AvaliaçÃo comparativa do índice de consistência de argamassas aditivadas com celulose amorfa



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AVALIAÇÃO COMPARATIVA DO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA DE ARGAMASSAS ADITIVADAS COM CELULOSE AMORFA

G. S.Góis1, M. P. O. Silva1, A. S. F. e Santos1, A.C.Paskocimas1 e R. N. Maribondo1

gelsoneidegg@yahoo.com.br

1 Departamento de Engenharia de Materiais - DEMat, UFRN, CEP: 1524, 59072-970, Natal – RN, Brasil

RESUMO
Cada vez mais difundidas nas edificações, as argamassas estão sendo aprimoradas tanto na sua formulação, como na adição de novos aditivos. As argamassas, assim como o concreto, são moles nas primeiras horas, e endurecem com o tempo, ganhando elevada resistência e durabilidade. Neste trabalho, a influência da adição de um aditivo a base de celulose amorfa no índice de consistência da argamassa foi abordada. Com esse objetivo foram preparadas formulações de argamassa contendo diferentes proporções de celulose amorfa e um aditivo comercial a base de metil-hidroxi-etil celulose (MHEC), mantendo a proporção de areia, cimento e água constante. Um aumento considerável no índice de consistência foi obtido para a argamassa aditivada apenas com celulose amorfa.

Palavras-chave: Aditivo; Construção civil; Argamassa; Celulose amorfa.


INTRODUÇÂO
Argamassa é um material de construção constituído por uma mistura homogênea de um ou mais aglomerantes (cimento ou cal), agregado miúdo (areia) e água. Podem ainda ser adicionados aditivos ou adições com a finalidade de melhorar determinadas propriedades ao conjunto.

Os aditivos são compostos adicionados em pequena quantidade à mistura, com a finalidade de melhorar uma ou mais propriedades da argamassa no estado fresco e no estado endurecido, sendo sua quantidade expressa em porcentagem do aglomerante. Usualmente, através do uso de aditivos, procura se diminuir a retração na secagem (para diminuir fissuração), aumentar o tempo de pega e manter a plasticidade (trabalhabilidade), aumentar a retenção de água e a aderência da argamassa ao substrato (1).

A facilidade de trabalhar com a argamassa pode ser entendida como um conjunto de fatores inter-relacionados que conferem boa qualidade e produtividade a sua aplicação. As propriedades reológicas básicas que caracterizam a trabalhabilidade são a consistência e a plasticidade (2).

Já a retenção de água é definida como a propriedade que confere à argamassa a capacidade de não alterar seu comportamento reológico e sua trabalhabilidade pelo máximo período de tempo, quando sujeita a solicitações que incitem a perda de água, seja pela evaporação, sucção do substrato ou pela reação de hidratação do cimento (3).

Os aditivos retentores de água são polímeros, usualmente utilizados na forma de solução e pós redispersíveis em água, que solubilizado em água produz um aumento considerável na viscosidade e na retenção de água dos sistemas em que são adicionados (3). Dentro dessa categoria destacam-se os derivados de celulose, como por exemplo: a metil celulose (MC), o carboximetil celulose (CMC), o hidroxi-etil celulose (HEC), o metil-hidroxi-etil celulose (MEHC) e a metil-hidroxipropil celulose (MHPC) (4).

Os éteres de celulose em materiais à base de cimento agem, principalmente, na modificação da viscosidade da fase aquosa da mistura, pois devido à sua natureza hidrofílica (presença de grupos hidroxilas OH) as moléculas de água fixam-se nas moléculas do aditivo. Assim, tem-se o incremento na retenção de água, conjuntamente com o aumento da viscosidade (5-6) e redução do índice de consistência (4).

A celulose amorfa, por sua vez, é resultante da modificação estrutural da celulose natural que possui uma estrutura com diferentes teores de fase cristalina, dependendo da fonte de recurso natural que é extraída e de contribuições geográficas e sazonais (7). A presença de três grupos hidroxilas na unidade repetitiva da celulose, juntamente com a destruição de sua fase cristalina garante à celulose amorfa o caráter hidrofílico dos compostos polihidroxilados (8).

Como a maioria dos aditivos é a base de celulose e a celulose amorfa comporta-se como um gel inchado em meio aquoso, nesse trabalho foi sintetizada a celulose amorfa e avaliado o efeito de sua incorporação no índice de consistência de uma argamassa. Essa avaliação foi realizada comparativamente à mesma argamassa contendo um aditivo comercial a base de metil-hidroxi-etil celulose (MHEC) e considerando uma mesma proporção de areia, cimento e água.


MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais

A celulose microcristalina, Microcel 102, foi doada pela Blanver Farmoquímica Ltda. Os principais reagentes utilizados foram: diclorometano, piridina, ácido acético, ácido sulfúrico e anidro acético. Todos com grau de pureza analítico e utilizados sem purificação adicional.

O aditivo comercial de argamassas utilizado foi o Walocel MKX 60000, doado pela empresa BQMIL, cuja composição é a base de metil-hidroxi-etil celulose (MHEC). Como aglomerante utilizado foi utilizado o cimento, CP II F 32, indicado para argamassas de assentamento e revestimento.
Preparação da celulose amorfa
A celulose amorfa (Cam) utilizada neste trabalho foi sintetizada a partir da desacetilação anidra do triacetato de celulose, segundo o procedimento previamente descrito por Granja et al.(8) O triacetato de celulose (CTA), por sua vez, foi produzido a partir da celulose microcristalina, de acordo com o método descrito por Cerqueira et al.(9) O material obtido foi seco e armazenada em condições ambientes.
Preparação das formulações de argamassa

As argamassas foram preparadas utilizando um aditivo comercial (Walocel MKX 60000) e a celulose amorfa em diferentes proporções, conforme indicado na tabela 1. O aglomerante utilizado foi o cimento, CP II F 32, numa proporção em volume de 5:1 (areia:cimento). Em todas as formulações a proporção de água foi fixada em 18,4%.

As matérias primas de cada composição foram pesadas e homogeneizadas. Depois, foi adicionada água e homogeneizada em uma argamassadeira mecânica da Contenco, modelo I-3010, com variador de velocidade de mistura.

Tabela 1 – Formulações de argamassa com proporção de areia:cimento de 5:1 (v/v) e 18,4% de água.







Aditivos (%)

Argamassa (1:5)

Walocel MKX 60000

Celulose amorfa

Wcel

0,3

-

Wcel:Cam1

0,225

0,075

Wcel:Cam2

0,15

0,15

Wcel:Cam 3

0,075

0,225

Cam

-

0,3


Determinação do índice de consistência – trabalhabilidade

O ensaio de índice de consistência (“flowtable”) foi realizado segundo a norma NBR 13276(10), logo após o tempo de descanso da preparação das argamassas, fixado em 10 minutos, sob condições de umidade controlada, para permitir uma melhor reação dos aditivos com o cimento. Esse ensaio consistiu em medir o espalhamento da argamassa após ser submetida a 30 golpes na mesa de consistência. Para realização do ensaio, fez-se uso da mesa para índice de consistência – “flow table” (Figura 1).





Figura 1 – Representação esquemática da mesa de “flow-table” (índice de consistência)


RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na fig. 2 pode-se observar que a argamassa com o aditivo da celulose amorfa manteve uma boa consistência, teve liga e não houve aparecimento de estrias após os golpes da mesa de “flow table”.






a)

b)

Figura 2 – Imagem do início (a) e final (b) do ensaio do índice de consistência.
A Tabela 2 apresenta os resultados do índice de consistência obtidos para todas as formulações de argamassas preparadas. Esses resultados também podem ser visualizados na Fig. 3.

Tabela 2 - Resultados do índice de consistência das diferentes formulações de argamassas.



Argamassa (1:5)

Índice consistência (mm)

Wcel

27

Wcel:Cam1

26

Wcel:Cam2

26

Wcel:Cam 3

27

Cam

29

De acordo com esses resultados, as argamassas Wcel, Wcel:Cam1, Wcel:Cam2 e Wcel:Cam3 praticamente apresentaram o mesmo valor do índice de consistência. No entanto, um aumento considerável no índice de consistência foi observado para a argamassa com 100% de aditivação com Cam. Esse comportamento, provavelmente, se deve à maior viscosidade da argamassa aditivada com o aditivo comercial, indicando uma menor interação da Cam com a fase aquosa da argamassa. Assim, o caráter hidrofílico da celulose amorfa, capaz de melhorar a retenção de água da argamassa, não reduziu a consistência e trabalhabilidade da mesma numa mesma proporção que aquela observada pelo aditivo retentor de água comercial utilizado.



Figura 3 – Apresenta os resultado do índice de consistência e seu desvio padrão
CONCLUSÕES

Pode-se concluir que, em relação a um aditivo retentor de água comercial, a adição da celulose amorfa nas formulações de argamassas teve um efeito positivo na propriedade do estado fresco, segundo o índice de consistência. Provavelmente, a menor viscosidade da argamassa com a celulose amorfa juntamente com sua natureza hidrofílica permitiu que a retenção de água da argamassa fosse mantida, sem reduzir a consistência e trabalhabilidade da mesma.




REFERÊNCIAS


  1. Baumgart, Otto. Aditivos para concretos, argamassas e caldas de cimento. Industria e Comercio S.A., Revista Vedacit. 12ª edição, 1999.

  2. RILEM. MR-3. The Complex Workability – Consistence – Plasticity. France, 1982.




  1. DO Ó, S.W. Análise da retenção de água em argamassas de revestimento aditivadas. Dissertação (Mestrado em Estruturas e Construção Civil) - Departamentode Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, 2004, 175p




  1. SILVA, V. S. (2004). Aderência de chapisco em concretos estruturais – melhoria da microestrutura da zona de interface pela adição da sílica da casca de arroz. São Carlos. Tese (Doutorado). Interunidades em Ciência e Engenharia de Materiais - Universidade de São Paulo.




  1. KHAYAT, K. H.Viscosity-Enhancing admixtures for cement-based materials – an overview. Cement and Concrete Composites, 1998. Vol. 20: 171 – 188




  1. Póvoas, Y.V. Avaliação da formação de “película” na argamassa colante e sua influência na adesão. São Paulo, 2006. Tese de Doutorado – Departamento de Engenharia de Construção Civil da Escola Politécnica da USP.




  1. Ciolacu,D.; Ciolacu,F. e Popa, V. I.. Amorfhous Cellulose – Structure and caracterization. Cellulose Chemistry and technology. 2010.




  1. Granja,P.L.;Pouysegu,L.; Petraud,M.; Jeso, B.; Baquey, C.; Barbosa, M.A.. Cellulose Phosphates as Biomaterials. I. Synthesis and Characterization of Highly Phosphorylated Cellulose Gels. J. Appl. Polym. Sci. 82 (2001) 3341.




  1. Cerqueira,Daniel A. ; Filho,Guimes R.; Carvalho, Rui A.; Valente, Artur J. M.. Caracterização de acetato de celulose obtido a partir do bagaço de cana-de-açúcar por 1H-RMN. Anais do 10o Congresso Brasileiro de Polímeros – Foz do Iguaçu, PR – Outubro/2009




  1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13276 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – preparo da mistura e determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2005.


COMPARATIVE EVALUATION OF CONSISTENCY INDEX IN CEMENT-BASED MORTARS ADDITIVATED WITH AMORPHOUS CELLULOSE

ABSTRACT


Increasingly widespread in buildings, cement-based mortars are being improved in its formulation and in development of new additives. The mortars and concrete are soft in the early hours, but they harden and gain high strength and durability over time. In this work, amorphous cellulose influence on consistency index in cement-based mortars was assessed. According to this aim, mortar formulations were prepared with different proportions of amorphous cellulose and a commercial additive based on the methyl-hydroxypropyl cellulose (MHPC), maintaining the proportion of sand, cement and water constant. A considerable increase in the consistency index was obtained for mortar additivated only with amorphous cellulose.
Keywords: Additive; Construction; Mortar; amorphous cellulose.

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