP II apresentaram valores sempre superiores concluindo, portanto, que para este

tipo de cimento os a/c avaliados podem não ser adequados por gerar produtos muito porosos.

Para o fator “traço”, não houve diferença significativa na porosidade.

• Os maiores valores de densidade de produto foram para o traço 1:2 e a/c 0,80, para

ambos os cimentos. Já para a RC, pode-se concluir que a argamassa confeccionada com o

cimento CP V, com a/c de 0,75 e o traço 1:2 apresentou maior valor de RC aos 7 dias e para a

mesma resposta aos 28 dias foi necessário maior quantidade de água para obter um maior

valor de RC, ou seja, a composição que apresentou melhor desempenho foi àquela com a/c de

0,80.

• Para as argamassas com idade de 90, 150 e 300 dias concluiu-se que, com o passar do

tempo, apenas o traço é expressivo para RC, sendo que menores valores de traço resultam em

argamassas com maiores resistências à compressão. Já aos 300 dias, não há diferença

significativa entre as oito composições de argamassa, indicando que, após este tempo, as

reações de hidratação do cimento que originam em produtos que aumentam a RC

praticamente se cessaram e já não há mais influenciada dessa resposta para nenhum dos três

fatores estudados.

• No estudo de comparação entre os valores de RC aos 7 e 28 dias para as argamassas

confeccionadas com tipos de cimento diferentes constatou-se, com 90% de confiança, que a

RC aumenta significativamente dos 7 aos 28 dias para argamassas confeccionadas com CP II

e quase não há diferença para àquelas confeccionadas com CP V. Portanto, concluiu-se que o

uso do cimento CPV ARI é o mais indicado para blocos de pavimentação, já que o produto

deve sair do estoque em menor tempo (geralmente 7 dias) com RC mais elevada.

• Nos ensaios com superplastificantes, os valores de viscosidade foram menores para as

argamassas feitas com o SP 5700, indicando que esse foi mais efetivo na redução da taxa de

hidratação do cimento e deixando, portanto, maior quantidade de água livre, aumentando a

142

fluidez. As argamassas sem SP e com a concentração de 0,9% da massa de cimentos foram as

que apresentaram maiores valores de densidade enquanto frescas e o tempo de pega entre os

dois SP não foram diferentes quando comparados entre si.

• Para a densidade do produto, foi constatado que a concentração de SP foi significativa

para ambos os SP. Os maiores valores foram para aqueles produtos com 0,3% e 0,9% de SP.

Ao comparar os dois SP nas mesmas concentrações, foi evidenciado que para a concentração

de 0,9% tanto faz utilizar um ou outro e a baixas concentrações (0,3%) os produtos

confeccionados com SP 5700 apresentaram valores mais elevados.

• Para os resultados de RC, aos 28 dias, verificou-se que os fatores não podem ser

avaliados separadamente, pois para cada tipo de SP existiu uma concentração ideal que

aumentou a RC aos 28 dias. Enquanto para o SP viscocrete 20HE a RC foi maior à 0,9%m de

cimento, para o viscocrete 5700 a concentração de 0,3% foi aquela que apresentou maior

valor. Este é um resultado importante para o estudo da viabilidade econômica, que dará

continuidade ao presente trabalho, já que o aditivo é o insumo mais oneroso para fabricação

desses produtos. Para os ensaios com pigmento, os resultados indicaram que, em geral, as

argamassas apresentaram-se experimentalmente mais viscosas que quando confeccionadas

sem pigmento. Para os resultados dessa resposta e para aqueles da densidade da pasta, não

existiram diferenças significativas quanto ao tipo de pigmento utilizado, mas sim quanto à

quantidade. Já para o tempo de pega final foi possível constatar que há diferenças

significativas entre os tipos de pigmento, sendo que esta resposta foi sempre mais elevada

para as argamassas que continham pigmento vermelho. Como esse pigmento absorve o dobro

de água quando comparada ao pigmento natural (N), houve um déficit de água para as reações

iniciais de hidratação acontecerem, retardando o início de sua pega.

• Para a densidade do produto, em geral, as argamassas com pigmento vermelho

apresentaram valores mais elevados. Os produtos mais densos foram aqueles com 16% de

pigmento e os menos densos com 4% para ambos os pigmentos.

• Com estes resultados, ficou indicado que o uso do pigmento pode vir a melhorar as

propriedades físicas do produto final, já que com o aumento do sua concentração houve

também aumento na densidade final desses produtos. O conceito de densidade de

empacotamento e de granulometria complementar com o uso de componentes finos e

ultrafinos com formato esférico, facilitando o auto-adensamento do material e garantindo uma

melhor compactação e preenchimento dos vazios existentes entre os grãos, foi conseguido

nesses materiais cimentícios com o uso de pigmentos.

143

• Além da densidade final, o aumento na quantidade de pigmento também melhorou a

RC do produto, mais particularmente para o pigmento vermelho. Ficou evidenciado neste

trabalho que o seu uso melhora tanto o aspecto físico do produto quando seu desempenho.

• O ensaio de Absorção de Água também foi realizado nos pigmentos e os resultados

indicaram que o pigmento natural (N) absorve menos água do que o vermelho (V). Isto foi um

indicativo para algumas respostas - tempo de pega, densidade do produto e RC - apresentarem

resultados diferentes quando esses pigmentos foram comparados. Os resultados foram

superiores para todas essas respostas citadas quando o pigmento vermelho foi utilizado.

• O índice de vazios foi praticamente equivalente para todas as composições de

pigmento nas argamassas. Em geral, ele diminui com o aumento da concentração de

pigmento, comprovando mais uma vez que o seu uso melhora o desempenho dos produtos e

que o conceito de uma alta densidade de empacotamento é um parâmetro chave na obtenção

de materiais cimentícios de ultra-alto desempenho.

• Para os ensaios de reprodutibilidade, verificou-se que para todas as respostas

estudadas houve repetitividade entre os resultados, mas não houve reprodutibilidade quando

comparados entre laboratório e planta piloto. Uma possível explicação para isso foi ao fato de

que o resíduo utilizado na planta piloto apresentava teor de umidade superior à umidade

crítica. Por isso, a quantidade de resíduo utilizada em escala piloto foi, na verdade, 1,28 vezes

menor do que realmente deveria ser. Outra explicação para a não reprodutibilidade pode estar

relacionado com o sistema de mistura das argamassas em cada situação. No laboratório

utilizou-se misturador com pás e, na planta piloto, betoneira que mistura por queda devido à

ação da gravidade.

• Os blocos apresentaram RC entre 9 e 17MPa. É importante enfatizar que durante o

processo de confecção dos blocos, apenas a vibração da argamassa foi realizada para acelerar

a liberação de vapor d’água que é formado durante as reações de hidratação do cimento. Um

aumento significativo da RC destes blocos pode ser conseguido utilizando o processo da

vibrocompacatação.

• Quanto às características físico-químicas dos SP utilizados nas argamassas, eles

apresentaram semelhanças quanto às características especificadas no Manual Técnico de

Produtos da Sika. Para a viscosidade, foi possível perceber que o SP 20HE é mais viscoso que

o 5700, o que pode ser um indicativo de que o primeiro apresente cadeias poliméricas mais

longas e menos ramificadas que o segundo.

144

• Devido ao elevado teor de orgânico volátil, pôde-se concluir que ambos SP são de

natureza orgânica. Os aditivos também apresentaram certa quantidade de enxofre, sendo

aproximadamente sete vezes maior para o SP 5700, o que explicaria sua diferença de cor.

Segundo a literatura, superplastificantes com cadeias laterais longas e com maiores

quantidades de grupos sulfônicos são mais eficientes para dispersarem o cimento.

• Foi possível verificar pelos espectros de IV que em ambos os aditivos há presença de

grupos carboxílicos, sulfônicos e ésteres, mas não foi possível evidenciar diferenças entre

eles.

• Pela análise dos espectros de RMN, verificou-se presença de anel aromático no aditivo

5700. Portanto, devido ao volume desses anéis, sua presença como ramificações nas

estruturas dos compostos presentes no SP 5700 justificaria seu melhor desempenho em

menores quantidades, como mostraram os resultados.

• A eficiência do superplastificante não está condicionada apenas à sua compatibilidade

com o cimento, pelas técnicas de mistura ou pela metodologia de incorporação, mas também

por sua correta dosagem e por uma total compreensão de todas as vantagens que podem ser

obtidas com o seu uso.

Portanto, foi possível estudar e avaliar as propriedades da argamassa confeccionadas

com o resíduo fornecido pela Samarco Mineração, tanto em laboratório quanto em planta

piloto, e concluir que é tecnicamente viável produzir blocos intertravados para pavimentação

de qualidade utilizando o resíduo da exploração do itabirito como agregado.

145

8 PROPOSTAS FUTURAS

Para propostas futuras, pretende-se:

• Repetir os ensaios de reprodutibilidade com o volume de resíduo corrigido.

• Realizar ensaios para verificar influências do sistema de misturas nas propriedades das

argamassas.

• Realizar testes de pavimentação, em concordância com as normas relacionadas.

• Determinar o coeficiente de permeabilidade do pavimento.

• Fazer estudos de viabilidade econômica para produção de blocos intertravados

utilizando o resíduo como agregado.

146

9 PUBLICAÇÕES TÉCNICAS E CIENTÍFICAS

• Publicação Técnica ou Tecnológica

1. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico n° RC-SEGRE-03/2011)

Cimentação do Resíduo de Exploração do Itabirito, 2011.

Referência: Contrato CNEN/CDTN Nº 011756-353-10; Proposta nº CDTN-02/10 Rev.: 03

2. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico n° RC-SEGRE-01/2011)

Estudo Preliminar do Resíduo de Exploração do Itabirito, 2011.

Referência: Contrato CNEN/CDTN Nº 011756-353-10; Proposta nº CDTN-02/10 Rev.: 03

3. FREIRE, C. B. (Relatório Técnico)

Projeto para aproveitamento dos resíduos da Samarco – Produtos cimentícios, 2008.

Referência: Projeto “Aproveitamento do Rejeito do Processo de Concentração de Minério de

Ferro da Samarco Mineração – Tecnologia Ambiental”

• Artigos Completos Publicados em Revistas e Anais de Congressos

1. FREIRE, C.B., CUCCIA,V., SANTOS, T.O.,TELLO, C.C.O., LAMEIRAS, F.S.,

ROCHA, Z.

Radioactivity assessment of pavement blocks made with itabirite ore waste. International

Revista Brasileira de Pesquisa e Desenvolvimento, Número 3, Volume 13. 2012.

2. FREIRE, C.B., PEREIRA JÚNIOR, S. S., TELLO, C. C. O., LAMEIRAS, F.S.

A influência do tipo de agregado e do cimento na resistência a compressão de

argamassas preparadas com resíduo de mineração e areia de rio. 55° Congresso

Brasileiro de Cerâmica – CBC 2011, Porto de Galinhas.

3. MELO, V.A.R.M., FREIRE, C.B., PEREIRA JÚNIOR, S. S., TELLO, C. C. O.,

LAMEIRAS, F.S.

Substituição de agregados miúdos naturais por resíduo arenoso gerado no

beneficiamento do itabirito em argamassas de cimento portland. 55° Congresso Brasileiro

de Cerâmica – CBC 2011, Porto de Galinhas.

4. CARVALHO, S.M.R., FREIRE, C.B., TAVARES, P.H.C.P., LAMEIRAS, F.S.

Utilização do resíduo fino proveniente da exploração do itabirito na produção de

madeira plástica. Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa –

XXIV ENTMME 2011, Salvador.

147

5. PEREIRA JÚNIOR, S. S., FREIRE, C.B., TELLO, C. C. O.

Desenvolvimento de argamassas, contendo resíduos arenosos da mineração, e avaliação

de suas propriedades em ambientes agressivos. Congresso Brasileiro de Engenharia e

Ciência dos Materiais - CBECiMat 2010, Campos do Jordão.

6. PEREIRA JÚNIOR, S. S., FREIRE, C.B., TELLO, C. C. O.

Utilização de resíduo da exploração de minério de ferro em artefatos de cimento. 54°

Congresso Brasileiro de Cerâmica – CBC 2010, Foz do Iguaçu.

7. FREIRE, C. B., TELLO, C. C. O.

The use of analysis of variance to evaluate the influence of two factors – clay and

radionuclide - in the Freundlich Sorption Coefficients. International Nuclear Atlantic

Conference - INAC 2009, Rio de Janeiro.

148

10 REFERÊNCIAS

ABCP. Associação Brasileira de Cimento Portland. Boletim técnico - Guia básico de

utilização do cimento Portland, 2002. Disponível em:

<http://www.abcp.org.br./colaborativo-portal/download.php?selected=Cimento#selAnch>.

Acesso em: 25 fevereiro 2011.

ABCP. Manual de pavimento intertravado: Passeio público, São Paulo: ABCP, p. 36,

2010.

ABIQUIM, 2008. Associação Brasileira de Indústria Química. Importações e exportações

brasileiras - corantes, pigmentos e branqueadores ópticos. Disponível em:

<http://www.abiquim.org.br/corantes/cor_industria.asp>. Acesso em: 03 abril 2010.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnica. NBR 7211: Agregados - Ensaio de

qualidade de agregado miúdo. Rio de Janeiro, 1987.

ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR 9780: Peças de concreto para

pavimentação - Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1987a.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9781: Peças de concreto para

pavimentação - Especificação. Rio de Janeiro, 1987b.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. EB-1763: Aditivos para concreto de

cimento Portland. Rio Janeiro 1992.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7215: Cimento Portland -

Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1997.

ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR NM 30: Agregado Miúdo -

Determinação da Absorção de Água. Rio de Janeiro, 2001.

ABNT. Associação Brasileria de Normas Técnicas. NBR NM 49: Agregado miúdo -

Determinação de impurezas orgânicas, Rio de Janeiro, 2001.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 248: Agregados -

Determinação da composição granulométrica, Rio de Janeiro, 2003.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10004: Resíduos Sólidos -

Classificação, Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004a. 71.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10005: Procedimento para

obtenção de extrato lixiviado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004b. 16.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10006: Procedimento para

obtenção de extrato solubilizado de resíduos sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004c. 3.

149

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10007: Amostragem de Resíduos

Sólidos. Rio de Janeiro, n. 2ª, 2004d. 21.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 9778: Argamassa e concreto

endurecidos - determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica.

Rio de Janeiro, 2005.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7251: Agregado em estado solto -

Determinação da massa unitária. Rio de Janeiro, 2006.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6467: Agregados: Determinação

do inchamento do agregado miúdo - Especificações. Rio de Janeiro, 2009.

ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7211: Agregados para concreto -

Especificação. Rio de Janeiro, 2009.

ABRAFATI, 2010. Disponível em:

<http://www.abrafati.com.br/bn_conteudo_secao.asp?opr=94>. Acesso em: 03 abril 2010.

ADLOFF, J. P.; GUILLAUMONT, R. Fundamentals of Radiochemistry. [S.l.]: Boca

Raton: CRC, 1993, 414 p.

AHMED, N. M.; EL-NASHAR, D. E.; ABD EL-MESSIEH, S. L. Utilization of new

micronized and nano-CoO center dot MgO/kaolin mixed pigments in improving the

properties of styrene-butadiene rubber composites. Materials and Design, 32, 2011. 170-182.

ALONSO, M. M. et al. Effect of policarboxylate admixture structure on cement paste

rheology. Materiales de Construcción, 57, 286, Abril-junho 2007, 65-81.

AL-TURAIF, H. Surface coating properties of different shape and size pigment blends.

Progress in Organic Coatings, 65, 2009, 322-327.

ANTONIO, S. G. Aplicação do Método de Rietveld em caracterização estrutural e

nanoestrutural do espinélio Ni1-δCoδFe2O4 preparado por Reação de Combustão.

Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Araraquara, p. 102, 2006.

ASSUNÇÃO, R. M. N. et al. Synthesis, characterization, and application of the sodium

poly(styrenesulfonate) produced from de waste polyestirene cups as an admixture in concrete.

Journal of Applied Polymer Science, 96, Março 2005, 1534-1538.

BALLARINI, N. et al. Phenol methylation over nanoparticulate CoFe2O4 inverse spinel

catalysts: The effect of morphology on catalytic performance. Applied Catalysis A: General,

366, n. 1, 2009, 184-192.

BAO, N. et al. Formation Mechanism and Shape Control of Monodisperse Magnetic

CoFe2O4 Nanocrystals. Chemistry of Materials, n. 21, 2009, 3458-3468.

150

BARBOSA, R. et al. Síntese e Caracterização do Espinélio Zn7Sb2O12 Dopado com Terras

Raras. Revista Matéria, 10, n. 2, 364-369.

BARNETT, J. R.; MILLER, S.; PEARCE, E. Colour and art: A brief history of pigments.

Optics & Laser Technology, 38, 2006, 445-453.

BJORNSTROM, J.; CHANDRA, S. Effect of superplasticiziers on the rhealigical properties

of cement. Materials and Structure, 36, 2003, 685-692.

BLEICHER, L.; SASAKI, J. M. Introdução à difração de raios X em cristais. Universidade

Federal do Ceará, 2000. Disponível em:

<http://www.fisica.ufc.br/raiosx/download/apostila.pdf>. Acesso em: 07 Novembro 2010.

BLOCOBRASIL. BlocoBrasil. Associação Brasileira da Indústria de Blocos de Concreto,

2004. Disponível em: <http://www.blocobrasil.com.br/pavimento-intertravado.asp>. Acesso

em: 16 Setembro 2011.

BOHN, H. L.; MCNEAL, B. L.; O´CONNOR, G. A. Soil Chemistry. 3ª Edição. ed. New

York: John Wiley & Sons, 2001, 307 p. ISBN 0-471-36339-1.

BONDIOLI, F.; MANFREDINI, T.; OLIVEIRA, A. P. N. D. Pigmentos Inorgânicos: Projeto,

Produção e Aplicação Industrial. Cerâmica Industrial, 3, n. 4-6, 1998.

BUCHER, H. R. E. et al. Associação Brasileira de Cimento Portland. Manual de ensaios

físicos de cimento, São Paulo, 1994.

BUDILOVSKIS, D.; ESHCHENKO, L. S. Mechanism and Products of Thermal Treatment of

Slimes Obtained at Treatment of Wastewaters Using Ferroferrihydrosol. Russian Journal of

Applied Chemistry, 77, 2004, 1510-1514.

BUDILOVSKIS, D.; ESHCHENKO, L. S.; SALONIKOV, V. A. Pigments Based on

Thermally Treated Iron-Containing Slimes. Russian Journal of Applied Chemistry, 83,

2010, 390-394.

BUXBAUM, G.; PFAFF, G. Industrial Inorganic Pigments. 3ª. ed. Weinheim: Wiley-VCH,

2005.

CALLEGARI-JACQUES, S. M. Bioestatística: Princípios e Aplicações. Porto Alegre:

Artmed, 2003.

CAMPOS, A. R. D.; LUZ, A. B. D.; CARVALHO, E. A. D. Tratamento de Minérios. 4ª

Edição. ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2004, 867 p. ISBN 85-7227-204-6.

CANUT, M. M. C. Estudo da Viabilidade do Uso do Resíduo Fosfogesso Como Material

de Construção. Belo Horizonte: Universidade Federal de Minas Gerais, Programa de Pós

Graduação em Construção Cívil, 2006.

151

CARNEIRO, B. S. et al. Mineralogical and geochemical characterization of the hard kaolin

from the Capim region, Pará, northern Brazil. Cerâmica, 49, 2003, 237-244.

CARROL, W. R.; EISENBERG, H. Narrow molecular weight distribution

poly(styrenesulfonic acid). Part I. Preparation, solution properties, and phase separation.

Journal of Polymer Science, Israel, 4, 1966, 599-610.

CASTRO, A. L.; PANDOFELI, V. C. Revisão: Conceitos de dispersão e empacotamento de

partículas para a produção de concretos especiais aplicados na construção civil. Cerâmica,

São Carlos, n. 55, 2009, 18-32.

CAVALCANTE, P. M. T. et al. Colour performance of ceramic nano-pigments. Dyes and

Pigments, 80, 2009, 226-232.

CETESB. Tintas e Vernizes: Guia Técnico Ambiental Tintas e Vernizes - Série P+L. São

Paulo, 2006.

CHANDRA, P. K.; GHOSH, K.; VARADACHARI, C. A new slow-releasing iron fertilizer.

Chemical Engineering Journal, 155, 2009, 451-456.

CHEN, Z. et al. Hydrothermal synthesis and optical property of nano-sized CoAl2O4 pigment.

Materials Letters, 55, 2002, 281-284.

CHO, W.-S.; KAKIHANA, M. Crystallization of ceramic pigment CoAl2O4 nanocrystals

from Co–Al metal organic precursor. Journal of Alloys and Compounds, n. 287, 1999, 87-

90.

CHRISTIE, R. M. Colour Chemistry. Cambridge: RSC, 2001, ISBN 0-85404-573-2.

CORNELL, R. M.; SCHWERTMANN, U. The Iron Oxides: Structure, Properties,

Reactions, Occurrence and Uses. [S.l.]: VCH Press, 1996, ISBN 3-527-30274-3.

CUNHA, F. O. D.; TOREM, M. L.; D´ABREU, J. C. A Influência do pH na Reologia de

Polpas do Caulim. Revista Escola de Minas, 3, n. 60, 2007, 505-511.

DAMASCENO, E. C. Série Estudos e Documentos: disponibilidade, suprimento e demanda

de minérios para metalurgia. Rio de Janeiro: CETEM; MTC, 2006, ISBN 0103-6319/85-

7227-241-4.

DE CORTE, F. The k0 - standardization method; A move to the optimization of neutron

activation analysis. [S.l.]: [s.n.], 1986, 464 p.

DONDI, M. et al. High-performance yellow ceramic pigments Zr(Ti1-x-ySnx-yVyMy)O-4

(M = Al, In, Y): Crystal structure, colouring mechanism and technological properties.

Materials Research Bulletin, 42, 2007, 64-76.

152

DUARTE, L. A. et al. Aplicações da microscopia eletrônica de varredura (MEV) e sistema de

energia dispersiva (EDS) no estudo de gemas: exemplos brasileiros. Pesquisa em

Geociências, 30, n. 2, 2003, 3-15.

DUTRA, R. Beneficiamento de minerais industriais. In Anais, 2° ENCONTRO DE

ENGENHARIA E TECNOLOGIA DOS CAMPOS GERAIS: Ponta Grossa, 2008.

ECHARD, J.-P.; LAVEDRINE, B. Review on the characterisation of ancient stringed musical

instruments varnishes and implementation of an analytical strategy. Journal of Cultural

Heritage, 9, 2008, 420-429.

EPIKHIN, A. N.; KRYLOVA, A. V. Preparation of Iron Oxide Pigments for Mineral Paints

from Solid Iron-Containing Waste. Russian Journal of Applied Chemistry, 76, 2003, 20-22.

FELTEN, D. Materiais de Construção. Faculdade Assis Gurgacz, 2009. Disponível em:

<http://www.fag.edu.br/professores/deboraf/Materiais%20de%20Constru%e7%e3o/>. Acesso

em: 28 fevereiro 2011.

FERRARI, G. et al. Influence of carboxylic acid-carboxylic ester ratio of carboxylic acid ester

superplasticiser on characteristics of cement mixtures. 6th CANMET/ACI (Nice), 2000, 505-

519.

FERREIRA, A. M. Escola Superior de Agrária, 2012. Métodos estatísticos e delineamento

experimental - Testes não paramétricos. Disponível em:

<http://docentes.esa.ipcb.pt/mede/apontamentos/testes_nao_parametricos.pdf>. Acesso em:

23 Abril 2012.

FORTE, S. H. A. C. F. Manual de Elaboração de Tese, Dissertação e Monografia. 4ª

Edição. ed. Fortaleza: UNIFOR, 2004.

FRANÇA, F. C. Relatório de ensaios de cimento CP II E 32. Fábrica de Pedro Leopoldo.

Pedro Leopoldo. 2010a.

FRANÇA, F. C. Relatório de ensaios de cimento CP V ARI. Fábrica de Pedro Leopoldo.

Pedro Leopoldo. 2010b.

FREIRE, C. B. Projeto para aproveitamento dos resíduos da Samarco - Produtos

cimentícios. CNEN/CDTN. Belo Horizonte, 2008.

FURUKAWA, S.; MASUI, T.; IMANAKA, N. Synthesis of new environment-friendly

yellow pigments. Journal of Alloys and Compounds, 418, 2006, 255-258.

GEOSOL, S. L. L. Relatório Técnico de Classificação de Resíduos Sólidos ABNT NBR

10.004:2004. Vespasiano, p. 14, 2010 (RT1000294).

153

GIL, A. C. Métodos e Técnicas de Pesquisa Social. 5ª Edição. ed. São Paulo: Atlas, 2007.

ISBN ISBN: 978-85-224-2270-8.

GONI-ELIZALDE, S.; GARCIA CLAVEL, M. E. Thermal-behavior in air of iron

oxyhydroxides obtained from the method of homogeneous precipitation.Part 1. Goethite

samples of varying crystallinity. Thermochimica Acta, n. 124, 1988, 359-369.

GOUVÊA, D.; MURAD, B. B. S. Influence of acid-basic characteristic of Al2O3 or SnO2

surfaces on the stability of ceramic suspensions with commercial dispersants. Cerâmica, 47,

2001, 301.

GOVIN, A.; PESCHARD, A.; GUYONNET, R. Modification of cement hydration at early

ages by natural and heated wood. Cement & Concrete Composites, Saint Etienne, 28, 2006.

12-20.

GUSKOS, N. et al. Photoacoustic, EPR and electrical conductivity investigations of three

synthetic mineral pigments: hematite, goethite and magnetite. Materials Research Bulletin,

37, 2002, 1051-1061.

HALLACK, A. Pavimento Intertravado: Uma solução universal. Revista Prisma, n. 39,

2011.

HANEHARA, S.; KAZUO, Y. Interaction between cement and chemical admixtures from the

point of cement hydration, adsorption behaviour of admixture, and paste rheology. Cement

and Concrete Research, China, 29, 1999, 1159-1165.

HAUCZ, M. J. A.; SELES, S. R.; TELLO, C. C. O. CDTN/CNEN. Determinação de

viscosidade em argamassas de cimento contendo rejeitos, Belo Horizonte, 2008.

HAUCZ, M. J. A.; CALÁBRIA, J.A.A., TELLO, C. C. O., CÂNDIDO, F. D., SELES, S. R.

Evaluation of the cdtn’s cementation facility using the results obtained in two different sizes:

laboratory and facility. International Nuclear Atlantic Conference. Belo Horizonte: INAC,

2011.

HRADIL, D. et al. Clay and iron oxide pigments in the history of painting. Applied Clay

Science, 22, 2003, 223-236.

HYPERLAB-PC. User’s Manual. Budapest: Institute of Isotopes, n. 5, 2002.

IAEA. Certified reference material IAEA/SOIL 7. INTERNATIONAL ATOMIC

ENERGY AGENCY, Vienna: IAEA, 1984.

IBRAM. Mineração e meio ambiente: impactos previsíveis e formas de controle. Belo

Horizonte: Comissão Técnica de Meio Ambiente, 1987, 59 p.

154

IBRAM. Informações e Análises da Economia Mineral Brasileira. Site da IBRAM, 2010.

Disponível em: <http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00000957.pdf>. Acesso em: 11

fevereiro 2011.

IGUAL, E. C. Eco subterraneo. Site da Eco subterraneo, 2009. Disponível em:

<http://www.revolutas.net/documentos/ecologia/carste_e_obras.pdf>. Acesso em: 27

fevereiro 2012.

JESUS, C. A. G. Departamento Nacional de Produção Mineral. Site da DNPM, 2011.

Disponível em:

<https://sistemas.dnpm.gov.br/publicacao/mostra_imagem.asp?IDBancoArquivoArquivo=637

4>. Acesso em: 22 Agosto 2012.

JI, L. et al. CO2 reforming of methane to synthesis gas over sol–gel-made Co/γ-Al2O3

catalysts from organometallic precursors. Applied Catalysis A: General, n. 207, 2001, 247-

255.

KAEFER, L. F. Considerações sobre a microestrutura do concreto. Notas de aula: Escola

Politécnica, USP, São Paulo, 2000.

KOBAYASHI, T. Pigment dispersion in water-reducible paints. Progress in Organic

Coatings, 28, 1996, 79-87.

KRYSZTAFKIEWICZ, A.; BINKOWSKI, S.; DEC, A. Application of silica-based pigments

in water-borne acrylic paints and in solvent-borne acrylic paints. Dyes and Pigments, 60,

2003, 233-242.

LAMEIRAS, F. S. Proposta detalhada enviada à Samarco - Fase II. Belo Horizonte:

CDTN, 2008.

LAMEIRAS, F. S.; NUNES, E. H. M. Calculation of the Streaming Potential Near a Rotating

Disk with Rotational Elliptic Coordinates. Portugaliae Eletrochimica Acta, Belo Horizonte,

26/4, Março 2008, 369-375.

LAOUTID, F. et al. Flame-retardant action of red phosphorus/magnesium oxide and red

phosphorus/iron oxide compositions in recycled PET. Fire and Materials, 30, 2006, 343-

358.

LEE, H. S.; LEE, J. Y.; YU, M. Y. Influence of iron oxide pigments on the properties of

concrete interlocking blocks. Cement and Concrete Research, n. 33, 2003, 1889-1896.

LEE, H.-S.; LEE, J.-Y.; YU, M.-Y. Influence of inorganic pigments on the fluidity of cement

mortars. Cement and Concrete Research, 35, 2005, 703-710.

155

LEGODI, M. A.; WAAL, D. The preparation of magnetite, goethite, hematite and maghemite

of pigment quality from mill scale iron waste. Dyes and Pigments, 74, 2007, 161-168.

LELES, L. C. et al. Perfil ambiental qualitativo da extração de areia em cursos d’água.

Árvore, Viçosa, 3, 2005, 439-444.

LIESER, K. H. Nuclear and radiochemistry: fundamentals and applications. [S.l.]: VCH

Velagsgesellschaft mbH, 1997, 460 p.

LIMA, R. C. D. Pigmentos nanométricos de alumina dopada com ferro, níquel e

manganês. Universidade Federal de São Carlos. São Carlos, 2006.

LIMA, R. M. F.; QUIRINO, L. Efeito da adsorção de amina no potencial zeta da hematita e

do quartzo. Revista Escola Minas, 56, 2003, 45-49.

LLUSAR, M. et al. Colour analysis of some cobalt-based blue pigments. Journal of the

European Ceramic Society, 21, n. 8, 2001, 1121-1130.

MACHADO, F. B. UNESP, 2011. Disponível em:

<http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/itabirito.html>. Acesso em: 23

Março 2011.

MACHOVIC, V. et al. Raman micro-spectroscopy mapping and microstructural and

micromechanical study of interfacial transition zone in concrete reinforced by

poly(ethyleneterephthalate) fibres. Ceramics, 52, January 2008, 54-60.

MAEDER, U.; SCHOBER, I.; WOMBACHER, F. Y. L. Polycarboxylate polymers and

blends in different cements. Cement, Concrete and Aggregates, 26, 2004, 110-114.

MAGALHÃES, F. et al. Novel highly reactive and regenerable carbon iron composites

prepared from tar and hematite for the reduction of Cr(VI) contaminant. Journal of

Hazardous Materials, 165, 2009, 1016-1022.

MAGAROTTO, R.; TORRESAN, I.; ZEMINIAN, N. Influence of the molecular weight of

policarboxilate ether superplasticizers on the realogical properties of fresh cement pastes,

mortar and concrete. XI ICCC (Durban), 2003, 514-516.

MANUAL. Manual do Engenheiro, Enciclopédia das Ciências e Artes do Engenheiro e

do Arquiteto. 3ª Edição. ed. Rio Grande do Sul: Globo, v. IV, 1968.

MAPA, P. S. Rota de processo para o underflow da deslamagem de minério de ferro do

concentrador da Samarco Mineração S.A, Belo Horizonte, p. 190, 2006.

MARCELLO, R. R. et al. Inorganic pigments made from the recycling of coal mine drainage

treatment sludge. Journal of Environmental Management, 88, 2008, 1280-1284.

156

MARCHIONI, M.; SILVA, C. O. Associação Brasileira de Cimento Portland. Pavimento

intertravado permeável - Melhores práticas. São Paulo:ABCP, 2010. 24p.

MARRION, A. R. The Chemistry and Physics of Coatings. 2ª Edição. ed. Cambridge: RSC,

2004, ISBN 0-85404-656-9.

MASSI, L. et al. Fundamentos e aplicação da flotação como técnica de separação de

misturas., 28, 2008, 20-23.

MATHEW, D. S.; JUANG, R.-S. An overview of the structure and magnetism of spinel

ferrite nanoparticles and their synthesis in microemulsions. Chemical Engineering Journal,

n. 129, 2007, 51-65.

MCCARTY, P. L.; SAWYER, C. N. Chemistry for Environmental Engineering. 3ª Edição.

ed. [S.l.]: Chemical Engineering Series, 1978, 532 p.

MEDEIROS, J. B. Redação Científica: a Prática de Fichamentos, Resumos, Resenhas. 9ª

Edição. ed. São Paulo: Atlas S.A., 2007, ISBN ISBN: 978-85-224-4814-2.

MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. São

Paulo: Pini LTDA, 1994.

MELCHIADES, F. G.; BOSCHI, A. O. Cores e tonalidades em revestimentos cerâmicos.

Cerâmica Industrial, 4, 1999, 11-18.

MELO, D. M. A. et al. Evaluation of CoAl2O4 as ceramic pigments. Materials Research

Bulletin, 38, 2003, 1559-1564.

MELO, V. A. R. Utilização do resíduo arenoso gerado na exploração do itabirito em

substituição ao agregado miúdo natural na preparação de argamassa de cimento Portland.

Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia

de Materiais da REDEMAT, Belo Horizonte, 2012.

MENEZES, M. A. B. C. Avaliação da exposição e contaminação por metais em

galvanoplastias utilizando filtros de ar e biomonitores. Tese de doutorado, Belo Horizonte,

2002.

MENEZES, M. A. B. C. et al. k0-NAA applied to certified reference materials and hair

samples: evaluation of exposure level in a galvanising industry. Journal of Radioanalytical

and Nuclear Chemistry, 245, 2000. 173-178.

MENEZES, M. A. B. C. et al. K0 - Instrumental Neutron Activation establishment at CDTN,

Brazil: a successful story. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 257, 2003.

627-632.

157

MENG, J. et al. Synthesis and characterization of magnetic nanometer pigment Fe3O4. Dyes

and Pigments, 66, 2005. 109-113.

MENG, X. et al. In bed and downstream hot gas desulphurization during solid fuel

gasification: A review. Fuel Processing Technology, 91, 2010. 964-981.

MERCOSUL. Asociación Mercosul de Normalización. Agregado miúdo - Determinação de

massa específica e massa específica aparente, 2002.

MILANEZ, K. W. et al. Caracterização de pigmentos inorgânicos à base de Fe, Zn e Cr

utilizando resíduo de galvanoplastia como matéria-prima. Cerâmica, 51, 2005, 107-110.

MINDRU, I. et al. Blue CoAl2O4 spinel via complexation method. Materials Chemistry

and Physics, 122, 2010, 491-497.

MONTE, M. B. D. M. et al. Ferro - Mina Mariana - Samarco. Rio de Janeiro: Centro de

Tecnologia Mineral, 2002 (CT2002-185-00).

MONTE, M. B. M. CETEM - Centro de Tecnologia Mineral, 2002. Disponível em: <http://

www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2002-185-00.pdf>. Acesso em: 23 outubro 2009.

MONTOYA ROSSI, E. H. Evaluacion y estandarizacion del analisis por activacion

neutronica segun el metodo del ksub cero en el reactor nuclear PR-10. Estudio preliminar

empleando irradiaciones cortas. Lima: Universidad Peruana Cayetano Heredia, Escuela

Peruana de post grado Victor Aezamona Castro, 1995, 92.

MORAES, R. Química e Derivados, setembro 2007. Disponível em:

<http://www.quimicaederivados.com.br/revista/qd453/atualidade4.html>. Acesso em: 06 abril

2010.

MURAYAMA, T. Development of azo pigments for high performance organic

photoconductors (OPC). Imaging Science & Photographic Technology, 46, 2002. 285-291.

SOARES NETO, L. R. D. Modelagem e simulação da cadeia produtiva do minério de

ferro. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, p. 191, 2006.

NEUMANN, R.; SCHENEIDER, C. L.; ALCOVER NETO, A. Tratamento de Minérios.

Rio de Janeiro: [s.n.], 2004.

NI, S. et al. Hydrothermal synthesis of Fe3O4 nanoparticles and its application in lithium ion

battery. Materials Letters, 63, 2009, 2701-2703.

NRC. National Research Centre For CRM. Group for standard materials of soil

components, Harbin, 1991, 5.

NRC. Certified values of soil reference materials. National Research Centre for CRM,

China, 1998, 3.

158

OLIVEIRA, C. A. S. Avaliação microestrutural e comportamento físico e mecânico de

concretos de alto desempenho produzidos com metacaulim. Tese de doutorado apresentada

ao Curso de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Minas da Universidade

Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2007.

OLIVEIRA, I. R. et al. Dispersão e empacotamento de partículas – princípios e aplicações em

processamento cerâmico. Fazendo Arte Editorial, São Paulo, 2000.

OZEL, E.; UNLUTURK, G.; TURAN, S. Production of brown pigments for porcelain

insulator applications. Journal of the European Ceramic Society, 26, 2006, 735–740.

PALACIOS, M.; SIERRA, C.; PUERTAS, E. Techniques and methods of characterization of

admixtures for the concrete. Materiales de construcción, 53, n. 269, 2003.

PANSU, M.; GAUTHEYROU, J. Handbook of Soil Analysis: Mineralogical, Organic and

Inorganic Methods, Berlin ; New York, 2006.

PARKS, G. A. Isoelectric points of solids oxides solid hydroxides and aqueous hydroxo

complex systems. Chemical Reviews, 39, 1965, 177-198.

PEASE, J. D.; CURRY, D. C.; YOUNG, M. F. Designing flotation circuits for high fines

recovery. Minerals Engineering, 19, 2006, 831-840.

PEREIRA, A. R. P.; SILVA, M. J. S. F.; OLIVEIRA, J. A. S. Chemical analysis on natural

mineral pigments from Itabirito (MG). Cerâmica, 53, 2007, 35-41.

PEREIRA, S. S. Desenvolvimento de argamassas contendo resíduos arenosos de mineração e

estudos de suas propriedades visando sua utilização. Dissertação apresentada ao Programa

de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais, como

requisito parcial à obtenção do Grau de Mestre, Belo Horizonte:CDTN, 2011.

PETRUCCI, E. et al. Manual do engenheiro. Porto Alegre: Globo, 1968.

PINTO, J. M. A.; VICTOR, P. A. Estatística e probabilidade. Belo Horizonte:

FUMEC/CDTN, 2009.

PIRES, J. M. M. et al. Potencial poluidor de resíduo sólido da Samarco Mineração: Estudo de

caso da barragem de Germano. Revisita Árvore - Brazilian Journal of Forest Science,

Viçosa, 27, 12 maio 2003, 393-397.

PORMIN. Portal de apoio ao pequeno produtor mineral. Beneficiamento de Minérios, 2008a.

Disponível em:

<http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/beneficiamento_de_minerio.pdf>. Acesso em:

10 outubro 2009.

159

PORMIN. Portal de apoio ao pequeno produtor mineral. Disposição do Resíduo, 2008b.

Disponível em: <http://www.pormin.gov.br/biblioteca/arquivo/disposicao_do_resíduo.pdf>.

Acesso em: 10 outubro 2009.

PRAKASH, S. et al. The recovery of fine iron minerals from quartz and corundum mixtures

using selective magnetic coating. International Journal of Mineral Processing, 57, 1999,

87-103.

PRINCE, W.; LAJNEF, M. E.; AITCIN, P. C. Interaction between ettringite and a

polynaphthalene sulfonate superplasticizer in a cementitious paste. Cement Concrete

Research, 32, n. 1, 2002, 79-85.

PRUCEK, R.; HERMANEK, M.; ZBORIL, R. An effect of iron(III) oxides crystallinity on

their catalytic efficiency and applicability in phenol degradation-A competition between

homogeneous and heterogeneous catalysis. Applied Catalysis A: General, 366 (2), 2009,

325-332.

QUARESMA, L. F. Departamento Nacional de Produção Mineral. Departamento Nacional

de Produção Mineral, 2001. Disponível em:

<http://www.dnpm.gov.br/assets/galeriadocumento/balancomineral2001/ferro.pdf>. Acesso

em: 30 junho 2010.

RAMACHANDRAN, V. S. et al. Superplasticizers: Properties and application in concrete.

[S.l.]: CANMET, 1998, 59-90 p.

RAMACHANDRAN, V. S.; BEAUDOIN, J. J. Handbook of analytical techniques in

concrete science and technology. Principles, techniques and applications. New York :

Library or Congress Cataloling-in-Publication Data, 2001.

RECENA, F. A. P. Conhecendo argamassa. Porto Alegre: EDIPUCRS, 2007, 192 p. ISBN

978-85-7430-732-9.

REIS, L. C. A.; BATISTA, J. R.; AGUIAR, S.; WERKEMA, M. C. C. Sistema de protótipo

de cimentação. International Nuclear Atlantic Conference. Rio de Janeiro: INAC, 2002.

RENGER, F. E. O Quadro Geognóstico do Brasil de Wilhelm Ludwig Von Eschwege: Breves

Comentários à sua visão da Geologia no Brasil. Geonomos, 13, 2005, 91-95.

RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. Belo

Horizonte: UFMG, 2002, 102 p. ISBN 85-7041-296-7.

RIBEIRO, D. V.; MORELLI, M. R. Resíduos Sólidos: problema ou oportunidade? Rio de

Janeiro: Interciências, 2009, 158 p. ISBN 978-85-7193-218-0.

160

ROCHA, L.; CANÇADO, R. Z. L.; PERES, A. E. C. Iron ore slimes flotation. Minerals

Engineering, 23, 2010, 842-845.

ROSIÈRE, C. A. J. C.; F. GUIMARÃES, M. L. V. Um modelo para evolução microestrutural

dos minérios de ferro do Quadrilátero Ferrífero. Parte I - estruturas e recristalização.

GENOMA, Belo Horizonte, 1, 1993, 65-84.

ROSIÈRE, C. A.; CHEMALE, F. Itabiritos e minérios de ferro de alto teor do Quadrilátero

Ferrífero – Uma visão geral e discussão. Geonomos, 8, 2000, 27-43.

SAASEN, A.; RAFOSS, E.; BEHZADI, A. Experimental investigation of rheology and

thickening time of class G oil well cement slurries containing glycerin. Cement and

Concrete Research, 21, Abril 1991, 911-916.

SABINO, C. V. S. et al. Testes relativos a implantação do método k0 no Reator IPR-R1.

Belo Horizonte: Centro de Desenvolvimento da Tecnologia Nuclear. 1995. ( (NT-805-95)).

SAHMARAN, M. et al. Effects of mix composition and water-cement ratio on the sulfate

resistence of blended cements. Cement & Concret Composites, Ankara, 29, Janeiro 2007,

159-167.

SAMARCO. Relatório Anual. [S.l.]. 2008.

SAMARCO. Aproveitamento de subprodutos do processo de concentração do minério de

ferro da Samarco Mineração S.A. em outros setores industriais. [S.l.]. 2009.

SAMARCO. Relatório da Administração. [S.l.]. 2009.

SAMARCO, 2010. Disponível em: <www.samarco.com.br>. Acesso em: 04 abril 2010.

SAMEERA, S. F. et al. New Scheelite-based Environmentally Friendly Yellow Pigments:

(BiV)(x)(CaW)(1-x)O-4. Chemistry Letters, 38, 2009. 1088-1089.

SANTOS, C. C. L. D. Efeito do Teor de Cobalto na Cor de Espinélios Zn2-xCoxTiO4.

Universidade Federal da Paraíba. [S.l.], p. 73. 2008.

SANTOS, L. D.; BRANDÃO, P. R. G. Morphological varieties of goethite in iron ores from

Minas Gerais, Brazil. Minerals Engineering, n. 16, 2003, 1285-1289.

SELMI, M.; LAGOEIRO, L. E.; ENDO, I. Geochemistry of hematitite and itabirite,

Quadrilátero Ferrífero, Brazil. Revista Escola de Minas, 62 (1). 35-43.

SELVARAJ, M. et al. Physico-chemical properties of ceramic pigments for high-temperature

application. Progress in Organic Coatings, 62, 2008, 326-330.

SHIRPOUR, M.; SANI, M. A. F.; MIRHABIBI, A. Synthesis and study of a new class of red

pigments based on perovskite YAlO3 structure. Ceramics International, 33, 2007, 1427-

1433.

161

SHVARZMAN, A. et al. The effect of dehydroxylation/amorphization degree on pozzolanic

activity of kaolinite. Cement and Concrete Research, 33, 2003, 405-416.

SIDES, P. J. et al. Langmuir, 22, 2006, 9765-9769.

SIDES, P. J.; HOGGARD, J. D. Measurement of the zeta potential of planar solid surfaces by

means of a rotating disk. Langmuir, 20, 2004, 11493-11498.

SIKA. Manual Técnico de Produtos Sika. 47. ed. Osasco: Sika Construção, 2007.

SILVA, E. M. Estudo teórico do comportamento químico de alguns radionuclídeos no

produto cimentado. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências

e Técnicas Nucleares, Universidade Federal de Minas Gerais, Belo

Horizonte:UFMG/CDTN, 1997.

SILVA, R. A. P. Determinação da relação água/cimento utilizando microondas. Dissertação

apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Estruturas da Escola de

Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte:UFMG, 24 outubro

2005.

SIQUEIRA, L. V. Universidade Federal do Estado de Santa Catarina - UDESC; Centro de

Ciências Tecnológicas; Departamento de Engenharia Civil. Laboratório de materiaias de

construção I - 1° Parte - Cimento. Joinville: UDESC, 2008. Disponível em:

<http://www.joinville.udesc.br/portal/departamentos/dec/labmcc/materiais/ensaios_tecnologic

os_agregados.pdf>. Acesso em: 24 Março 2012.

SKOOG, H. L. Principles of Instrumental Analysis. 5ª Edição. ed. [S.l.]: Saunders Brace

College Publishing, 1998.

SOARES NETO, B. B.; SCARMÍNIO, I. S.; BRUNS, R. E. Como fazer experimentos. 4°.

ed. Porto Alegre: Bookman, 2010.

SOLCOI, K. User’s Manual, for reactor neutron activation analysis (NAA) using the k0

standardization method, n. 5ª, February 2003.

SONG, L. S.; UZUNIAN, G. E. Complex effect pigments: Technology in support of beauty &

fashion. Journal of Cosmetic Science, 58, 2007, 558-559.

SOUZA, C. C.; VIEIRA, C. M. F.; MONTEIRO, S. N. Microstructural changes of clayey

ceramic incorporated with iron ore tailings. Matéria, 13 (1), 2008, 194-202.

SPINELLI, A.; OLIVEIRA, A. P. N. D.; PASKOCIMAS, C. A. Síntese de Pigmento

Cerâmico de Óxido de Ferro Encapsulado em Sílica Amorfa para Aplicações Cerâmicas a

Altas Temperaturas (1100-1200°C). Cerâmica Industrial, 8 (1), 2003, 46-50.

162

STOYE, D.; FREITAG, W. Paints, Coatings and Solvents. 2ª Edição. ed. New York: Wiley-

VCH, 1998, ISBN 3-527-28863-5.

STROEVEN, P.; STROEVEN, M. Assessment of packing characteristics by computer

simulation. Cem. Concr. Res., 29, n. 8, 1999, 1201-1206.

STRUBBE, F.; BEUNIS, F.; NEYTS, K. Determination of the effective charge of individual

colloidal particles. Journal of Colloid and Interface Science, 301, 2006, 302–309.

SUGIYAMA, T.; OHTA, A. Y. U. T. The dispersing mechanism and applications of

policarboxilate-based superplasticizers. Durban: ICCC, 2003, 685-692.

TAKEDA, G. Sem limites para a criatividade. Prisma, n. 7, 2003.

TALBERT, R. Paint Technology Handbook. [S.l.]: CRC Press, 2008, ISBN 978-1-57444-

703-3.

TAYLOR, H. F. W. Cement Chemistry. London : Academic Press, 1990.

TEJA, A. S.; KOH, P.-Y. Synthesis, properties, and applications of magnetic iron oxide

nanoparticles. Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials, 55, 2009,

22-45.

TELLO, C. C. O.; CÂNDIDO, F. C.; HAUCZ, M. J. A. CNEN/CDTN. Operação de

capeamento de corpos de prova cilíndricos de cimento destinados ao ensaio de

resistência à compressão. Belo Horizonte:CDTN/CNEN, 2001.

TELLO, C. C. O.; HAUCZ, M. J. A. CDTN/CNEN. Ensaio de resistência à compressão de

produtos cimentados contendo rejeito. Belo Horizonte: CDTN/CNEN, 2008.

TOLENTINO, E. Tese de Doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em

em Engenharia de Materiais apresentado pela Escola de Engenharia, Universidade

Federal de Minas Gerais. Desenvolvimento e aplicação de uma metodologia para a

avaliação do desempenho térmico de concretos de cimento protland. Belo Horizonte: UFMG,

2000.

TOLENTINO, M. V. C. Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em

Ciência e Tecnologia das Radiações, Minerais e Materiais . Estudo da viabilidade técnica

do aproveitamento do resíduo arenoso da mineração do itabirito Belo Horizonte:

CDTN/CNEN, 2010.

TURRER, H. D. G.; PERES, A. E. C. Investigation on alternative depressants for iron ore

flotation. Minerals Engineering, 23, 2010, 1066–1069.

VICKERS JR., T. M. et al. Influence of dispersant structure and mixing speed on concrete

slump retention. Cement Concrete Research, 10, n. 35, 2005, 1882-1890.

163

VIEIRA, C. B.; ROSIERE, C. A.; PENA, E. Q. Avaliação técnica de minérios de ferro para

sinterização nas siderúrgicas e minerações brasileiras: uma análise crítica. Revista Escola de

Minas, 2, n. 56, 2003, 97-102.

VIEIRA, M. G. Dissertação de Mestrado, Curso de pós graduação em Engenharia

Metalúrgica e de Minas da UFMG. Belo Horizonte: [s.n.], 2008.

VIEIRA, S. Análise de variância (ANOVA). São Paulo: Atlas, 2006, ISBN 978-85-224-

4303-1.

VISHNU, V. S. et al. Synthesis and characterization of new environmentally benign tantalum-

doped Ce0.8Zr0.2O2 yellow pigments: Applications in coloring of plastics. Dyes and

Pigments, 82, 2009, 53-57.

WANG, H. Y.; RUCKENSTEIN, E. Conversions of Methane to Synthesis Gas over Co/γ-

Al2O3 by CO2 and/or O2. Catalysis Letters, 75, n. 1, 2001, 13-18.

WANG, X. et al. Synthesis of strong-magnetic nanosized black pigment ZnxFe(3-x)O4. Dyes

and Pigments, 74, 2007, 269-272.

WEISS, W.; RANKE, W. Surface chemistry and catalysis on well-defined epitaxial iron-

oxide layers. Progress in Surface Science, 2002, 1-151.

WELDON, D. G. Failure Analysis of Paints and Coatings. Edição revisada. ed. [S.l.]: John

Wiley & Sons, 2009, ISBN 978-0-470-69753-5.

WU, H. et al. Research on synthesis and action mechanism of policarboxylate superplsticizer.

Frontiers of Chemistry in China, Wuhan, 2, n. 3, 2007, 322-325.

XIAO, L.; LI, Z.; WEI, X. Selection of superplasticizer in concrete mix design by measuring

the early eletrical resistivities of pastes. Cement & Concrete Composites, 29, Dezembro

2006, 350-356.

YAMADA, K. et al. Effects of the chemical structure on the properties of polycarboxylate-

type superplasticizer. Cement and Concrete Research, 30, 2000, 197-207.

YOSHIOKA, K. et al. Adsorption characteristics of superplasticizers on cement component

mineral. Cement and Concrete Research, 32, 12 março 2002, 1507-1513.

YU, T. R. Chemistry of Variable Charge Soils. [S.l.]: Oxford University Press, 1997.

ZBORIL, R.; MASHLAN, M.; PETRIDIS, D. Iron(III) oxides from thermal processes-

synthesis, structural and magnetic properties, Mossbauer spectroscopy characterization, and

applications. Chemistry of Materials, 14, 2002, 969-982.

ZHANG, D. F. et al. The study on the dispersing mechanism of starch sulfonate as a water-

reducing agent for cement. Carbohydrate Polymers, 70, Fevereiro 2007, 363-368.

164

ZINGG, A. et al. Adsorption of polyeletrolytes and its influence on the rheology, zeta

potential, and microstructure of various cement and hydrate phases. Journal of Colloid and

Interface Science, 323, 2008, 301-312.

165

11 ANEXO A

166

12 ANEXO B

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

Den

sida

de do pr

oduto (90 dias), em

g.cm-3

Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (90 dias)90% IC

20-2-4-6-8-10

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A CimentoB a/cC Traço

Fator Nome


Efeitos

AB

C

A

Curva Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Densidade do produto aos 90 dias, Alfa = 0,10)



0,20,10,0-0,1

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

2,22,12,01,91,8

0,2

0,1

0,0

-0,1

Valores

Res

íduo

0,16

0,12

0,08

0,04

0,00

-0,04

-0,08

-0,12

20

15

10

5

0

Resíduo

Freq

uencia

3230282624222018161412108642

0,2

0,1

0,0

-0,1


Res

íduo



Gráfico de resíduos para Densidade do produto (90 dias)



167

Tabela 12-1 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto aos 90 dias”.


Cimento 1 0,054469 0,054469 17,36

2,93

0,000

Traço 1 0,266154 0,266154 84,83 0,000

a/c 1 0,000357 0,000357 0,11 0,739

Cimento * traço 1 0,001826 0,001826 0,58 0,453

Cimento * a/c 1 0,015877 0,015877 5,06 0,034

Traço * a/c 1 0,006807 0,006807 2,17 0,154


1 0,004296 0,004296 1,37 0,253

Resíduo 24 0,075298 0,003137

Total 31

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

Den

sida

de do pr

oduto (1

50 dias), e

m g.cm-3 90% IC

Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (150 dias)

3210-1-2-3-4

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m


Factor Name

Not SignificantSignificant

Effect Type

ABC

AC

C

B

Curva Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Densidade do produto aos 150 dias, Alfa = 0,10)



0,100,050,00-0,05-0,10

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

2,001,951,901,851,80

0,10

0,05

0,00

-0,05

-0,10

Valores

Resíduo

0,100,050,00-0,05-0,10

10,0

7,5

5,0

2,5

0,0

Resíduo

Frequ

ênc

ia

3230282624222018161412108642

0,10

0,05

0,00

-0,05

-0,10


Resíduo



Gráfico de resíduos para Densidade do produto (150 dias)



168



Cimento 1 0,009558 0,0095575 2,59

2,93

0,121

Traço 1 0,049416 0,0494157 13,39 0,001

a/c 1 0,023190 0,023190 6,28 0,019

Cimento * traço 1 0,021806 0,0218055 5,91 0,023

Cimento * a/c 1 0,000009 0,000009 0,00 0,961

Traço * a/c 1 0,001437 0,001437 0,39 0,539


1 0,015858 0,015858 4,30 0,049

Resíduo 24 0,088594 0,0036914

Total 31

CimentoTraçoa/c

CPVCPII1:2,51:21:2,51:2

0,800,750,800,750,800,750,800,75

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

Den

sidad

e do

pro

duto (300 dias)

Gráfico de Intervalos para Densidade do produto (300 dias)90% IC

3210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m


Fator Nome


Efeitos

Curva Normal dos Efeitos Padronizados(response - Densidade do produto aos 300 dias, Alfa = 0,10)



0,20,10,0-0,1-0,2

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

1,951,901,85

0,1

0,0

-0,1

-0,2

Valores

Resíduo

0,150,100,050,00-0,05-0,10-0,15-0,20

16

12

8

4

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

3230282624222018161412108642

0,1

0,0

-0,1

-0,2


Resíduo


Histograma Versus Order

Gráfico de Resíduos para Densidade do produto (300 dias)



169



Cimento 1 0,023001 0,023001 2,32

2,93

0,141

Traço 1 0,000011 0,000011 0,00 0,974

a/c 1 0,017988 0,017988 1,81 0,191

Cimento * traço 1 0,000544 0,000544 0,05 0,817

Cimento * a/c 1 0,010821 0,010821 1,09 0,307

Traço * a/c 1 0,003515 0,003515 0,35 0,557


1 0,000830 0,000830 0,08 0,775

Resíduo 24 0,237913 0,0099130

Total 31

a/ctraço

Cimento

0,800,751:2,51:21:2,51:2

CPVCPIICPVCPIICPVCPIICPVCPII

30

25

20

15

10

5

0

RC (90 dias), e

m M

Pa

Gráfico de Intervalos para RC aos 90 dias90% IC

420-2-4-6-8-10-12

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A a/cB traçoC Cimento

Fator Nome


Efeitos

ABC

B

Curva Normal para os Efeitos Padronizados(resposta - RC aos 90 Dias, Alfa = 0,10)



840-4-8

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

252015105

8

4

0

-4

-8

Valores

Resíduo

840-4-8

10,0

7,5

5,0

2,5

0,0

Resíduo

Fre

quên

cia

3230282624222018161412108642

8

4

0

-4

-8


Res

íduo



Gráfico de Resíduos para RC aos 90 dias



170



Cimento 1 0,00 0,00 0,00

2,93

0,996

Traço 1 1333,9 1333,9 106,44 0,000

a/c 1 5,96 5,96 0,48 0,497

Cimento * traço 1 12,23 12,23 0,98 0,333

Cimento * a/c 1 6,24 6,24 0,50 0,487

Traço * a/c 1 23,98 23,98 1,91 0,179


1 46,85 46,85 3,74 0,065

Resíduo 24 300,78 12,53

Total 31

a/ctraço

Cimento

0,800,751:2,51:21:2,51:2


26

24

22

20

18

16

14

12

RC (150 dias) em M

Pa

Gráfico de Intervalos para RC aos 150 dias90% IC

3210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A a/cB traçoC tipo de cimento

Fator Nome


Efeito

B

Curva Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - RC aos 150 dias, Alfa = 0,10)



5,02,50,0-2,5-5,0

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

22,520,017,515,0

5,0

2,5

0,0

-2,5

-5,0

Valores

Res

íduo

420-2-4

8

6

4

2

0

Resíduo

Fre

quên

cia

3230282624222018161412108642

5,0

2,5

0,0

-2,5

-5,0


Res

íduo





análise e validação da ANOVA

171



Cimento 1 10,208 10,208 1,41

2,93

0,246

Traço 1 69,726 69,726 9,66 0,005

a/c 1 6,300 6,300 0,87 0,360

Cimento * traço 1 0,014 0,014 0,00 0,966

Cimento * a/c 1 6,743 6,743 0,93 0,344

Traço * a/c 1 0,517 0,517 0,07 0,791


1 15,023 15,023 2,08 0,162

Resíduo 24 173,319 7,222

Total 31

a/ctraço

Cimento

0,800,751:2,51:21:2,51:2


25

20

15

10

5

RC (300 dias), e

m M

Pa

Gráfico de Intervalos para a RC aos 300 dias90% IC

3210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A a/cB traçoC tipo de cimento

Fator Nome


Efeito

B

Curva Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - RC aos 300 dias, Alfa = 0,10)



1050-5-10

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

22,520,017,515,0

10

5

0

-5

-10

Valores

Resíduo

1050-5-10

16

12

8

4

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

3230282624222018161412108642

10

5

0

-5

-10


Resíduo





análise e validação da ANOVA

172



Cimento 1 25,481 25,481 1,46

2,93

0,239

Traço 1 103,773 103,773 5,94 0,023

a/c 1 2,425 2,425 0,14 0,713

Cimento * traço 1 12,148 12,148 0,70 0,412

Cimento * a/c 1 9,202 9,202 0,53 0,475

Traço * a/c 1 1,343 1,343 0,08 0,784


1 1,994 1,994 0,11 0,738

Resíduo 24 418,985 17,458

Total 31 575,350

Tabela 12-7 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste

de Tukey (∆ = 7,45).

Médias

Médias


21,86 22,92 9,5 11,93 21,56 25,69 11,56 7,39

Exp. 1 21,86 0 -1,06 12,36* 9,93* 0,3 -3,83 10,3* 14,47*

Exp. 2 22,92

0 13,42* 10,99* 1,36 -2,77 11,36* 15,53*

Exp. 3 9,5

0 -2,43 -12,06* -16,19* -2,06 2,11

Exp. 4 11,93

0 -9,63* -13,76* 0,37 4,54

Exp. 5 21,56

0 -4,13 10* 14,17*

Exp. 6 25,69

0 14,13* 18,3*

Exp. 7 11,56

0 4,17

Exp. 8 7,39

0

Tabela 12-8 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazio para análise do Teste

de Tukey (∆ = 8,80).

Médias

Médias


22,12 21,73 18,84 20,27 22,24 20,60 17,39 15,68

Exp. 1 22,12 0 0,39 3,28 1,85 -0,12 1,52 4,73 6,44

Exp. 2 21,73

0 2,89 1,46 -0,51 1,13 4,34 6,05

Exp. 3 18,84

0 -1,43 -3,4 -1,76 1,45 3,16

Exp. 4 20,27

0 -1,97 -0,33 2,88 4,59

Exp. 5 22,24

0 1,64 4,85 6,56

Exp. 6 20,60

0 3,21 4,92

Exp. 7 17,39

0 1,71

Exp. 8 15,68

0

173

Ensaios com Superplastificante

Tipo de SPConcentração

570020HE0,90,60,30,90,60,3

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Visco

sida

deGráfico de Intervalos para a Viscosidade

90% IC

5000-500-1000

99,999

90

50

10

10,1

Resíduo

Por

centag

em

160012008004000

500

0

-500

-1000

Valores

Res

íduo

3000-300-600-900

40

30

20

10

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

605550454035302520151051

500

0

-500

-1000


Res

íduo



Gráficos de Resíduo para Viscosidade

Figura 12-13 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “viscosidade”

para análise e validação da ANOVA.

Tabela 12-9 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de SP” para a resposta “viscosidade”.

Tipo de SP N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

20HE 30 142 24,3 1

7,49 5,99 0,006 5700 30 260 36,7 1

Total 60 30,5


“viscosidade”.

Concentração N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

0,3 20 1080 48,8 2

35,62 5,99 0,000 0,6 20 152 26,0 2

0,9 20 120 16,7 2

Total 60 30,5

174


“viscosidade”.

Concentração N Mediana W P 0,3 20 1080 590 0,000

0,6 20 152

0,6 20 152 487 0,0395

0,9 20 126

0,3 20 1080 594 0,000

0,9 20 126


570020HE0,90,60,30,00,90,60,30,0

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

1,4

Den

sida

de da pa

sta

Gráfico de Intevalos para Densidade da Pasta90% IC

0,20,10,0-0,1-0,2

99

90

50

10

1

ResíduoPor

centag

em

2,001,951,901,851,80

0,2

0,1

0,0

-0,1

-0,2

Valores

Res

íduo

0,20,10,0-0,1-0,2

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

24222018161412108642

0,2

0,1

0,0

-0,1

-0,2


Res

íduo



Gráficos dos resíduos para Densidade da pasta


pasta” para análise e validação da ANOVA.

Tabela 12-12 – Análise da Variância para a resposta “densidade da pasta”.

Fonte de variação GL Soma quadrática Média quadrática Fcalculado Ft (0,1; 1 e

3;16) p

Tipo de pigmento 1 0,00992 0,00992 0,94 3,05 0,348

Concentração 3 0,12099 0,04033 3,81 2,46 0,031

Tipo x Concentração 3 0,03363 0,01121 1,06 2,46 0,394

Resíduo 16 0,16948 0,01059

Total 23 0,33401

175

Tabela 12-13 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE e SP 5700– para a

resposta “tempo de pega”.

Concentração (%m de cimento)

20HE 5700 d (diferença) ñ

(média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

0 323 323 0,000

-38,75 28842,25 -0,4563 1,638 0,3 474 339 135

0,6 412 430 -18,0

0,9 351 623 -272


570020HE0,90,60,30,00,90,60,30,0

2,05

2,00

1,95

1,90

1,85

1,80

Den

sida

de do pr

odu

to

Gráfico de Intervalos para Densidade do produto90% IC

0,050,00-0,05-0,10

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centag

em

2,001,951,901,85

0,05

0,00

-0,05

Valores

Res

íduo

0,040,020,00-0,02-0,04-0,06-0,08

4,8

3,6

2,4

1,2

0,0

Resíduo

Freq

uência

3230282624222018161412108642

0,05

0,00

-0,05


Res

íduo



Gráfico de resíduos para Densidade do produto


produto” para análise e validação da ANOVA.

Tabela 12-14 – Análise da Variância para a resposta “densidade do produto”.

Fonte de variação GL Soma quadrática Média quadrática Fcalculado Ft (0,1; 1 e 3;

24) p

Tipo de SP 1 0,000082 0,000082 0,06 2,93 0,803

Concentração 3 0,083234 0,027745 21,63 2,33 0,000


Resíduo 24 0,030787 0,001283

Total 31 0,128587

176

Tabela 12-15 - Teste t na comparação de dois grupos pareados –concentração de 0,3% e

0,9% dos SP, para a resposta “densidade do produto”.

Tipo de SP 0,3 0,9 d (diferença) ñ


20HE 1,926 2,007 -0,081

-0,03933 0,005287 -1,53007 1,415

5700 2,006 2,022 -0,016

20HE 1,975 2,012 -0,037

5700 1,956 2,026 -0,070

20HE 1,959 2,011 -0,052

5700 2,007 1,912 0,095

20HE 1,867 2,023 -0,157

5700 2,008 2,005 0,004


concentração de 0,9%, para a resposta “densidade do produto”.




0,90% 2,007 2,022 -0,015

0,02207 0,002862 0,825 1,638 0,90% 2,012 2,026 -0,015

0,90% 2,011 1,912 0,099

0,90% 2,023 2,005 0,019


concentração de 0,3%, para a resposta “densidade do produto”.




0,30% 1,926 2,006 -0,080

-0,06275 0,004444 -1,883 1,638

0,30% 1,975 1,956 0,019

0,30% 1,959 2,007 -0,048

0,30% 1,867 2,008 -0,141

177

Tipo de Fluid.Concentração

570020HE0,90,60,30,00,90,60,30,0

22,5

20,0

17,5

15,0

12,5

10,0

7,5

5,0

RC aos

28 dias, em M

Pa

Gráfico de Intrevalos para RC aos 28 dias 90% IC

5,02,50,0-2,5-5,0

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centage

m

20181614

5,0

2,5

0,0

-2,5

-5,0

Valores

Res

íduo

420-2-4

4,8

3,6

2,4

1,2

0,0

Resíduo

Freq

uênc

ia

16151413121110987654321

5,0

2,5

0,0

-2,5

-5,0


Res

íduo



Gráficos de Resíduos para RC aos 28 dias



Tabela 12-18 - Análise da Variância para a resposta “RC aos 28 dias”.


32) p

Tipo de SP 1 0,036 0,036 0,00 0,949

Concentração 3 178,528 59,509 6,90 0,001

Tipo x Concentração 3 154,888 51,629 5,98 0,002

Resíduo 32 276,063 8,627

Total 39 609,516

Tabela 12-19 - Teste t na comparação de dois grupos pareados – SP 20HE (0,9%) e SP 5700

(0,3%) – para a resposta “RC aos 28 dias”.



19,53 17,85 -1,678

-2,674 2,147 -3,651 1,638 21,25 16,61 -4,643

20,13 18,68 -1,447

21,34 18,40 -2,931

178

Ensaios com Pigmento

Tipo de pigmentoConcentração

VN1284012840

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Visco

sida

deGráfico de Intervalos para Viscosidade

90% IC

10005000-500-1000

99,9

99

90

50

10

1

0,1

Resíduo

Por

centag

em

12009006003000

1000

500

0

-500

Valores

Res

íduo

8006004002000-200-400-600

20

15

10

5

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

80757065605550454035302520151051

1000

500

0

-500


Res

íduo



Gráficos de Resíduos para Viscosidade



Tabela 12-20 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo de pigmento” para a resposta

“viscosidade”.

Tipo de Pigmento

N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

N 40 738 40,7 1

0,01 3,84 0,935 V 40 659 40,3 1

Total 80 40,5


“viscosidade”.

Concentração N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

0 20 142 10,5 3

53,8 7,81 0,000

4 20 578 37,6 3

8 20 1030 57,5 3

12 20 921 56,4 3

Total 80 40,5

179


“viscosidade”.

Concentração N Mediana W P 0 20 142 210 0,000

4 20 578

0 20 142 210 0,000

8 20 1030

0 20 142 210 0,000

12 20 921

4 20 578 277,5 0,0004

8 20 1030

4 20 578 284,5 0,0007

12 20 921

12 20 1030 417 0,8604

16 20 921

Tipo de PigmentoConcentração

VN161284161284

2,4

2,3

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1,5

Den

sida

de da pas

ta, e

m g cm-3

Gráfico de Intrevalos para Densidade da pasta90% IC

0,100,050,00-0,05-0,10

99

90

50

10

1

Residual

Por

centag

em

2,0001,9751,9501,9251,900

0,050

0,025

0,000

-0,025

-0,050

Valores

Res

íduo

0,060,040,020,00-0,02-0,04-0,06

4

3

2

1

0

Residuo

Freq

uenc

ia

16151413121110987654321

0,050

0,025

0,000

-0,025

-0,050


Res

íduo



Gráfico de resíduos para a Densidade da pasta


pasta” para análise e validação da ANOVA.


Fonte de variação GL Soma quadrática Média quadrática Fcalculado Ft (0,1; 1 e 3; 8) p

Tipo de pigmento 1 0,000040 0,000040 0,02 3,46 0,893

Concentração 3 0,025428 0,025428 4,05 2,92 0,051


Resíduo 8 0,016752 0,002094

Total 15 0,042603

180

Tabela 12-24 – Teste t na comparação de dois grupos pareados – pigmento natural e

vermelho – para a resposta “tempo de pega”.

Concentração (%)

Natural Vermelho d (diferença) ñ (média diferenças) variância tcalculado t (α = 0,1 e gl=3)

4 292 395 -103

-46 1475 -2,409 1,638

8 307 327 -20

12 311 337 -26

16 264 300 -36



24) p

Tipo de pigmento 1 0,011949 0,011949 41,44 2,93 0,030

Concentração 3 0,038921 0,012974 45,00 2,33 0,000


Resíduo 24 0,006920 0,000288

Total 31 0,086662


VN161284161284

2,05

2,00

1,95

1,90

1,85Den

sida

de do Pro

duto, e

m g cm-3

Gráfico de Intervalos para Densidade do Produto90% IC

0,040,020,00-0,02-0,04

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centag

em

2,052,001,951,901,85

0,02

0,00

-0,02

-0,04

Valores

Res

íduo

0,0160,000-0,016-0,032

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

3230282624222018161412108642

0,02

0,00

-0,02

-0,04


Res

íduo

Gráfico de probabilidade normal Versus valores


Gráficos de resíduo para a Densidade do produto



181

Tabela 12-26 – Diferenças das médias, duas a duas, da densidade do produto para análise do

Teste de Tukey (∆ = 0,04).


VN161284161284

20

19

18

17

16

15

14

13

12

11

RC aos

28 dias, em M

Pa

Gráfico de Intervalos para a RC aos 28 dias90% IC

210-1-2

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centag

em

18,016,515,013,512,0

2

1

0

-1

-2

Valores

Res

íduo

1,51,00,50,0-0,5-1,0-1,5-2,0

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

3230282624222018161412108642

2

1

0

-1

-2


Res

íduo

Gráfico Normal de Probabilidade Versus Valores


Gráficos dos resíduos para RC (28 dias)





24) p

Tipo de pigmento 1 4,463 4,463 4,14 2,93 0,053

Concentração 3 73,579 24,526 22,75 2,33 0,000


Resíduo 24 25,869 1,078

Total 31 130,951

Tipo de Pigmento

Conc.

Tipo de Pigmento

Natural Vermelho

Conc. 4 8 12 16 4 8 12 16

Média 1,844 1,979 1,952 1,957 1,958 1,952 1,939 2,038

Natural

4 1,844 0 -0,135* -0,108* -0,113* -0,114* -0,108* -0,095* -0,194*

8 1,979

0 0,027 0,022 0,021 0,027 0,040 -0,059*

12 1,952

0 -0,005 -0,006 0 0,013 -0,086*

16 1,957

0 -0,001 0,005 0,018 -0,081*

Vermelho

4 1,958

0 0,006 0,019 -0,080*

8 1,952

0 0,013 -0,086*

12 1,939

0 -0,099*

16 2,038

0

182

Tabela 12-28 – Diferenças das médias, duas a duas, da RC aos 28 dias para a análise do Teste

de Tukey (∆ = 2,19).

Tipo de PigmentoConcentração

VN161284161284

25

24

23

22

21

20

19

18

Índice

de Vazios

, em %

Gráfico de Intervalos para Índice de Vazios90% IC

210-1-2

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centag

em

22,021,521,020,5

1

0

-1

Valores

Res

íduo

1,20,80,40,0-0,4-0,8-1,2-1,6

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uênc

ia

24222018161412108642

1

0

-1


Res

íduo

Gráfico de probabilidade normal Versus valores


Gráficos de resíduos para o Índice de Vazios

Figura 12-21 – Gráfico de Intervalos e Gráficos de resíduos para a resposta “índice de

vazios” para análise e validação da ANOVA.

Tabela 12-29 – Análise da Variância para a resposta “índice de vazios”.

Fonte de variação GL Soma quadrática Média quadrática Fcalculado Ft (0,1; 1 e

3;16) p

Tipo de pigmento 1 0,1229 0,1229 0,16 3,05 0,695

Concentração 3 3,9065 1,3022 1,68 2,46 0,211


Resíduo 16 12,3777 0,7736

Total 23 21,9398

Tipo de Pigmento

Conc.

Tipo de Pigmento

Natural Vermelho

Conc. 4 8 12 16 4 8 12 16

Média 13,54 16,16 14,2 14,54 11,91 16,68 14,74 18,09

Natural

4 13,54 0 -2,62* -0,66 -1 1,63 -3,14 -1,2 -4,55*

8 16,16

0 1,96 1,62 4,25* -0,52 1,42 -1,93

12 14,2

0 -0,34 2,29* -2,48* -0,54 -3,89*

16 14,54

0 2,63* -2,14 -0,2 -3,55*

Vermelho

4 11,91

0 -4,77* -2,83* -6,18*

8 16,68

0 1,94 -1,41

12 14,74

0 -3,35*

16 18,09

0

183

Tabela 12-30 – Diferenças das médias, duas a duas, do índice de vazios (∆=2,21).

Tipo de Pigmento Conc.

Tipo de Pigmento

Natural Vermelho

Conc. 4 8 12 16 4 8 12 16

Média 21,54 21,68 20,58 21,48 20,44 20,53 22,08 20,37

Natural

4 21,54 0 -0,14 0,96 0,06 1,1 1,01 -0,54 1,17

8 21,68

0 1,1 0,2 1,24 1,15 -0,400 1,31

12 20,58

0 -0,9 0,14 0,05 -1,5 0,21

16 21,48

0 1,04 0,95 -0,6 1,11

Vermelho

4 20,44

0 -0,09 -1,64 0,07

8 20,53

0 -1,55 0,16

12 22,08

0 1,71

16 20,37

0

184

Ensaios de Reprodutibilidade

TipoOrdem

PPLab8787

500

400

300

200

100

0

Visco

sida

de, e

m Pa.s

90% ICGráfico de Intervalo para a Viscosidade

50-5-10-15

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A TipoB Ordem

Fator Nome


Efeitos

AB

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Viscosidade, Alfa = 0,10)


resposta “viscosidade”.

4002000-200

99,9

99

90

50

10

1

0,1

Resíduo

Por

centagem

4003002001000

400

200

0

-200

Valores

Res

íduo

4003002001000-100-200

40

30

20

10

0

Resíduo

Frequ

ênc

ia

65605550454035302520151051

400

200

0

-200


Resíduo



Gráficos de Resíduos para Viscosidade

Figura 12-23 – Gráficos de Resíduos dos dados da viscosidade para análise e validação da

ANOVA.

Tabela 12-31 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “viscosidade”.

Tipo N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

Lab 34 8,78 17,5 1

50,27 3,84 0,00 PP 34 240 51,5 1

Total 68 34,5

185

Tabela 12-32 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “viscosidade”.

Ordem N Mediana Média do n° da

ordem GL H χ

2(0,05;1) P

7 34 124 34,5 1

0,00 3,84 1,00 8 34 73,0 34,5 1

Total 68 34,5

TipoOrdem

LabPP8787

2,25

2,20

2,15

2,10

2,05

2,00

1,95

1,90

Den

sida

de da pas

ta, e

m g cm-3

Gráfico de Intervalos para Densidade da pasta90% IC

0-5-10-15

99

9590

80706050403020

105

1

Efeitos PadronizadosPor

centage

m

A TipoB Ordem

Fator Nome


Efeitos

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Densidade da Pasta, Alfa = 0,10)


resposta “densidade da pasta”.

0,020,010,00-0,01-0,02

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

2,202,152,102,052,00

0,010

0,005

0,000

-0,005

-0,010

Valores

Resíduo

0,010,00-0,01

4

3

2

1

0

Resíduo

Frequ

ênc

ia

87654321

0,010

0,005

0,000

-0,005

-0,010


Resíduo



Gráficos de Resíduos para Densidade da pasta

Figura 12-25 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade da pasta para análise e

validação da ANOVA.

186



Tipo 1 0,03645 0,03645 182,3

4,54

0,000

Ordem 1 0,00605 0,00605 30,25 0,005

Tipo x Ordem 1 0,00005 0,00005 0,25 0,643

Resíduo 4 0,00080 0,0002

Total 7

TipoOrdem

PPLab8787

2,20

2,15

2,10

2,05

2,00

1,95

1,90Den

sida

de do pr

oduto, em g cm-3

Gráfico de Intervalo para Densidade do produto90% IC

50403020100-10-20

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centag

em

A TipoB Ordem

Fator Nome

Não SignificativosSignificativos

Efeitos

B

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - Densidade do Produto, Alfa = 0,10)


resposta “densidade do produto”.

0,020,010,00-0,01-0,02

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

2,152,102,052,001,95

0,01

0,00

-0,01

Valores

Res

íduo

0,0150,0100,0050,000-0,005-0,010-0,015

4,8

3,6

2,4

1,2

0,0

Resíduo

Fre

quên

cia

16151413121110987654321

0,01

0,00

-0,01


Res

íduo



Gráficos de Resíduos para Densidade do produto

Figura 12-27 – Gráficos de Resíduos dos dados da densidade do produto para análise e


187



Tipo 1 0,14234 0,14234 1912

3,18

0,000

Ordem 1 0,01243 0,01243 167,0 0,000

Tipo x Ordem 1 0,00006 0,00006 0,75 0,403

Resíduo 12 0,00089 0,00007

Total 15

TipoOrdem

PPLab8787

26

24

22

20

18

16

14

12

RC dos

cp ao

s 28 dias, em M

Pa

Gráfico de Intervalos para RC dos cp aos 28 dias 90% IC

1086420-2-4

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centag

em

A TipoB Ordem

Fator Nome


Efeito

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - RC de cp aos 28 dias, Alfa = 0,10)


resposta “RC dos cp aos 28 dias”.

420-2-4

99

90

50

10

1

Resíduo

Porcentage

m

2220181614

3,0

1,5

0,0

-1,5

-3,0

Valores

Res

íduo

210-1-2-3

8

6

4

2

0

Resíduo

Freq

uência

16151413121110987654321

3,0

1,5

0,0

-1,5

-3,0


Res

íduo



Gráficos de Resíduos para RC de cp aos 28 dias

Figura 12-29 – Gráficos de Resíduos dos dados da RC dos cp aos 28 dias para análise e


188

Tabela 12-35 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de cp aos 28

dias”.


ordem GL H χ

2(0,05;1) P

Lab 8 14,00 4,5 1

11,31 3,84 0,001 PP 8 21,54 12,5 1

Total 16 8,5

Tabela 12-36 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de cp aos 28

dias”.


ordem GL H χ

2(0,05;1) P

7 8 17,48 9,8 1

1,11 3,84 0,294 8 8 15,98 7,3 1

Total 16 8,5

TipoOrdem

PPLab8787

25

20

15

10

5RC dos

bloco

s ao

s 28 dias, em M

Pa

Gráfico de Intervalo para RC dos blocos aos 28 dias90% IC

3210-1-2-3

99

9590

80706050403020

105

1


Por

centage

m

A TipoB Ordem

Fator Nome


Efeito

A

Gráfico Normal dos Efeitos Padronizados(resposta - RC de blocos aos 28 dias, Alfa = 0,10)


resposta “RC de blocos aos 28 dias”.

189

1050-5-10

99

90

50

10

1

Resíduo

Por

centagem

1816141210

10

5

0

-5

-10

Valores

Resíduo

1050-5

8

6

4

2

0

Resíduo

Frequ

ênc

ia

24222018161412108642

10

5

0

-5

-10


Resíduo



Gráficos de Resíduos para RC dos blocos aos 28 dias


resposta “RC dos blocos aos 28 dias”.

Tabela 12-37 – Teste de Krukal –Wallis do fator “tipo” para a resposta “RC de blocos aos 28

dias”


ordem GL H χ

2(0,05;1) P

Lab 12 8,92 8,3 1

8,68 3,84 0,003 PP 12 16,24 2,94 1

Total 24 12,5

Tabela 12-38 – Teste de Krukal –Wallis do fator “ordem” para a resposta “RC de blocos aos

28 dias”.


ordem GL H χ

2(0,05;1) P

7 12 10,18 12,1 1

0,08 3,84 0,773 8 12 13,08 12,9 1

Total

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