Relatório de Iniciação Científica - Argamassa Estabilizada com Resíduo de Beneficiamento de Rochas Ornamentais

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Universidade Federal do Espírito Santo
Programa Institucional de Iniciação Científica 
Relatório Final de Pesquisa
Engenharias
Avaliação do desempenho de argamassa estabilizada com resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais
	
Identificação:
Engenharias
		Engenharia Civil
Avaliação do comportamento reológico de misturas de alto desempenho à base de cimento Portland
Professor Ronaldo Pilar
Bianca de Freitas Franca
Resumo: Nos últimos anos, com o surgimento de novas tecnologias nas construções, a demanda por mais velocidade e dinamização da produção tem aumentado. Dessa forma, as argamassas convencionais nem sempre podem ser consideradas a opção mais viável técnica e financeiramente, uma vez que podem haver dificuldades para seu manuseio e conservação de suas propriedades dentro de prazos maiores. Essa problemática deu espaço ao surgimento de novas maneiras de trabalhar com argamassa, entre elas as argamassas estabilizadas. Neste estudo foi proposta a estabilização da argamassa a partir da combinação de um aditivo incorporador de ar e um aditivo estabilizador de hidratação, e buscou-se dosar a porcentagem em massa de areia a ser substituída por Resíduo de Beneficiamento de Rochas Ornamentais (RBRO), a fim de que sejam mantidas as propriedades em estado fresco e endurecido nos padrões adequados para sua aplicação em assentamento e/ou revestimento.
Palavras chave: Argamassa. Estabilizador de Hidratação. Incorporador de Ar. Resíduo.
1 – Introdução
A tecnologia está cada vez mais presente nas pesquisas das grandes universidades e no mercado como um todo, sendo esta uma grande aliada no ramo das engenharias. No mercado da construção civil, as inovações nas tecnologias da construção podem promover melhorias significativas no que diz respeito ao tempo de entrega e à qualidade do produto final. Exemplo dessas inovações são as argamassas estabilizadas. A argamassa estabilizada pode ser conceituada segundo Marcondes (2009):
Uma argamassa úmida que vem pronta para o uso, podendo ser utilizada nas seguintes aplicações: assentamento; chapisco; rebocos e emboços de interiores e exteriores; regularização de pisos; sacadas, soleiras e marquises; rejunte de telhas; enchimento de tubulações; impermeabilização de locais inundáveis. Normalmente, ela é composta por aglomerantes (cimento e/ou cal), areia, água e aditivos que a mantêm trabalhável, sem prejudicar suas propriedades no estado endurecido. 
Se comparada com as argamassas convencionais misturadas em canteiro, a argamassa estabilizada pode apresentar algumas vantagens, tais como: elimina estoque e o manuseio das matérias-primas, diminui o desperdício de material, evita o tempo de espera e a mão-de-obra para preparação da argamassa, aumenta a produtividade e a racionalização da mão-de-obra, melhor homogeneidade, menor taxa de permeabilidade dentre outros. Uma desvantagem a ser considerada é que deve haver um rígido controle e gerenciamento acerca do uso da argamassa (NETO, 2018).
Entre os possíveis materiais para utilização em inovações em argamassas, temos o resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais. Este resíduo possui destaque principalmente no estado do Espírito Santo, grande produtor de rochas ornamentais, principal estado exportador brasileiro, respondendo por US$791,3 milhões das exportações, o equivalente a 79,37% do total de faturamento do país em 2018 (Sindirochas, 2019). Nas fases de polimento e corte das rochas é obtida a lama abrasiva, resultado do emprego de água durante os processos juntamente ao pó. Como o estado do Espírito Santo responde por cerca de 75% da produção de rochas ornamentais no Brasil, há que se ter uma grande preocupação com a lama abrasiva gerada, pois a quantidade é extremamente significativa e na realidade ainda não se tem um estudo detalhado de sua composição e de todos os impactos que a mesma pode causar quando lançada diretamente no meio ambiente (SILVA, 2011). Desta forma, o emprego do resíduo para otimização da argamassa para revestimentos e/ou assentamentos torna-se uma possibilidade de solução para os problemas econômicos, logísticos e ambientais das mineradoras, como a estocagem do resíduo em grande escala e seu descarte correto na mesma proporção, aliados ao desconhecimento de sua composição exata e os possíveis perigos que pode oferecer.
Existem poucas pesquisas atualmente que demonstram resultados efetivos e conhecimento sobre o comportamento e viabilidade das argamassas estabilizadas. São necessários estudos mais aprofundados acerca da viabilidade técnica e econômica, diante de tão pouco conhecimento. 
2 – Objetivos
O presente trabalho tem como objetivo analisar a dosagem de argamassas estabilizadas com resíduo de polimento de rocha ornamental, visando desenvolver um traço que apresente propriedades, no estado fresco e endurecido, adequadas para o uso em assentamento e/ou revestimento. Este projeto contribuirá para a difusão de conhecimentos acerca da composição, do comportamento e da viabilidade de uso da argamassa estabilizada, um material novo no cenário da construção, através da verificação do seu desempenho, evidenciando o interesse acadêmico e da indústria da construção civil.
3 – Materiais
Os agregados miúdo escolhidos para realização do projeto foram uma areia quartzosa de jazida, original do município de Linhares, no Espírito Santo, e o resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais. Os resultados dos ensaios estão dispostos na Tabela 1: 
Tabela 1. Resultados dos ensaios de caracterização da areia
	Módulo de Finura
	1,90
	Dimensão máxima característica (mm)
	2,40
	Teor de material pulverulento (%)
	10,69
	Massa específica aparente (g/cm3)
	2,65
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Foram realizados ensaios de caracterização – Determinação da composição granulométrica (NBR NM 248), determinação do material fino que passa através da peneira 75, por lavagem (NBR NM 46), determinação da massa específica e massa específica aparente (NBR NM 52) - dos agregados componentes das misturas de argamassa.
O cimento utilizado no estudo foi o CP III 40. As características e propriedades do material foram fornecidas pelo fabricante, e estão apresentadas na Tabela 2:
Tabela 2. Propriedades físicas e químicas do cimento fornecidas pelo fabricante.
	Blaine (cm²/g) 
	3926,25
	Massa específica aparente (g/cm³)
	 2,95
	Início de pega (min)
	203
	Fim de pega (min)
	265
	Resistência - 1 dia (MPa)
	5,5
	Resistência - 3 dias (MPa)
	15,95
	Resistência - 7 dias (MPa) 
	27,6
	Resistência - 28 dias (MPa)
	47,15
	SiO2 (%)
	 31,71
	Al2O3 (%
	 8,7675
	Fe2O3 (%)
	 1,6675
	CaO (%)
	50,5525
	MgO (%) 
	 4,8675
	SO3 (%)
	 2,33
	K2O (%)
	0,3725
	PF 500°C (%) 
	0,6575
	C3A (Teórico) (%)
	 2,35
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Foram utilizados dois aditivos, um incorporador de ar e um estabilizador de hidratação. Ambos foram fabricados pela GCP applied Technologies. O aditivo incorporador de ar se trata do TEC NOL, do lote DH04-06L, enquanto o estabilizador de hidratação se trata do ECO TEC MIX, do lote DH04-04L. As propriedades dos aditivos estão dispostas na Tabela 3: 
Tabela 3. Propriedades dos aditivos utilizados. 
	Propriedade
	Incorporador de Ar
	Estabilizador de Hidratação
	pH (23°C)
	10 - 12
	8 - 11
	Densidade 23°C (g/cm³)
	1.00 - 1.04
	1.16 - 1.20
	Teor de sólidos (%)
	4.0 - 6.0
	38.0 - 42.0 
Fonte: Produção da própria autora (2019).
4 – Metodologia
A partir de ensaios realizados previamente com argamassas com diferentes teores de ambos os aditivos em questão, ficou estabelecido o valor fixo de 0,3% de aditivo incorporador de ar e de 20% da massa de areia substituída pelo resíduo de beneficiamento de rochas ornamentais. Os novos testes foram iniciados acompanhando a variação do teor de estabilizador de hidratação. Foi produzida uma argamassa referência, isto é, com 0,3% de aditivo incorporador de ar e 0% de aditivo estabilizador de hidratação. Além desta, foram produzidas outras duas argamassas com 0,3% e 0,6% de aditivo estabilizador de hidratação. Com as argamassas obtidas,foram realizados os ensaios descritos na Tabela 4:
Tabela 4. Ensaios realizados com as amostras de argamassas
	Ensaio
	Método de ensaio
	Determinação do índice de consistência
	ABNT NBR 13276
	Determinação da retenção de água
	ABNT NBR 13277
	Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado
	ABNT NBR 13278
	Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão axial
	ABNT NBR 13279
Fonte: Produção da própria autora (2019).
As três amostras de argamassa (referência, 0,3% e 0,6%) foram submetidas aos ensaios de índice de consistência (NBR 13276), retenção de água (NBR 13277) e determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado (NBR 13278) com 0h. Com 8h e 24h, foram realizados ensaios somente com as amostras de 0,3% e 0,6% de estabilizador de hidratação. Com 32h, somente a amostra com 0,6% de estabilizador de hidratação foi submetida aos ensaios. Após a realização de cada bateria de ensaios (exceto a com 8h) foram moldados corpos de prova prismáticos. Estes prismas foram submetidos aos ensaios de determinação da resistência à tração na flexão e determinação da resistência à compressão axial aos 28 dias de idade, conforme a NBR 13279.
5 – Resultados
Os resultados dos ensaios de índice de consistência (NBR 13276), retenção de água (NBR 13277) e determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado (NBR 13278) com 0h estão dispostos na Tabela 5:
Tabela 5. Resultados dos ensaios realizados com 0h
	Amostra
	Flow Table
(mm)
	Massa Específica
(kg/dm3)
	Ar incorporado
(%)
	Retenção de água
(%)
	Referência
	281,5
	2,03
	5,22
	89,46
	0,3% E.H.
	297
	2,06
	3,65
	88,65
	0,6% E.H.
	324
	2,08
	3,08
	88,84
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Os resultados dos ensaios de índice de consistência (NBR 13276), retenção de água (NBR 13277) e determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado (NBR 13278) com 8h estão dispostos na Tabela 6:
Tabela 6. Resultados dos ensaios realizados com 8h
	Amostra
	Flow Table
(mm)
	Massa Específica
(kg/dm3)
	Ar incorporado
(%)
	Retenção de água
(%)
	0,3% E.H.
	285
	2,08
	2,87
	88,12
	0,6% E.H.
	325
	2,08
	2,66
	89,87
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Os resultados dos ensaios de índice de consistência (NBR 13276), retenção de água (NBR 13277) e determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado (NBR 13278) com 24h estão dispostos na Tabela 7:
Tabela 7. Resultados dos ensaios realizados com 24h
	Amostra
	Flow Table
(mm)
	Massa Específica
(kg/dm3)
	Ar incorporado
(%)
	Retenção de água
(%)
	0,3% E.H.
	285
	2,08
	3,03
	94,73
	0,6% E.H.
	320
	2,10
	2,09
	87,23
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Os resultados dos ensaios de índice de consistência (NBR 13276), retenção de água (NBR 13277) e determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado (NBR 13278) com 32h estão dispostos na Tabela 8:
Tabela 8. Resultados dos ensaios realizados com 32h
	Amostra
	Flow Table
(mm)
	Massa Específica
(kg/dm3)
	Ar incorporado
(%)
	Retenção de água
(%)
	0,6% E.H.
	312,5
	2,10
	8,49
	87,78
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Percebe-se que com 32 horas houve diminuição da fluidez, mas o ar incorporado aumentou. No entanto, o aumento do ar incorporado pode não ter sido suficiente para manter a trabalhabilidade, visto que é esperada uma perda de fluidez com o tempo. Foram calculadas as resistências à compressão e tração médias conforme NBR 13279:2005. As resistências médias à tração na flexão estão dispostas na Tabela 9 e comparados no Gráfico 1.
Tabela 9. Resistências médias à tração na flexão
	Moldagem
	Traço
	Rt média (mPa)
	0h
	Referência
	4,134
	0h
	0,3% E.H.
	4,479
	0h
	0,6% E.H.
	4,058
	24h
	0,3% E.H.
	5,206
	24h
	0,6% E.H.
	5,589
	32h
	0,6% E.H.
	5,130
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Gráfico 1. Resistências médias à tração na flexão
Fonte: Produção da própria autora (2019).
As resistências médias à compressão estão dispostas na Tabela 10 e comparadas no Gráfico 2.
Tabela 10. Resistências médias à compressão
	Moldagem
	Traço
	Rt média (mPa)
	0h
	Referência
	14,088
	0h
	0,3% E.H.
	13,138
	0h
	0,6% E.H.
	10,954
	24h
	0,3% E.H.
	15,649
	24h
	0,6% E.H.
	16,120
	32h
	0,6% E.H.
	17,140
Fonte: Produção da própria autora (2019).
Gráfico 2. Resistências médias à compressão
Fonte: Produção da própria autora (2019).
5 – Discussão e Conclusões
	O melhor comportamento apresentado em relação ao índice de consistência foi verificado na argamassa estabilizada com 0,6% de aditivo estabilizador de hidratação passadas 8 horas de sua produção. Esta foi a que apresentou maior fluidez, o que indica uma melhor trabalhabilidade.
Outro fator que otimiza a trabalhabilidade da argamassa é o teor de ar incorporado, por proporcionar mais leveza e mais facilidade de aplicação. Sendo assim, é possível observar que se destaca a argamassa com 0,6% de aditivo estabilizador de hidratação passadas 32 horas de sua produção, por apresentar um índice de consistência muito aproximado da de 8 horas (diferença de 12,5 mm) e o maior teor de ar incorporado observado.
A análise dos resultados referentes à resistência à tração mostrou que das argamassas ensaiadas, a argamassa com 0,6% de aditivo estabilizador de hidratação mais uma vez se destaca. Os corpos de prova moldados com 24 horas de produção apresentaram a maior resistência média observada de 5,589 mPa. O mesmo destaque se repete nos resultados referentes à resistência à compressão, sendo as maiores resistências em mPa (16,120 e 17,140) verificadas na argamassa com 0,6% de aditivo, moldadas com 24 horas e 32 horas, respectivamente. 
As análises dos resultados das propriedades no estado fresco estudadas mostraram que a argamassa estabilizada é uma tecnologia construtiva viável, sendo que com a substituição parcial da areia por RBRO e o teor de 0,6% de aditivo estabilizador de hidratação foram obtidos os melhores resultados. O efeito prolongador do aditivo estabilizador de hidratação não impactou negativamente as propriedades que permaneceram compatíveis com as condições de aplicação bem como com os requisitos exigidos pela norma. As propriedades no estado endurecido estudadas atingiram os valores estabelecidos pela norma vigente e assim também se mostraram uma alternativa técnica viável. 
6 – Referências Bibliográficas
ALEXANDRINO B. N., José. Estudo comparativo entre argamassa estabilizada e argamassa convencional para revestimento. Publicado em 2018. Disponível na Internet via http://www.confea.org.br/sites/default/files/antigos/contecc2018/civil/113_eceaeea.pdf. Arquivo capturado em 25/07/2019.
MARCONDES, C. G. Características e benefícios da argamassa estabilizada. Massa Cinzenta. Publicado em 9 de junho de 2009. Disponível na Internet via https://www.cimentoitambe.com.br/caracteristicas-e-beneficios-da-argamassa-estabilizada/. Arquivo capturado em 25/07/2019. 
DA SILVA, André. Gestão de resíduos na indústria de rochas ornamentais com enfoque para a lama abrasiva. Publicado em 2011. Disponível na Internet via: http://www.inovarse.org/sites/default/files/T11_0350_2134.pdf. Arquivo capturado em 26/06/2019.
Informações a respeito da exportação de rochas ornamentais no Espírito Santo. Disponível na Internet via: <ttp://www.sindirochas.com/noticias/-espirito-santo-coloca-o-brasil-entre-os-maiores-paises-em-producao-e-exportacao-de-marmore-e-granito.html. Acesso em 26/07/2019.
ABNT NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2016.
ABNT NBR 13277: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da retenção de água. Rio de Janeiro, 2005.
ABNT NBR 13278: Argamassa para assentamento de paredes e revestimento de paredes e tetos - Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2005. 
ABNT NBR 13279: Argamassa para Assentamento e Revestimento de Paredes e Tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão axial. Rio de Janeiro, 2005. 
ABNT NBR NM 52: Agregado miúdo – Determinaçãoda massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2009.
ABNT NBR NM 46: Agregados – Determinação do material fino que passa através da peneira 75 um, por lavagem. Rio de Janeiro, 2003.
ABNT NBR NM 248: Agregados – Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003.