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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CETEC – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CONFECÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS UTILIZANDO RESÍDUO DE MARMORARIA JAIRE DOS SANTOS SACRAMENTO CRUZ DAS ALMAS – BAHIA 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CETEC – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CONFECÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS UTILIZANDO RESÍDUO DE MARMORARIA Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Universidade Federal do Recôncavo da Bahia como parte do requisito para obtenção do título de Bacharel em Ciências Exatas e Tecnológicas. Orientador: Prof. DSc. José Humberto Teixeira Santos. CRUZ DAS ALMAS – BAHIA 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CETEC – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS CONFECÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS UTILIZANDO RESÍDUO DE MARMORARIA Aprovada em: ___/___/_____ BANCA EXAMINADORA: ASS_____________________________________________________________ Presidente: Prof. DSc. José Humberto Teixeira Santos ASS_____________________________________________________________ Membro I: Prof. MSc. Adilson Brito de Arruda Filho ASS_____________________________________________________________ Membro II: Prof. MSc. José Roberto Fernandes Galindo Orientador: Prof. DSc. José Humberto Teixeira Santos Graduando: Jaire dos Santos Sacramento CRUZ DAS ALMAS, ____ de ____________ de 2016 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CETEC – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS RESUMO CONFECÇÃO DE TIJOLOS ECOLÓGICOS UTILIZANDO RESÍDUO DE MARMORARIA Diante da necessidade de preservação ambiental e de uma maior preocupação com os conceitos de sustentabilidade, vêm-se buscando usar os recursos naturais de forma inteligente, visando assim um futuro melhor do planeta. O ramo da construção civil é um dos principais causadores de impactos ao meio ambiente e, problemas ambientais decorrentes do depósito inapropriado de resíduos estão levando a análises e estudos de diversos tipos de resíduos como aditivos para a construção civil. Na busca do reaproveitamento de resíduos industriais, notou-se que a indústria de rochas ornamentais, no tratamento de mármore e granito, geram grandes quantidades de resíduos, sendo muitos depositados de forma inadequada, agredindo e poluindo o meio ambiente. Esse trabalho busca avaliar o potencial da inserção de resíduos oriundos da marmoraria na produção de tijolos ecológicos de solo cimento, para encontrar o melhor traço a ser utilizado na fabricação desses tijolos, apresentando um destino alternativo para os rejeitos das rochas ornamentais. Para a confecção dos tijolos utilizou-se o traço 1:7 (cimento: solo) sem resíduo e 2 traços com a adição do resíduo, 1:4:3 e 1:3:4 (cimento: solo: resíduo) e realizou-se a moldagem em uma prensa manual. A análise dimensional e os ensaios de compressão simples e de absorção da água foram feitos após 28 dias de cura, seguindo as especificações da ABNT NBR 8492. Os resultados do trabalho constataram que ao agregar resíduo de mármore e granito, a resistência à compressão não alcançou melhora e o nível de absorção de água manteve-se abaixo de 20%. Palavra-chave: Resíduo; Produção de tijolos; Tijolos ecológicos. UNIVERSIDADE FEDERAL DO RECÔNCAVO DA BAHIA CETEC – CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGICAS BACHARELADO EM CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS ABSTRACT MAKING OF ECOLOGICAL BRICKS USING WASTE OF MARBLE FACTORY Faced with the need for environmental preservation and a greater focus on the concepts of sustainability, come up seeking to use natural resources wisely, thus aiming at a better future of the planet. The branch construction is a major cause of environmental impacts and environmental problems arising from inappropriate waste deposit are leading to analyzes and studies of various types of waste as additives for construction. In search of the recycling of industrial waste, it was noted that the natural stone industry in the treatment of marble and granite, generate large amounts of waste being deposited many inappropriately, assaulting and polluting the environment. This work aims to assess the potential of insertion resulting from the marble factory waste in the production of environmentally friendly soil cement bricks, to find the best trait to be used in manufacturing these bricks, presenting an alternative destination for the waste of ornamental rocks. For the manufacturing of bricks used the trace 1: 7 (cement: ground) without waste and 2 with the addition of traces of residue 1: 4: 3 to 1: 3: 4 (cement: Soil: residue) and was held a manual press molding. Dimensional analysis and simple compression tests and water absorption were made after 28 days of healing, following the specifications of the NBR 8492. The results of the work have found that by adding marble and granite waste, the compressive strength achieved not and improves the level of water absorption remained below 20%. Keyword: Waste; Production of bricks; Ecological bricks. LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 – Fluxograma das etapas do beneficiamento do granito ........................................ 14 Figura 3.1 – Cimento Portland CPII-E-32 .............................................................................. 23 Figura 3.2 – Resíduo de mármore e granito ............................................................................ 24 Figura 3.3 – Peneiramento do solo .......................................................................................... 25 Figura 3.4 - Amostra de solo peneirada e lavada .................................................................... 26 Figura 3.5 – Mistura homogeneizada ...................................................................................... 28 Figura 3.6 – Tijolo moldado e prensado ................................................................................. 28 Figura 3.7 – Cura dos tijolos ................................................................................................... 29 Figura 3.8 – Análise dimensional ........................................................................................... 30 Figura 3.9 – Tijolos cortados ao meio ..................................................................................... 31 Figura 3.10 – Imersão em água dos tijolos ............................................................................. 31 Figura 3.11 – Posicionamento do corpo de prova na máquina de compressão ...................... 32 Figura 3.12 – Corpo de prova rompido após ensaio ............................................................. 32 Figura 3.13 – Corpos de prova imersos em água ................................................................... 33 Figura 3.14 – Massa do corpo de prova saturado .................................................................. 34 Figura 4.1 - Valores individuais da resistência à compressão simples aos 28 dias ................ 36 Figura 4.2 - Valores médios da resistência à compressão simples aos 28 dias de cura ......... 36Figura 4.3 - Valores individuais do ensaio de absorção de água ........................................... 37 Figura 4.4 - Valores médios do ensaio de absorção de água ................................................. 38 LISTA DE TABELAS Tabela 2.1 – Tipo e composição do Cimento Portland ........................................................... 18 Tabela 3.1 – Proporções mássicas dos traços ......................................................................... 27 Tabela 4.1 – Análise dimensional dos tijolos ......................................................................... 35 Tabela 4.2 – Desvio padrão dos tijolos ................................................................................... 35 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................ 6 LISTA DE TABELAS ............................................................................................................... 7 1.0. INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 10 1.1. JUSTIFICATIVA ...................................................................................................... 10 1.2. OBJETIVO GERAL .................................................................................................. 11 1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................. 11 2.0. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ...................................................................................... 12 2.1. ROCHAS ORNAMENTAIS ..................................................................................... 12 2.1.1. MÁRMORE, GRANITO E O MEIO AMBIENTE ........................................... 13 2.1.2. MÁRMORE E GRANITO: VANTAGENS, DESVANTAGENS E SUA REUTILIZAÇÃO ............................................................................................................. 14 2.2. SOLO CIMENTO ...................................................................................................... 16 2.2.1. COMPOSIÇÃO DO SOLO CIMENTO ............................................................ 16 2.3. TIJOLO DE SOLO CIMENTO ................................................................................. 19 2.3.1. FABRICAÇÃO DOS TIJOLOS ......................................................................... 19 2.3.2. VANTAGENS E DESVANTAGENS ............................................................... 20 2.3.3. INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS AOS TIJOLOS ........................................ 21 3.0. MATERIAL E MÉTODOS ........................................................................................... 23 3.1. MATERIAL E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS .................................................. 23 3.1.1. MATERIAL .......................................................................................................... 23 3.1.2. EQUIPAMENTOS ................................................................................................. 25 3.2. MÉTODOS ................................................................................................................... 25 3.2.1. ANÁLISE DO SOLO ............................................................................................. 25 3.2.2. DEFINIÇÃO DO TRAÇO ..................................................................................... 26 3.2.3. MISTURA, MOLDAGEM E CURA DOS TIJOLOS ........................................... 27 3.2.4. ENSAIOS EM TIJOLOS DE SOLO CIMENTO .................................................. 29 4.0. RESULTADOS E DISCURSSÕES .................................................................................. 35 4.1. ANÁLISE DIMENSIONAL ......................................................................................... 35 4.2. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO .............................................................................. 35 4.3. ABSORÇÃO DE ÁGUA .............................................................................................. 37 5.0. CONCLUSÕES ................................................................................................................. 39 6.0. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 40 10 1.0. INTRODUÇÃO O ramo industrial da construção civil é um dos setores que degradam o meio ambiente ao longo da sua sequência produtiva, desde a utilização dos recursos naturais até o processo construtivo final, gerando enormes quantidades de resíduos com destinação imprópria. Ao longo dos anos, o meio ambiente vem sendo prejudicado, dentre outros fatores, pela geração considerável de resíduos da construção civil concomitante à falta de preocupação com o despejo e manejo adequado desses resíduos. Atualmente, há uma necessidade de incorporar o conceito da sustentabilidade para desenvolver uma sociedade mais consciente sobre os impactos ambientais causados por este tipo de resíduos, vinculando o equilíbrio entre o nosso ambiente e as necessidades da sociedade, sem comprometer a qualidade das gerações futuras. A indústria de rochas ornamentais vem crescendo no Brasil, e os resíduos produzidos podem ser aproveitados para que não agrida o meio ambiente ao serem despejados. Segundo Mota et al. (2003), no processo de beneficiamento do granito, cerca de 30% do material transforma-se em resíduos, que geralmente são dispostos diretamente do solo e sem nenhuma cobertura. Além disso, as suas características específicas vislumbram potencialidades a sua utilização como material aditivo à fabricação de cerâmicas, como o tijolo modular de solo cimento. O tijolo de solo cimento também conhecido como ecológico ou modular, é aquele constituído pela mistura do solo, água e cimento. Como explanado por Cunha (2007), este tipo de tijolo é de baixo custo, fácil fabricação e reduz o impacto ao meio ambiente, já que não existe a queima no seu processo de produção, diferente de outros tipos de tijolos. De acordo com Cardoso et. al (2011), a utilização de pó de mármore nos tijolos reduz o custo, dado que o seu uso diminui o consumo de cimento ou de areia, além de minimizar os impactos ambientais devido a estes materiais serem extraídos da natureza. 1.1. JUSTIFICATIVA Na atualidade existem vários estudos onde são apresentados técnicas de criação de tijolos ecológicos. Trabalhos como o de Pontes e Stellin Jr (2005) e Santos et al. (2009) mostram que é importante implementar politicas que unam o aproveitamento racional dos recursos naturais e a utilização de novas tecnologias e que as empresas estão desenvolvendo 11 gradativamente inovações de modo que produtos e processos produtivos agridam menos o meio ambiente. De acordo com Santiago et al. (2012), o aproveitamento de resíduos de granito na fabricação de tijolos de solo-cimento pode configurar-se numa prática ecologicamente correta por contribuir no sentido de reduzir o volume de material descartado na natureza e a exploração dos recursos naturais, preservando o meio ambiente. Com o intuito de analisar as técnicas existentes para a confecção de tijolos ecológicos e apresentar uma nova perspectiva desse método, a proposta do trabalho busca aliar a preservação ambiental com a reutilização de resíduos industriais, confeccionando tijolos ecológicos com a substituição parcial de seus componentes,por resíduos sólidos encontrados em marmorarias (mármore e granito), viabilizando uma nova alternativa de utilização desse resíduo, antes mal despejado, a fim de potencializar as propriedades do tijolo de solo cimento prevista pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) 8492. 1.2. OBJETIVO GERAL O objetivo desse trabalho é avaliar a produção de tijolos de solo cimento, substituindo parcialmente um de seus compostos por resíduos oriundos de rochas ornamentais, com intuito de minimizar os impactos ambientais causados pelo resíduo e contribuindo para preservação ambiental. 1.2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS · Confeccionar tijolos ecológicos que assumam características compatíveis ou superiores às exigidas pela norma ABNT 8492, avaliando seu comportamento mecânico; · Descobrir o melhor traço para a produção desses tijolos com resíduos provenientes da marmoraria em substituição parcial do solo, por meio de traços testes nas proporções de 1:7, 1:4:3, 1:3:4 (cimento: solo: resíduo); · Conferir uma nova aplicação ao resíduo de mármore e granito, reduzindo o impacto no meio ambiente com a sua utilização. 12 2.0. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 2.1. ROCHAS ORNAMENTAIS Segundo Pacheco et. al (2009), as rochas são agregados sólidos formados por minerais com propriedades mineralógicas, químicas e estruturais definidas. São classificadas de acordo com sua formação em três tipos (magmática, sedimentar e metamórfica), obtendo diversas funcionalidades na construção civil. De acordo com Mattos (2002), uma rocha ornamental deve obedecer a requisitos básicos como beleza estética, ou seja, devem ser homogêneas, além de possuir características tecnológicas dentro de padrões admissíveis pelas normas técnicas. Essas rochas abrangem tipos litológicos que podem ser extraídos em forma de blocos ou placas. Dentre os tipos de rochas ornamentais encontram-se o granito, mármore, quartzito, ardósias, basalto, arenito, conglomerados e outros. O setor das rochas ornamentais vem crescendo nos últimos anos e o Brasil destaca-se mundialmente como um dos grandes produtores e exportadores. De acordo com dados de ABIROCHAS, as exportações brasileiras de rochas ornamentais e de revestimento somaram USD 379,16 milhões e 694.007,27 t no 1º quadrimestre de 2015. Em 2011 o Brasil foi classificado como o 4º maior produtor e 7º exportador mundial de rochas ornamentais, em volume físico; foi classificado também como 3º maior exportador de blocos de granito e de produtos de ardósia (ABIROCHAS, 2013b apud Ribeiro, 2013). Com o vasto numero de reservas de rochas ornamentais, não há como desconsiderar a quantidade de rejeitos produzidos durante o processo de produção e os possíveis impactos ambientais que esses resíduos podem causar à natureza. Para Menezes et. al (2002), o processo de reaproveitamento de resíduos, de maneira integral ou como coadjuvante em ramos industriais da construção civil, pode contribuir com a diversificação da oferta de matérias-primas para produção de componentes cerâmicos e reduzir os custos da construção civil no Brasil. O mármore e o granito são tipos de rochas ornamentais com grande aplicabilidade na área da construção civil. Segundo Pacheco et. al (2009), mármore é uma rocha metamórfica proveniente do calcário, formada a partir da transformação físico-química sofrida pelo calcário a altas temperaturas e pressão. Já granito, é uma rocha ígnea (magmática plutônica), resultado da solidificação do magma a grandes profundidades. 13 2.1.1. MÁRMORE, GRANITO E O MEIO AMBIENTE O tema de sustentável vem sendo discutido cada vez mais ao longo dos anos e, leis governamentais aliadas aos órgãos de fiscalização estão incorporando o pensamento sustentável, trazendo mudanças em relação aos possíveis impactos ambientais que poderiam ser evitados ou reduzidos através de ações ecológicas. Segundo a legislação ambiental, o gerador de resíduos é responsável por todo o ciclo de vida desse material: desde sua geração até a sua disposição final. Os custos relacionados com os resíduos são grandes e tendem a crescer. Este problema é uma realidade no setor industrial (COSTA, 2009). A indústria de produção de rochas ornamentais gera uma quantidade considerável de resíduos durante seu processo de fabricação e tais resíduos são remanejados ao meio ambiente de maneira inadequada, trazendo impactos negativos como desmatamento, contaminação dos lençóis freáticos, erosão do solo, poluição ambiental e, consequentemente, influenciando diretamente na qualidade de vida das pessoas. O processo de beneficiamento das rochas ornamentais gera grande volume de resíduos. Moura e Leite (2011) diz que o resíduo gerado pode ser oriundo da extração do bloco, da serragem para enquadrá-los nas dimensões padronizadas, do processo de corte e de polimento, além dos finos da lavra e do beneficiamento. Conforme explanado por Lima (2010), dentre as fases do processo de produção de rochas têm extração, desdobramento, polimento e acabamento. Durante a extração é gerado o resíduo de lavra, constituído de pedaços de rocha não aproveitados e rochas fissuradas. Nas serrarias ocorre a transformação dos blocos em chapas. Na serragem dos blocos o corte é realizado com teares por associar fatores como: maior flexibilidade, elevada produtividade, custos relativamente reduzidos, além de uma boa relação custo/beneficio do investimento inicial. Nesse processo, gera-se uma lama em forma de polpa abrasiva composta basicamente de água, granalha (usada como abrasivo que facilita a serragem), cal (utilizada para lubrificar e esfriar as lâminas de serragem, além de limpar os canais entre as chapas) e rocha moída. A última fase é a de corte e polimento que transforma a chapa de granito em mosaicos. Nesta etapa é feita a uniformização da superfície, polimento, lustração, corte e acabamento de maneira a se adequar com as especificações que o produto final requer. É nesta etapa que é 14 gerado um resíduo em pequena quantidade, o chamado aparas. Depois do acabamento, a rocha está pronta para comercialização. A figura 2.1 mostra o as fases do processo de beneficiamento do granito e os resíduos obtidos em cada etapa. Figura 2.1 – Fluxograma das etapas do beneficiamento do granito. Fonte: Lima (2010). Oliveira (2005 apud Lima, 2010) mostra que apesar da lama do granito ser considerada inerte e atóxica, sua geração indiscriminada e disposição inadequada geram para as empresas, incômodo e despesa, além de inúmeros impactos ao meio ambiente como: alteração das condições de drenagem do solo, poluição do ar, poluição visual, modificação e destruição da paisagem natural e danos à saúde humana, onde quando seca, a lama forma um pó que pode causar silicose, se inalada. A partir dessas informações, percebemos que é de suma importância o acompanhamento do destino dos resíduos de mármore e granito. Leis de controle ambiental que gerem as empresas devem melhor fiscaliza-las, e pesquisas que utilizem novas técnicas para a reutilização desses resíduos devem ser incentivadas, o que contribuirá para sustentabilidade no ramo da construção civil. Desse modo, uma alternativa para o reaproveitamento dos resíduos das rochas ornamentais é na confecção de tijolos de solo cimento. 2.1.2. MÁRMORE E GRANITO: VANTAGENS, DESVANTAGENS E SUA REUTILIZAÇÃO 15 A utilização da parte residual do mármore e granito na construção civil é uma alternativa viável para sanar os problemas de despejo inadequado ao ambiente. Esses resíduos, com uma ampla aplicabilidade, possuem pontosnegativos e positivos que os distinguem. Segundo Pacheco et. al (2009), as vantagens de ambos são possuírem excelente acabamento, possibilidade de utilização tanto no ambiente interno quanto no externo, além de ter uma grande variedade de cores e preços (quanto mais manchado, mais barato). Quando colocados no piso, indica-se impermeabilizá-los. Possuem uma longa vida útil. Entre as diferenças entre o granito e mármore temos que o granito possui baixa porosidade, resistência à compressão em torno de 131 MPa (mais resistente do que o mármore) e resistência à flexão em torno de 8 MPa (um pouco maior que a do mármore), são mais duros e resistentes a ataques químicos do que o mármore. Já mármore é um material que possui baixa dureza (resistência ao risco) comparada ao granito, perde o brilho com rapidez e apresenta grande porosidade, o que o torna mais suscetível a manchas e desgaste (PACHECO et. al, 2009). Destefani (2009 apud Ribeiro, 2013) mostra que pesquisas apontaram que os resíduos de rochas ornamentais podem ser utilizados: · Na produção de argamassa para a construção civil; · O resíduo do beneficiamento do granito pode ser incorporado na confecção de blocos e revestimentos cerâmicos; · O resíduo da serragem é aplicado em concreto asfáltico como fíler, preenchendo os espaços vazios do asfalto ou em substituição total ou parcial dos agregados minerais presentes na composição do asfalto; · Na fabricação de cimento Portland e; · Na produção de tijolos solo-cimento. De acordo com Gonçalves e Moura (2002), além de ser aproveitado como material de construção para produção de concretos, os estudos comprovam que os resíduos de serragem de granito (RSG) e resíduos de serragem de mármore e granito (RSMG) apresentam grande potencial de aproveitamento como argamassas de revestimento, aterros compactados e lajotas pré-moldadas para piso. A reutilização dos resíduos do granito e mármore minimiza os impactos na degradação do meio ambiente, contribuindo para o desenvolvimento sustentável, diminuindo a emissão e 16 transmissão de poluentes, reduzindo custos e utilização de matérias-primas não renováveis, além de melhorar as condições de vida da natureza e de nós que a habitamos. Neste trabalho, foram confeccionados tijolos de solo cimento com a utilização do resíduo fino do mármore e granito, a partir do processo de serragem, obtido em uma marmoraria localizada no município de Cruz das Almas, Bahia. 2.2. SOLO CIMENTO O solo é um dos materiais mais antigos utilizados pelo homem no processo construtivo. Grande (2003) diz que a aplicação do solo em construções é fruto da sua abundância, facilidade de obtenção e manuseio, além do baixo custo, o que permitiu o emprego de métodos construtivos ao longo dos anos, como adobes, paredes monolíticas e tijolos prensados. Segundo Castro (2008, apud Lima, 2010) o solo cimento é definido como o produto resultante da cura da mistura íntima compactada de solo, cimento Portland e água, em proporções estabelecidas através de dosagem e executada conforme prevista na norma ABNT NBR 12253. De acordo com Bauer (1994), vários fatores podem influenciar nas características do produto final do solo cimento, dentre eles a dosagem do cimento, natureza do solo, teor de umidade e compactação ou prensagem. Já a coesão do solo cimento é determinada pela constituição do cimento, sua finura, quantidade de água e a temperatura ambiente. Ribeiro (2013) mostra que o solo cimento é conhecido por apresentar boas características como a resistência à compressão, durabilidade e impermeabilidade, baixa retração volumétrica, quando submetido à cura adequada. 2.2.1. COMPOSIÇÃO DO SOLO CIMENTO De acordo com Lima (2010), o solo cimento é constituído principalmente por água, cimento e solo e a incorporação materiais alternativos como resíduos na sua fabricação, agrega valor ambiental ao material. A quantidade de materiais (solo, cimento e água) a serem misturadas é conhecida como traço, podendo ser expresso em unidade de massa. A relação entre os traços deve produzir tijolos de solo cimento com qualidade satisfatória após os primeiros sete dias de cura. 17 Em suma, os principais componentes do solo cimento são: · Água: O Brasil é um país privilegiado em relação às reservas hídricas e o consumo da água de forma irracional pode causar graves prejuízos ao meio ambiente e seres vivos. As impurezas que podem aparecer na água de mistura podem ser agressivas ao cimento (como sulfatos e matéria orgânica), segundo Bauer (1994). Assim, a água utilizada no solo cimento não deve conter impurezas para não comprometer as propriedades dos outros materiais. · Cimento: O cimento portland é um pó fino com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece sob ação da água. Este é composto de clínquer e de adições. O clínquer é o principal componente e está presente em todos os tipos de cimento portland. As adições podem variar de um tipo de cimento para outro e são principalmente elas que definem os diferentes tipos de cimento (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND, 2002). Segundo Ribeiro (2013), os vários tipos de cimento são classificados no Brasil pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) onde são nomeados pela sigla CP seguidos de um número romano de I a V de acordo com sua composição. Pode também ser adicionada na sua classificação a resistência mínima à compressão em MPa por valores iguais a 25, 32 e 40 alcançado após um período de cura de 28 dias. A tabela 2.1 a seguir, mostra o tipo e a composição do cimento Portland. 18 Tabela 2.1 – Tipo e composição do Cimento Portland. Fonte: Itambé – Cimento e Concreto apud Bugalho (2000). Como explanado por Grande (2003), o conhecimento dos processos e produtos formados pela hidratação do cimento é de suma importância para o uso prático do cimento Portland, já que as reações químicas que ocorrem simultaneamente e o representam, interferem uma nas outras. O comportamento da hidratação (velocidade, distribuição e formação dos produtos hidratados), é função do tamanho dos grãos do cimento (área específica), temperatura, quantidade de água disponível e procedimentos de mistura. · Solo: Ferreira et al. (2008, apud Ribeiro, 2013) afirma que praticamente todos os solos podem ser estabilizados com cimento e usados para a produção de solo-cimento, contudo, os mais utilizados são os que precisam de baixos teores de cimento para a sua estabilização, do ponto de vista econômico. De acordo com Grande (2003), o conhecimento do perfil do solo e de sua subdivisão em horizontes A (solo superficial), B (subsolo) e C (material de origem residual), permite algumas observações relevantes no uso prático do solo cimento, quanto ao emprego dos solos provenientes desses perfis. Ribeiro (2013) afirma que no horizonte C encontram-se os solos com as melhores características para o emprego no solo cimento por serem arenosos e de 19 destorroamento fácil apesar da possibilidade de conter partículas friáveis, onde exige um estudo de dosagem ideal antes de sua utilização. 2.3. TIJOLO DE SOLO CIMENTO O tijolo de solo cimento consiste em utilizar uma mistura de cimento, solo e água no traço de 1:10 e a água deve ser colocada até a mistura atingir a consistência ideal. Por não necessitar de queima na sua fabricação e utilizar pouca água em sua cura, o impacto ao meio ambiente é reduzido, e sua fabricação se torna possível em qualquer lugar que possua omaquinário adequado, inclusive no próprio canteiro. (CUNHA, 2007). Segundo Santos et al. (2009), a confecção do tijolo de solo cimento trata-se de uma técnica revolucionária por ser uma maneira inteligente de construir, rápida, ecológica, sendo absolutamente resistente a todos os padrões exigidos pelas Normas Técnicas. Além disso, esse tipo de tijolo possui características que proporcionam qualidade, solidez, beleza, e economia no custo total da obra. Segundo Pisani (2005, apud Morais et. al, 2014) são encontrados diversos tamanhos e modelos de tijolos ecológicos, sendo estes, escolhidos de acordo com o projeto, mão de obra, materiais e equipamentos locais, além de outras condicionantes específicas. E para o trabalho com tijolos de dimensões diferentes, utiliza-se proporções de dosagens diferentes e prensagem ou moldagem mais cuidadosa, para que as faces externas do elemento de alvenaria possuam textura e resistência superiores. O trabalho de Santos et al. (2009) traz dados onde o milheiro de tijolo com resíduo de concreto é vendido por R$ 490,00 e que para realizar a construção de uma casa de aproximadamente 180 metros quadrados são usados em média vinte mil tijolos. Assim, no final da construção há uma economia de 30 a 50% e a redução do uso de massa para o assentamento de tijolos é de até 70%. 2.3.1. FABRICAÇÃO DOS TIJOLOS As etapas do processo para a confecção dos tijolos de solo cimento, segundo Grande (2003) são: · Preparação do solo: onde o solo é destorroado e peneirado; 20 · Preparo da mistura: o cimento é adicionado ao solo e realiza-se uma homogeneização e mistura dos materiais secos. Em seguida, adiciona-se água e mistura ao material até obter um ponto uniforme de umidade em toda a massa; · Moldagem dos tijolos: pode ser realizada em prensas manuais, hidráulicas ou mecânicas. É nessa etapa que ocorre a prensagem, fundamental para o empacotamento dos grãos de solo; · Cura: tempo no qual os tijolos adquirem resistência mecânica. Durante os sete primeiros dias e após 6 horas de moldados, os tijolos devem ser mantidos úmidos por meio de molhagens sucessivas. Bauer (1994) diz que a cura deve ser realizada com as peças separadas, postas em uma superfície horizontal, ao abrigo do Sol e chuva. O processo de cura do tijolo de solo cimento tem finalidade de evitar que a água de amassamento e hidratação do cimento, que fica localizada na superfície do tijolo, se dissipe; manter um controle da temperatura do material até que o mesmo alcance o nível de resistência desejado e fornecer mais água durante as reações de hidratação quando necessário (RIBEIRO, 2013). 2.3.2. VANTAGENS E DESVANTAGENS Conforme explanado por Grande (2003) e Santos et al. (2009), entre as vantagens dos tijolos de solo cimento em relação aos tijolos comuns temos: · Apresenta maior resistência mecânica; · Seu sistema de encaixe auxilia a orientação no assentamento, mantendo as juntas regulares o que evitam o surgimento de trincas e fissuras; · Seu emprego reduz o peso da construção, pois necessita de uma menor quantidade de material para assentamento e revestimento; · Não passa pelo processo de queima; · Pode ser utilizado o próprio tijolo a vista, ficando com bom acabamento por conta das suas medidas e texturas regulares; · Seus furos, além de promoverem conforto termo acústico, também formam condutores para redes hidráulica e elétrica, evitando a quebra de paredes, além de permitirem o embutimento fácil e rápido das colunas de sustentação. 21 Dentre as desvantagens, Morais et. al (2014) mostra que a implantação massiva do tijolo de solo cimento no mercado é inviável por conta da grande demanda existente, e pelo fato da produção do tijolo ecológico, em comparação a do tijolo convencional (cerâmico), não conseguir, atualmente, suprir a demanda massiva da Construção Civil. Além disso, é necessário um estudo do tipo de solo e teor de cimento a ser utilizado para atender as normas técnicas. 2.3.3. INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS AOS TIJOLOS Segundo Santos et al. (2009), ensaios realizados em laboratório com amostras de tijolos confeccionados com 0%, 20%, 40% e 60% de resíduos e porcentagens de 6, 8 e 10% de cimentos, levaram Souza, Segantini e Pereira a concluir que os tijolos que possuíam resíduos na sua composição, mesmo com menos cimento, eram mais resistentes e de melhor qualidade que os que não possuíam resíduos. Ribeiro (2013) traz exemplos de estudos com a adição de resíduos na fabricação de tijolos de solo cimento e seus resultados, dentre eles, temos os trabalhos de Miranda (2007), Mota et al. (2010) e Lima et al. (2010) a seguir: Miranda (2007) estudou a viabilidade técnica da aplicação de resíduo de beneficiamento de mármore e granito em tijolos de solo cimento, com a finalidade de melhorar o desempenho do material, incorporando 5 %, 10 % e 15% de cimento e 0 %, 10 %, 15 % e 30 % de resíduo. Concluiu que, a adição do resíduo proveniente de beneficiamento de mármore e granito, possibilitou condições técnicas favoráveis para se produzir tijolos prensados de solo-cimento com qualidade e redução no consumo de cimento. Mota et al. (2010) que avaliou o potencial do uso de resíduos de granito na produção de tijolos de solo cimento. Foi estabelecido o traço 1:9, subdividindo-o em 4 traços: 1:7:2, 1:6:3, 1:5:4 e 1:4,5:4,5 (Cimento, solo e resíduo).O traço 1:6:3, do ponto de vista econômico, obteve o melhor resultado para o fator água/cimento 0,72 porque utilizou menor quantidade de água e manteve seu nível de absorção de água abaixo de 20 %. Lima et al. (2010) pesquisou a durabilidade de tijolos ecológicos de solo cimento incorporados com resíduo de granito e estabeleceu o traço de 1:9 relacionados com a quantidade de cimento/solo incorporados com 30 %, 40 % e 50 % de resíduo de granito. Ele concluiu que o resíduo de granito ao ser incorporado no tijolo solo-cimento evidenciou o 22 aumento na absorção de água e na perda de massa e variação de volume do tijolo à medida que o teor do resíduo foi aumentado. Concluíram também que os tijolos com 50 % de resíduo apresentaram maior perda da resistência após passar por ciclos de envelhecimento. Portanto, como constatado nas pesquisas, a adição de resíduos na confecção dos tijolos, trazem resultados satisfatórios aos exigidos, além de reduzir os impactos ao meio ambiente. 23 3.0. MATERIAL E MÉTODOS 3.1. MATERIAL E EQUIPAMENTOS UTILIZADOS 3.1.1. MATERIAL Para os procedimentos experimentais, utilizou-se: · Água; · Cimento Portland (CPII E-32); · Resíduo da marmoraria; · Solo. Utilizou-se a água potável do município de Cruz das Almas, Bahia, o Cimento Portland composto tipo CP II E-32 (Figura 3.1) por possuir características satisfatórias para a fabricação do tijolo de solo cimento, além de ser facilmente encontrado no mercado. Figura 3.1 – Cimento Portland CPII-E-32. Fonte: Autor, 2015. O resíduo de granito e mármore foi obtido em uma marmoraria localizada no município de Cruz das Almas, Bahia. A marmoraria não trabalha com os processos de 24 beneficiamento a úmido, assim o resíduo utilizado é formado por partículas sólidas e finas a partir da serragem do mármore e granito (Figura 3.2). Figura 3.2 – Resíduo de mármore e granito. Fonte: Autor, 2015. Utilizou-se também o solo (classificado arenoso, após o ensaio) retirado do terreno da UniversidadeFederal do Recôncavo da Bahia, no campus localizado no município de Cruz das Almas. Este solo primeiramente passou pelo processo de destorramento e peneiramento (Figura 3.3), para depois ser usado na confecção dos tijolos. 25 Figura 3.3 – Peneiramento do solo. Fonte: Autor, 2015. 3.1.2. EQUIPAMENTOS Os equipamentos utilizados para a realização do experimento foram: · Betoneira; · Balança Marte capacidade 4200g ± 0,01g; · Balança Toledo capacidade 15 kg ± 5g; · Estufa elétrica; · Maquita; · Máquina Universal Time Group INC, capacidade máxima de 200KN; · Paquímetro digital; · Peneira n° 200 (#200) (0,075 mm); · Prensa manual mecânica EMIC (300 KN); 3.2. MÉTODOS 3.2.1. ANÁLISE DO SOLO O conhecimento do perfil do solo e consequentemente do emprego adequado é necessário para obter um bom resultado do trabalho, assim, pela gama de variedade de solos, 26 uma análise da qualidade de solo a ser utilizado se torna importante. Então, para obtenção da porcentagem de solo adequado para a fabricação dos tijolos, foi colocada na estufa elétrica a uma temperatura de 110 °C, uma amostra do solo de 150 g pesada na balança Marte que possui capacidade máxima de 5 Kg ± 0,01 g, durante 24h para que o solo perca umidade. Após a secagem do solo, pesou-se na mesma balança, 100 g de solo. Esta nova amostra foi peneirada em uma peneira N°200 (0,075 mm) e lavada, para a eliminação das partículas finas. O material retido na peneira N°200 foi levado à estufa elétrica para secar a 110 °C por 24h. A massa seca do solo foi pesada e obteve-se a porcentagem de areia de 61%, com 39% passante na peneira N°200 (0,075 mm), obedecendo às características previstas pela Norma ABNT 10833 (2012) onde diz que o solo deve conter uma porcentagem de 60 % a 80 % de areia para ser considerado satisfatório para a produção de tijolos de solo cimento. O solo com tal característica é conhecido como arenoso. A figura 3.4 mostra o processo em que a amostra do solo está sendo peneirada e lavada. Figura 3.4 - Amostra de solo peneirada e lavada. Fonte: Autor, 2015. 3.2.2. DEFINIÇÃO DO TRAÇO Consiste na determinação das medidas adotadas para os traços, ou seja, nas dosagens mássicas dos materiais a serem utilizados na confecção dos tijolos. Estipulou-se para serem estudados o traço T0 com proporção 1:7 (cimento:solo), o chamado traço branco, sem adição 27 de resíduo, como referência, subdividindo-o em outros dois traços, T1 e T2, de proporções respectivamente 1:4:3 e 1:3:4 (cimento:solo:resíduo). Para a definição dos traços com adição do resíduo de mármore e granito foi calculado previamente uma proporção mássica para conhecer a dosagem dos materiais a serem utilizados, tendo por base, um total de 10 tijolos por traço necessário para a realização dos ensaios. A quantidade de água foi determinada pelo ponto de umidade ideal para a massa total de solo cimento. A Tabela 3.1 mostra as proporções mássicas que compõem cada traço. Nesta etapa utilizou-se a balança Toledo com capacidade máxima de 15 Kg ± 5 g para obtenção da composição dos traços. Tabela 3.1 – Proporções mássicas dos traços. TRAÇO COMPOSIÇÃO CIMENTO (Kg) SOLO (Kg) RESÍDUO (Kg) ÁGUA (Kg) T0 5,7 40 - 2,6 T1 5,7 22,9 17,1 5,5 T2 5,7 17,1 22,9 6,5 Fonte: Autor, 2015. 3.2.3. MISTURA, MOLDAGEM E CURA DOS TIJOLOS Primeiro, adicionou-se o cimento e o resíduo ao solo (destorroado e peneirado), misturando-os em uma betoneira até a homogeneização dos materiais (Figura 3.5). Colocou- se água aos poucos até a obtenção da umidade ideal da mistura para o trabalho. Essa umidade ideal é comprovada pelo simples teste do esfarelamento do bolo, que consiste em formar um bolo compacto (com a amostra molhada) com um punhado da mistura, apertando este entre os dedos e a palma da mão, o que deverá deixar a marca do relevo dos dedos. Depois, deve-se deixar o bolo cair de uma altura aproximada de um metro, sobre uma superfície dura. Após o impacto, o bolo deverá esfarela-se. Se a mistura estiver com excesso de umidade, o bolo não desmanchará com o impacto. 28 Figura 3.5 – Mistura homogeneizada. Fonte: Autor, 2015. No processo de moldagem, a mistura foi colocada numa prensa manual mecânica de marca EMIC, para molde e prensagem (Figura 3.6). Os tijolos foram retirados da prensa e colocados numa superfície plana para aguardar o tempo de cura. Figura 3.6 – Tijolo moldado e prensado. Fonte: Autor, 2015. 29 O tempo de cura foi de 28 dias e durante os sete primeiros dias foram mantidos úmidos para garantir a cura necessária. A Figura 3.7 mostra o processo de cura dos tijolos. Figura 3.7 – Cura dos tijolos. Fonte: Autor, 2015. O procedimento de confecção dos tijolos ecológicos seguiram as exigências da Norma ABNT 10833 (2012). 3.2.4. ENSAIOS EM TIJOLOS DE SOLO CIMENTO A realização dos ensaios seguiram as especificações da Norma ABNT NBR 8492 (2012). Estes foram concretizados após os 28 dias de cura e as etapas dos ensaios seguiram da análise dimensional dos tijolos e ensaio de determinação da resistência à compressão simples e de absorção de água. 3.2.4.1. ANÁLISE DIMENSIONAL Para o dimensionamento dos tijolos utilizou-se um paquímetro digital onde se executou para cada corpo de prova pelo menos três determinações em pontos distintos de cada face, realizadas uma em cada extremidade e uma no meio do corpo de prova. Com a coleta 30 dos dados da análise dimensional para todos os corpos de prova, fez-se uma média com os valores obtidos. A figura 3.8 mostra o dimensionamento em uma das faces do tijolo. Figura 3.8 – Análise dimensional. Fonte: Autor, 2015. 3.2.4.2. ENSAIO À COMPRESSÃO SIMPLES Para a execução deste ensaio, foram separados de cada amostra sete corpos de prova que foram cortados ao meio, perpendicular à maior dimensão, com uma maquita. As metades obtidas foram superpostas e ligadas com uma camada fina (com 2 mm a 3 mm de espessura) de cimento (Figura 3.9). Logo após, aguardou-se aproximadamente 12h para a etapa de identificação e imersão dos tijolos que foram imersos em água por no mínimo 6h (Figura 3.10). 31 Figura 3.9 – Tijolos cortados ao meio. Fonte: Autor, 2015. Figura 3.10 – Imersão em água dos tijolos. Fonte: Autor, 2015. Os corpos de prova foram retirados da água logo antes do ensaio e enxutos superficialmente. Determinaram-se as dimensões destes corpos e estes foram colocados diretamente sobre o prato inferior da máquina, centralizados (Figura 3.11). A máquina de 32 compressão usada foi a Time Group INC com capacidade máxima de 200KN, que aplicou carga gradativamente até a ruptura dos tijolos. A figura 3.12 mostra o rompimento do corpo de prova após a realização do ensaio de compressão simples. Figura 3.11 – Posicionamento do corpo de prova na máquina de compressão. Fonte: Autor, 2015. Figura 3.12 – Corpo de prova rompido após ensaio. Fonte: Autor, 2015. 33 A resistência à compressão simples dos tijolos foi obtida dividindo-se a carga máxima, em newtons (N), observada durante o ensaio, pela área de face do trabalho, em milímetros ao quadrado (mm²), conforme a expressão: !" = # $ Onde: !" – Resistência à compressão simples, em MPa; F – Carga de ruptura do corpo de prova, em N;S – Área de aplicação da carga, em mm². 3.2.4.3. ENSAIO DE ABSORÇÃO DE ÁGUA Para este ensaio, foram utilizados os três corpos de prova restantes de cada amostra. Assim, com a secagem na estufa desses tijolos a uma temperatura entre 105 °C e 110 °C obteve-se a massa %& do corpo de prova seco, expresso em gramas (g). Após atingirem a temperatura ambiente, eles foram imersos em água por 24h (Figura 3.13). Logo depois foram enxutos superficialmente e pesados (Figura 3.14), obtendo-se a massa do corpo de prova saturado %' em gramas (g). Figura 3.13 – Corpos de prova imersos em água. Fonte: Autor, 2015. 34 Figura 3.14 – Massa do corpo de prova saturado. Fonte: Autor, 2015. A equação correspondente valor de absorção de água é dado por: ( = %' )%& %& *100 Onde: A – Absorção de água, expressa em porcentagem (%); %& – Massa do corpo de prova seco em estufa, em gramas (g); %' – Massa do corpo de prova saturado, em gramas (g). 35 4.0. RESULTADOS E DISCURSSÕES 4.1. ANÁLISE DIMENSIONAL Os valores correspondentes à análise dimensional de cada traço (T0, T1 e T2 com proporções respectivas 1:7, 1:4:3 e 1:3:4) estão apresentados na Tabela 4.1 e os respectivos desvios padrões na Tabela 4.2. Os tijolos foram produzidos atendendo as dimensões de 75 mm de altura, 250 mm de comprimento e 125 mm de largura, atendendo a tolerância de discrepância de ± 3 mm aceitos pela Norma ABNT 8491 (2012). Tabela 4.1 – Análise dimensional dos tijolos. TRAÇO DIMENSÕES ALTURA (mm) COMPRIMENTO (mm) LARGURA (mm) T0 75,18 250,02 126,82 T1 76,53 250,75 127,54 T2 77,18 251,06 127,57 Fonte: Autor, 2016. Tabela 4.2 – Desvio padrão dos tijolos. DIMENSÕES DESVIO PADRÃO (mm) ALTURA 1,020212396 COMPRIMENTO 0,533947563 LARGURA 0,424617475 Fonte: Autor, 2016. 4.2. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Os valores da resistência à compressão simples durante 28 dias de cura encontrados individualmente podem ser observados na Figura 4.1, e os valores médios no Figura 4.2. 36 Figura 4.1 - Valores individuais da resistência à compressão simples aos 28 dias. Fonte: Autor, 2016. Figura 4.2 - Valores médios da resistência à compressão simples aos 28 dias de cura. Fonte: Autor, 2016. Segundo a Norma ABNT 8491 (2012), a amostra ensaiada deve apresentar valor da resistência média dos tijolos de solo-cimento igual ou superior a 2,0 MPa aos 28 dias, porém os valores individuais da resistência não podem ser inferiores a 1,7 MPa. 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 T0 T1 T2 R e si st ê n ci a à co m p re ss ão s im p le s( M P a) Traço Resistência à Compressão Simples Tijolo A Tijolo B Tijolo C Tijolo D Tijolo E Tijolo F Tijolo G 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 T0 T1 T2 R e si st ê n ci a à co m p re ss ão s im p le s (M P a) Resistência à Compressão Simples Média 37 Na análise da resistência em função do tempo de cura dos corpos de prova, observou- se uma redução no índice de resistência à medida que aumentava a quantidade do resíduo, assim verificou-se que os valores obtidos não atingiram os valores mínimos aos estimados pela norma. Comparando com o trabalho de Maciel (2015) que utiliza os traços T0, T1 e T2, com proporções respectivas 1:7, 1:6:1, 1:5:2 (cimento: solo: resíduo) e como resíduo o mármore e granito na produção dos tijolos, os dados do teste de resistência podem ser confirmados, mostrando que o resultado da resistência média obteve maior valor no traço T1 (1:6:1) do que no T2 (1:5:2) o qual possui menos resíduo em sua composição, porém, nenhum dos traços estudados atingiram o valor mínimo previsto na norma. Este dado evidencia que quanto menor a quantidade de resíduo, maior a resistência à compressão simples. 4.3. ABSORÇÃO DE ÁGUA Estão apresentados na Figura 4.3 e Figura 4.4 os valores individuais e médios, respectivamente, do teste de absorção de água a partir de cada traço. Figura 4.3 - Valores individuais do ensaio de absorção de água. Fonte: Autor, 2016. 0 5 10 15 20 25 T0 T1 T2 P o rc e n ta ge m d e a b so rç ão d e á gu a (% ) Traço Absorção de Água Tijolo H Tijolo I Tijolo J 38 Figura 4.4 - Valores médios do ensaio de absorção de água. Fonte: Autor, 2016. A NBR 8491 (ABNT, 2012) determina que a amostra ensaiada não deve obter a média dos valores maior que 20 %, nem valores individuais superiores a 22%. Avaliando os resultados do ensaio, notou-se que os valores obtidos não excedem os valores exigidos pela norma. Os valores de absorção da água por imersão dos corpos de prova desse ensaio foram maiores quando se aumentava a quantidade de resíduo e segundo Maciel (2015), este fato pôde ser observado na etapa de produção da massa de solo cimento, onde com a quantidade maior do resíduo, houve a necessidade da quantidade água também maior para obtenção do melhor ponto de umidade, e consequentemente, comprovou-se no ensaio de absorção de água, onde o aumento da inserção de resíduo de mármore e granito aumentou os valores de absorção de água. De acordo com o autor supracitado, o resíduo de mármore e granito é composto por partículas finas e estas por micro poros, as quais ao serem adicionadas na massa de solo cimento proporcionaram a este, uma maior porosidade e uma maior absorção de água. 0 5 10 15 20 25 T0 T1 T2 P o rc e n ta ge m d e a b so rç ão d e á gu a (% ) Traço Absorção de Água Média 39 5.0. CONCLUSÕES Com base nos resultados encontrados no presente trabalho pode-se concluir: · No ensaio de resistência à compressão simples, não ocorreu o aumento da resistência à compressão com a inserção do resíduo nos tijolos. · O teste de absorção de água obteve valores satisfatórios, onde com o aumento da quantidade do resíduo, a porcentagem de absorção de água aumentou. 40 6.0. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Associação Brasileira de Normas Técnicas (2012). Tijolos de Solo cimento-Análise dimensional, determinação da resistência à compressão e da absorção de água- Método de ensaio. ABNT. NBR- 8492.4p. Rio de Janeiro, RJ. Associação Brasileira de Normas Técnicas (2012). Tijolos de Solo cimento- Requisito. ABNT. NBR- 8491.5p. Rio de Janeiro, RJ. Associação Brasileira de Normas técnicas (2012). Fabricação de tijolo e bloco de solo- cimento com utilização de prensa manual ou hidráulica – Procedimento. ABNT-10833.3p.Rio de Janeiro, RJ. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND (ABCP). 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