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Avaliação dos efeitos de diferentes dosagens de água/cal na resistência à compressão axial de compósitos de madeira-cimento

Different effects assessment of dosages water/limer in the compressive strength of wood-cement composites

RESUMO

Diversos estudos mostram que algumas espécies de madeira não estão aptas à produção de compósitos madeira-cimento. Isso ocorre porque os componentes orgânicos podem afetar tanto a interação entre a madeira e o cimento, quanto as interações internas do cimento. Com isso, pesquisadores vêm estudando alternativas de pré-tratamento do material de origem vegetal, como por exemplo, utilizando-se aceleradores de pega, aditivos químicos, mineralização da madeira, dentre outros. Uma das técnicas consiste no pré-tratamento da madeira com suspensão de Ca(OH)2. O presente estudo teve como objetivo avaliar a influência da quantidade de CaO utilizada na preparação de suspensões de Ca(OH)2 nas características mecânicas de compósitos de madeira-cimento. Foram avaliados três traços de Ca(OH)2, e cinco granulometrias de partículas de Pinus spp oriundas de resíduos de madeireira, por meio da realização de ensaios de compressão axial em corpos de prova cilíndricos. Os resíduos foram secos em estufa, apresentando uma umidade de 3%, sem tratamento. A relação cimento: madeira foi de 1:1,5, em massa. As relações água/cal para produção de Ca(OH)2 foram 4,7, 6,25 e 7,8. As médias de resistências à compressão axial obtidas mostraram que os compósitos produzidos com a relação água/cal de 6,25 apresentou valores estatísticos mais altos quando comparados aos compósitos produzidos com outras relações de água/cal.

Palavras-chave:
Madeira-Cimento; Compósitos; Hidróxido de Cálcio

ABSTRACT

In according to a lot of studies, some woods aren't able to compose the cement-wood composite. It is because the affecting of the organics components in the wood-cement interaction and the cement reactions. Then, researchers have studied an alternative to the pre-treatment using Ca(OH)2 suspensions. This study evaluated the influence of the amount of CaO used on Ca(OH)2 suspensions and how they affect the mechanical characteristics of the wood-cement composite. Three Ca(OH)2 mixtures were evaluated and five granulometries of the Pinus spp from lamber residue, through axial compression tests in cilindrical specimens. The waste woods were dried in an oven and presented a 3% moisture. The cement:wood weight ratio was 1:1,5. The water/lime ratios were 4,7/1, 6,25/1 and 7,8/1. The composites produced with water/lime ratio of the 6,25/1 presented the average axial compressive strenght higher compared with others ratios.

Keywords:
Wood-cement; Composites; Calcium hydroxide

INTRODUÇÃO

Os estudos sobre compósitos de madeira-cimento relatam cada vez mais as suas vantagens, como, por exemplo, a baixa densidade, quando comparado a outras placas cimentícias; a resistência a intempéries e insetos; as propriedades acústicas e de isolamento térmico. Sua baixa permeabilidade, quando comparados ao compensado, permite que sejam serrados e furados, podendo receber parafusos, além de existir grande disponibilidade de matéria-prima para sua fabricação.

O Brasil apresenta um elevado número de indústrias de base florestal, sendo muitas delas ainda dotadas de equipamentos antigos e sem manutenção, causando baixa produtividade e maior perda de matéria-prima, de acordo com RECH [11 RECH, C. "Estudo sugere uso de serragem como insumo", Revista da Madeira, n. 66, 2002.]. Com o crescimento do mercado, aumenta a quantidade de resíduos, que, muitas vezes, não têm utilização na indústria em que foram gerados conforme citado por BRAND et al.[22 BRAND, M. A. et al. "Caracterização do rendimento e quantificação dos resíduos gerados em serraria através do balanço de materiais". Floresta, Curitiba, v. 32, n. 2, pp. 247-259, 2002.].

De acordo com TEIXEIRA e CÉSAR [33 TEIXEIRA, M. G., CÉSAR, S. F. "Produção de compósito com resíduo de madeira no contexto da ecologia industrial." Madeira: Arquitetura e Engenharia, v. 7, n. 19, 2012.], a indústria madeireira usa os recursos naturais de maneira ineficiente, tanto na obtenção da matéria-prima quanto na fase de produção e no descarte dos produtos no final da vida útil. FREITAS [44 FREITAS, L. C. A baixa produtividade e o desperdício no processo de beneficiamento da madeira: um estudo de caso. 2000. Dissertação de M. Sc., Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, Florianópolis, 2000.] cita que uma das provas dessa ineficiência é a grande geração de resíduos, que, segundo o Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis [55 INSTITUTO BRASILEIRO DO MEIO AMBIENTE E DOS RECURSOS NATURAIS RENOVÁVEIS (IBAMA). Desmatamento. http://www.ibama.gov.br/areas-tematicas/desmatamento, Acessado em: janeiro 2015.
http://www.ibama.gov.br/areas-tematicas/...
], está em torno de 30% a 60% de toda a árvore, dependendo da empresa. Isso significa que apenas um terço da madeira extraída é transformado em produto final.

SOUZA [66 SOUZA, A. A. C. Utilização de resíduos da indústria madeireira para fabricação de chapas cimento-madeira, Dissertação de M.Sc., Universidade Federal do Pará, Belém, 2006.] defende que a extração da madeira pode gerar uma grande quantidade de resíduos, ainda mais considerando os resíduos florestais, que resultam das atividades de extração, e os resíduos industriais gerados pelo beneficiamento do material. Tradicionalmente, o uso do resíduo não passa dos limites industriais, servindo de combustível para geração de energia ou, algumas vezes, de forração para pisos de granjas, ainda segundo SOUZA [66 SOUZA, A. A. C. Utilização de resíduos da indústria madeireira para fabricação de chapas cimento-madeira, Dissertação de M.Sc., Universidade Federal do Pará, Belém, 2006.], sendo que, na verdade, as áreas utilizadas para seu armazenamento poderiam ser destinadas para outros fins

PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.] disserta, no entanto, que tem ocorrido uma mudança de rumo e pensamento a respeito do tema, de modo que o que se considerava "entulho" (material inútil) passou a ser entendido como renovável. Nesse sentido, STANCATO [88 STANCATO, A. C. Caracterização de compósitos à base de resíduos vegetais e argamassa de cimento modificada pela adição de polímeros para a fabricação de blocos vazados, Tese de D.Sc., Universidade Estadual de Campinas, Campinas, 2006.] sustenta que a utilização de resíduos vegetais pode representar uma fonte promissora de exploração industrial. Por sua vez, BARBOSA et al. [9 9 [] BARBOSA, L. C. et al. "Avaliação dos resíduos de uma serraria para a produção de celulose kraft." Ciência Florestal, v. 24, n. 2, pp. 491-500, 2014.] afirmam que a utilização de resíduos deve ser feita a partir de programas que permitam agregar valores a eles; dessa forma, as empresas processadoras de madeira podem elevar seu índice de competitividade, além de as empresas do segmento florestal poderem se adaptar a parâmetros mais sustentáveis, dando um novo destino aos seus resíduos.

Atualmente, alguns pesquisadores têm se referido à utilização de resíduos para diversas atividades, tais como: painéis de madeira aglomerada [1010 IWAKIRI, S. et al. "Resíduos de serraria na produção de painéis de madeira aglomerada de eucalipto" , Scientia Agrária, Curitiba, v. 1, n. 1-2, pp. 23-28, 2000.], compósitos de plástico-madeira [1111 YAMAJI, F. M. Produção de compósito plástico-madeira a partir de resíduos da indústria madeireira, Tese de D.Sc., UFPR, Curitiba-PR, Brasil, 2004.] e compósitos de madeira-cimento [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012., 1212 LIMA, A. J. M., IWAKIRI, S. "Utilização de resíduos de madeira de Pinus spp, cinza volante e escória de alto-forno em compósitos cimento-madeira", Floresta, Curitiba, v. 42, n. 3, pp. 639-650, 2012.].

O fenômeno chamado de inibição que acontece no início da reação de cristalização da pasta de cimento quando misturada às partículas de madeira, é influenciado diretamente pelos componentes químicos presentes no conteúdo celular da madeira [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.]. Vários fatores influenciam as propriedades de compósitos de madeira-cimento, segundo LATORRACA e IWAKIRI [1313 LATORRACA, J. V. F., IWAKIRI, S. "Painéis de madeira-cimento." In: IWAKIRI, SPainéis de madeira reconstituída, Curitiba, FUPEF, pp. 213-239. 2005. ] a interferência dos açucares com estrutura molecular amorfa e cristalina, são uns dos agentes promotores da dificuldade de ligação entre a madeira e a matriz cimentícia. Portanto a compatibilidade entre o cimento Portland e as partículas de madeira depende dos açucares que compõe a hemicelulose, como a pentose, a hexose, os ácidos hexurônicos e as deoxiexoses, por serem solúveis em água e em soluções alcalinas podem se solubilizar com maior facilidade. Devido a isso, muitos pesquisadores vêm estudando alternativas de pré-tratamento do material de origem vegetal, sendo recomendada a incorporação de aditivos químicos, os quais restringem a inibição da madeira, melhorando, dessa forma, as propriedades dos compósitos de madeira-cimento.

Segundo WEI et al. [1413 LATORRACA, J. V. F., IWAKIRI, S. "Painéis de madeira-cimento." In: IWAKIRI, SPainéis de madeira reconstituída, Curitiba, FUPEF, pp. 213-239. 2005. ], um grupo de aditivos recomendado é o dos cloretos (CaCl2, FeCl3 e SnCl2), os quais, misturados em uma quantidade de 4% em relação ao peso do cimento, ajudam na melhora das propriedades mecânicas dos compósitos. Contudo, de acordo com NEVILLE e BROOKS [1514 WEI, Y., MIN, Z. Y. G, TOMITA, B. Study of hydration behavior of wood cement-based composite II: effect of chemical additives on the hydration characteristics and strengths of wood cement composites. Japan, The Japan Wood Research Society, 2000.], há discordância entre os pesquisadores sobre o uso dos cloretos, uma vez que podem induzir a corrosão do aço revestido de concreto; com isso, passou-se a avaliar sua proporção máxima em relação ao peso do cimento. Outro efeito indesejável seria o aumento da retração e fluência. No mesmo sentido, de acordo com a NBR 6118, da ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS [1615 NEVILLE, A. M.; BROOKS, J. J. Tecnologia do concreto. 2. ed., [s.l., s.n.], 2013.], não é permitido o uso de aditivos contendo cloreto na sua composição em estruturas de concreto armado. De forma similar, a ACI 318R-05 do AMERICAN CONCRETE INSTITUTE [1716 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118: projeto de estruturas de concreto - procedimento. Rio de Janeiro, 2014.] recomenda limites baixos de cloreto, bem como proíbe o uso de aditivos com cloreto em concreto que contenha armadura.

Uma alternativa para melhorar as propriedades mecânicas dos compósitos de madeira-cimento é o uso do Ca(OH)2. Por exemplo, na pesquisa de FAN et al. [1817 AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI). ACI Committee 318: building code requirements for structural concrete (ACI 318-05) and commentary (318R-05). Farmington Hills, 2005.] utilizando 15 espécies de madeira tropical, a compatibilidade entre madeira e cimento foi menos eficiente nas madeiras com pré-tratamento de CaCl2 e melhorou significativamente com o pré-tratamento utilizando suspensão de Ca(OH)2.

KARADE et al. [1918 FAN, M. et al. "Cement-bonded composites made from tropical woods: compatibility of wood and cement", Construction and Building Materials, v. 36, pp. 135-140, 2012.] sugerem duas maneiras de tratar as partículas com Ca(OH)2, sendo elas: imersão em solução seguida de lavagem das partículas e imersão sem lavagem, que acarreta a incorporação do cálcio na madeira. Segundo os autores, o uso da imersão em solução de 1% de Ca(OH)2 por uma hora mostrou-se mais eficaz que a imersão em água fria e quente nas partículas com granulometria abaixo de 1 mm. Por sua vez, nos testes realizados por PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.], os compósitos com partículas de Pinus imersas em suspensão de Ca(OH)2 por uma hora e que, subsequentemente, secaram ao ar sem ser lavadas apresentaram incremento nos ensaios de compressão axial quando comparados aos painéis compostos por partículas lavadas após extração com Ca(OH)2. De acordo com o autor, os materiais não lavados criam uma cobertura mineral sobre a superfície da partícula, a qual, após a secagem, age como bloqueio físico entre os extrativos e o cimento.

Outro fator que influencia as propriedades dos compósitos de madeira-cimento é a dimensão das partículas utilizadas. Conforme OLORUNNISOLA [2019 KARADE, S. R.; IRLE, M.; MAHER, K. "Influence of granule properties and concentration on cork-cement compatibility", Holz als Roh-und Werkstoff, v. 64, n. 4, pp. 281-286, 2006.], a resistência à flexão em painéis de madeira-cimento está diretamente relacionada ao grau de ligação entre as partículas de madeira e o cimento, dependendo essa ligação das dimensões das partículas utilizadas. Ainda, o estudo de BADEJO [21]20 OLORUNNISOLA, A. O. "Effects of husk particle size and calcium chloride on strength and sorption properties of coconut husk-cement composites", Industrial Crops and Products, n. 29, pp. 495-501, 2009. indica que a geometria da partícula é altamente correlacionada com propriedades importantes, como o módulo de ruptura à flexão estática, o módulo de elasticidade à flexão estática e a ligação interna. Já as pesquisas de SEMPLE e EVANS [2221 BADEJO, S. O. O. "Effect of flake geometry on properties of cement-bonded particleboard from mixed tropical hardwoods", Wood Science and Technology, n. 22, pp. 357-370, 1988.] afirmam que as partículas longas devem ser usadas no lugar das pequenas, quando o objetivo for placas com alta resistência mecânica (MOR e MOE). Por fim, na revisão de literatura feita por FRYBORT et al. [2322 SEMPLE, K. E., EVANS, P. D. Wood-cement composites - suitability of Western Australian mallee eucalypt, blue gum and melaleucas. [s.l], Kingston, 2004.], existe a indicação de que a diminuição do tamanho das partículas, além de consumir mais energia, aumenta o consumo de adesivo, devido à maior área de superfície.

O trabalho deste artigo está focado em estudar e analisar a influência da quantidade de água/cal empregada na produção de solução de Ca(OH)2 utilizada para pré-tratamento das partículas vegetais, por meio das características físicas e mecânicas dos compósitos curados.

MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais Utilizados

Para a adesão das partículas utilizadas na produção dos corpos de prova dos compósitos de madeira-cimento utilizou-se o cimento Portland tipo CP II-Z, que contém adição de material pozolânico, variando de 6% a 14% em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade. O CP II-Z, no momento do experimento, foi misturado com a madeira, sendo, posteriormente, adicionada água potável. Também se utilizou um aglomerante aéreo que detém mecanismo de adesão e endurecimento com reação química em presença do ar. Nesta pesquisa, adotou-se a cal aérea ou CaO, conhecida pelo mercado consumidor como cal virgem. O óxido de cálcio (CaO) foi hidratado resultando dessa reação uma suspensão de hidróxido de cálcio Ca(OH)2.

As partículas vegetais de resíduos da serraria provieram da Madeireira Maracanã, situada no município de Tunas do Paraná, que produz e comercializa o produto como biomassa, utilizando a espécie Pinus spp originária de florestas plantadas na região.

Ao chegarem ao Laboratório de Painéis da UFPR, os cavacos com casca possuíam teor de umidade em torno de 52,25%, tendo sido secos ao ar livre por 48 horas; a seguir, foram colocados em estufas, ficando sua umidade residual em 3%. Depois de secos, os materiais foram reduzidos por moinho de martelos e peneirados mecanicamente. Na sequência, foram separados em sacos conforme retidos em cada peneira (2,36; 4,75 e 6,3 mm). Para os estudos, foi utilizada, além dos materiais retidos nas peneiras, parte do material antes de ser peneirado (apenas moído T1 e moído duas vezes T2), conforme apresentado na Figura 1.

Figura 1:
Granulometria dos materiais (fonte: autores)

Para produção dos compósitos, foi utilizada uma mesa vibratória que se encontra no Laboratório de Painéis da UFPR, desenvolvida por PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.] e formada por um vibrador elétrico trifásico Würges, com ajuste mecânico dos excêntricos promotores da energia de vibração, com carga de impacto vertical equivalente a 220 N e rotação de 3.000 RPM, acoplada a uma prancha de compensado flexível.

2.2 Metodologia de Pesquisa

A verificação da melhor relação de água/cal para produção de Ca(OH)2 foi realizada por meio de resistência à compressão axial em corpo de prova cilíndricos (70 mm x 140 mm).

Os tratamentos diferiram entre si devido à variação da granulometria da madeira e à relação água/cal na formação da suspensão de Ca(OH)2; por outro lado, as relações madeira: cimento (1:1,5) e água/cimento (30%) foram mantidas fixas. O delineamento experimental consistiu de 15 tratamentos, tendo sido confeccionados, sete corpos de prova, para cada tratamento, totalizando 105 corpos de prova.

Tabela 1:
Delineamento experimental.

O método empregado na produção dos corpos de prova foi sugerido por PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.], consistindo no que segue. O processo de carbonatação a frio sobre as partículas de galhos é possível devido a reversibilidade da reação conhecida como ciclo da cal. O minério é encontrado na natureza como carbonato de cálcio (CaCO3), na indústria produtora de cal, por ação de fornecimento de calor, desenvolve-se a reação de descarbonização do carbonato de cálcio, tornando-se óxido de cálcio (CaO) ou cal virgem.

Para cada cinco tratamentos, o CaO foi hidratado, resultando dessa reação uma suspensão de Ca(OH)2, conhecido como cal hidratada. Para o preparo dessa mistura, utilizaram-se CaO com grau de pureza de 80% e água potável, ocorrendo uma reação exotérmica entre os componentes.

Para este estudo, foram preparadas três suspensões de Ca(OH)2, nas seguintes relações: 4,7/1, isto é, 4,7 partes de água para uma parte de CaO, em massa; 6,25/1, ou seja, 6,25 partes de água para uma parte de CaO; e 7,8/1, sendo 7,8 partes de água para uma parte de CaO. Terminada a reação exotérmica entre a água e o CaO, o Ca(OH)2 ficou em processo de complementação da reação de hidratação e resfriamento por 24 horas, em temperatura ambiente. A solução alcalina de hidróxido de cálcio obtida, com pH 12, foi adicionada às partículas de madeira durante a mistura, resultante em um pré-tratamento da madeira. A reversibilidade do processo se completa quando o dióxido de carbono CO2 presente na atmosfera, se combina novamente com o hidróxido de cálcio, durante a fase de carbonatação ou secagem, se transformando quimicamente em (CaCO3) que mineraliza a superfície externa da partícula de madeira, apresentada na Figura 2.

Figura 2:
A esquerda material sem tratamento, a direita material carbonatado (fonte: autores)

Para cada tratamento, foram produzidos sete corpos de prova, totalizando 35 corpos de prova para cada grupo de Ca(OH)2. O grupo com relação água/cal de 4,7/1 foi denominado G-4,7, aquele com relação de 6,25/1 foi denominado G-6,25 e o último grupo, com relação de 7,8/1, foi denominado G-7,8. A confecção dos corpos de prova cilíndricos baseou-se na adaptação da norma NBR 5738, da ABNT [2423 FRYBORT, S. et al., "Cement bonded composites - a mechanical review", BioResources, v. 3, n. 2, pp. 602-626, 2008.], a qual é utilizada para o procedimento de moldagem e cura de corpos de prova de concreto de cimento Portland.

Após a modelagem, os corpos de prova curaram em lugar seco e ventilado, abrigado da luz solar. Decorridas 48 horas, os moldes de PVC cilíndricos foram abertos sem aplicação de esforço sobre as superfícies dos corpos de prova e terminaram sua cura de 28 dias no Laboratório de Painéis da UFPR, respeitando as condições ditadas pela adaptação da NBR 5738, da ABNT [2423 FRYBORT, S. et al., "Cement bonded composites - a mechanical review", BioResources, v. 3, n. 2, pp. 602-626, 2008.].

2.3 Determinação das Propriedades Mecânicas

Para a determinação das propriedades mecânicas dos corpos de prova, estes foram submetidos a ensaios de compressão axial, utilizando-se as máquinas de ensaios do Laboratório de Tecnologia da Madeira da UFPR. Conforme atendimento a norma NBR 5739, da ABNT [2524 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: concreto - procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova - especificação Rio de Janeiro, 2008.]. Os ensaios foram realizados ao final do período de 28 dias de cura (Figura 3).

Figura 3:
Ensaio de compressão axial, conforme NBR 5739 (fonte: autores)

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados dos ensaios de resistência à compressão aos 28 dias são apresentados na Tabela 2. Todos os resultados tiveram sua análise feita por meio do software Statgraphics Centurion XV, versão 15.2.11. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com arranjo fatorial para os tratamentos. O método adotado foi a análise da variância (ANOVA), em que foi verificada a normalidade dos valores; quando da apresentação de diferenças significativas nas variâncias, adotou-se como procedimento para comparação de médias homogêneas o teste de Tukey-Kramer ao nível de probabilidade de 95%, utilizando o mesmo software.

A credibilidade dos ensaios axiais de compressão é considerada por MEHTA e MONTEIRO [2625 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: concreto - ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos - especificação. Rio de Janeiro, 2007.] parâmetro universalmente aceito como índice de referência da resistência do material ensaiado, quando o cimento é utilizado como aglomerante.

Tabela 2:
Resultado dos testes de compressão.

Todos os tratamentos apresentaram densidade menor que 0,66 g/cm3, ou seja, valor bem inferior ao de blocos de concreto para vedação encontrados no mercado, que é de 2,2 g/cm3. Assim de acordo com a NBR 12655, da ABNT [2726 MEHTA, P. K., MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. São Paulo, Ibracon, 2008.] podem ser considerados compósitos leves.

Conforme observado por PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.] há possibilidade de se estabelecer comparações entre a densidade de materiais sólidos rotineiramente empregados na construção civil e os compósitos obtidos neste estudo, para futuramente encontrar aplicações específicas para os compósitos madeira-cimento conforme estudado em VILLAS-BÔAS [2828 VILLAS-BOAS, B. T. Utilização de cimento Portland e resíduos de Pinus spp para fabricação de blocos vazados de baixa densidade para alvenaria, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2016.]. A tabela 3 a seguir mostra um quadro comparativo entre as densidades de materiais empregados na construção civil.

Tabela 3:
Densidade de materiais empregados na construção civil - adaptado de PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.].

Por sua vez, os valores encontrados para a resistência à compressão axial são superiores aos encontrados na pesquisa realizada por PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.], cujo valor médio de resistência a compressão axial foi de 0,52 MPa. Nestes estudos de PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.] a densidade média dos tratamentos foi de 0,60 a 0,74 g/cm3. Observando-se a tabela 2, ficou evidente que ocorreu correlação entre a densidade dos corpos de prova dos compósitos e os valores encontrados para a resistência à compressão axial. Caso fosse realizada uma análise de variância nessas propriedades, poder-se-ia obter resultados equivocados. Visando eliminar essa fonte de variação, destaca-se que, para ajustar os valores de densidade, no presente estudo, a densidade dos corpos de prova foi tratada como uma covariável durante a análise estatística, apresentada a seguir.

A figura 4 apresenta os valores médios encontrados para a densidade (g/cm3), comparando em cada granulometria os três grupos G-4,7; G-6,25 e G-7,8. acompanhados pelas letras que indicam a diferença estatística obtida pelo teste de múltiplas médias de Tukey. Ressalta-se que letras semelhantes indicam que as médias não diferem estatisticamente ao nível de 95% de probabilidade.

Figura 4:
Valores médios das densidades separados por granulometria e por grupos de relação água/cal. (fonte: autores)

Os tratamentos que utilizaram relação água/cal igual a 4,7 apresentaram valores menores de densidade para corpos de prova produzidos com partículas menores (#2,36 e #4,75). Por sua vez, os tratamentos com relação água/cal de 6,25 e 7,8 não apresentaram diferenças estatística entre as frações granulométricas estudadas.

A figura 5 apresenta os valores médios da resistência à compressão axial em cada granulometria, para os três grupos de relação água/cal, acompanhados pelas letras que indicam a diferença estatística obtida pelo teste de múltiplas médias de Tukey. Novamente, destaca-se que letras semelhantes indicam que as médias não diferem estatisticamente ao nível de 95% de probabilidade.

Figura 5:
Valores médios para Resistência a Compressão Axial por granulometria e grupos de relação água/cal. (fonte: autores)

Dentro dos 3 grupos estudados, não houve diferença estatística dos valores médios encontrados nos corpos de prova dos compósitos produzidos com relação água/cal de 6,25 e relação água/cal 7,8. Os corpos de prova dos compósitos produzidos com relação água/cal de 4,7 apresentaram valores médios menores que as outras relações, em todas as granulometrias estudadas. Ao comparar a figura 3 com a figura 4 verifica-se que o grupo G-4,7 apresenta valores médios de densidade menores, assim como valores de resistência a compressões axiais também menores que os outros dois grupos, o que indica que valores menores de resistência à compressão estão intimamente ligados a menores valores de densidade dos corpos de prova.

Esse resultado complementa os estudos de PARCHEN [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.], onde a utilização de Ca(OH)2 aumentou a resistência dos compósitos aproximadamente três vezes comparados ao tratamento de extração por água. Mas o estudo alerta para a quantidade ideal de CaO nos corpos de prova, valores muito altos de CaO podem agir negativamente na reação com o cimento

As médias de tensão máxima em MPa já corrigidas pela covariável densidade são apresentadas na Tabela 4, na qual se podem analisar os resultados para as três relações água/cal.

Tabela 4:
Resultado médios para a propriedade mecânica resistência à compressão utilizando todas as granulometrias.

Por meio do teste de Tukey, verifica-se que os corpos de prova dos compósitos de madeira-cimento produzidos com a relação água/cal igual a 6,25 apresentaram um valor médio de resistência à compressão axial (1,23 MPa) estatisticamente superior a relação água/cal de 7,8 e este, superior a relação água/cal 4,7. A relação água/cal de 6,25 possuiu uma quantidade de cal suficiente para carbonatar a madeira, que mineralizou na superfície das partículas de madeira, influenciando positivamente na inibição, conforme também mencionado em outros estudos [77 PARCHEN, C. F. A. Compósito madeira cimento de baixa densidade produzido com método de compactação vibro dinâmica, Tese de D.Sc., PPGEF/UFPR, Curitiba, PR, Brasil, 2012.,1817 AMERICAN CONCRETE INSTITUTE (ACI). ACI Committee 318: building code requirements for structural concrete (ACI 318-05) and commentary (318R-05). Farmington Hills, 2005.]

CONCLUSÕES

A resistência à compressão no grupo em que os tratamentos possuíam Ca(OH)2 na relação água/cal igual a 6,25 foi estatisticamente superior à dos outros dois grupos, apresentando o grupo G-4,7 resultados menores. Apesar de ajudar na inibição do cimento, acredita-se que muito CaO prejudique seu desempenho, causando os baixos valores apresentados no grupo G-4,7.

Por sua vez, o grupo G-7,8 apresentou valores superiores em T1 (material moído sem peneiramento), comprovando as relações entre a granulometria e a quantidade de CaO e o mesmo deve ser observado conforme a granulometria de partícula utilizada.

A escolha da relação água/cal para tratamento das partículas deve ser correlacionada com a granulometria das mesmas.

AGRADECIMENTOS

A equipe agradece ao apoio da Universidade Federal do Paraná (UFPR), ao Laboratório de Materiais e Estruturas (LAME) por possibilitar o empenho de seus professores/pesquisadores/funcionários e colocar a sua infraestrutura à disposição deste trabalho de pesquisa. Além disso, deve-se registrar o agradecimento pela concessão de bolsas de estudo promovidas pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). E a madeireira Maracanã por fornecer o material para a pesquisa.

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Datas de Publicação

  • Publicação nesta coleção
    2017

Histórico

  • Recebido
    30 Mar 2016
  • Aceito
    24 Set 2016
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