UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS DA MADEIRA DE Pinus spp. COMO SUBSTITUIÇÃO AO AGREGADO MIÚDO NA PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA ALVENARIA ESTRUTURAL

USE OF WOOD RESIDUES OF Pinus spp. FOR SUBSTITUTION TO THE FINE AGGREGATE IN THE PRODUCTION OF CONCRETE BLOCKS FOR STRUCTURAL MASONRY

RESUMO

Este trabalho teve como objetivo avaliar o potencial de utilização do resíduo do desdobro de toras de Pinus spp. em substituição ao agregado miúdo do concreto traço 1:10, utilizado para a produção de blocos para alvenaria estrutural. A avaliação das características físicas (massa específica, índice de vazios e absorção de água) e mecânicas (resistência à compressão e à tração) do concreto foi realizada conforme normas da ABNT. Foram testadas substituições do agregado miúdo por teores de 0, 20, 40, 60, 80 e 100% de resíduo de Pinus spp. in natura, Pinus spp. in natura e com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O e resíduo de Pinus spp. pré-tratado com extração em água fria por 48 horas (AF48H). As composições foram inicialmente utilizadas para a produção em laboratório, de corpos de prova cilíndricos de 50 mm, com o uso de um sistema de moldagem por vibrocompressão e posteriormente, para produção de blocos, com os traços otimizados, em máquina vibroprensa. Obtiveram-se resultados satisfatórios com substituições de até 50% do agregado miúdo mineral pelo resíduo de Pinus spp.

Palavras-chave:
resíduo de Pinus spp.; blocos de concreto; alvenaria estrutural

ABSTRACT

This research was developed with the objective of evaluating the potential use of residues of the production of Pinus spp. sawnwood, as substitution to the fine aggregate of the concrete used for the production of blocks for structural masonry. The evaluation of the physical characteristics (density, porosity and water absorption) and mechanics (compression and tension strength) of the concrete was evaluated in agreement with the ABNT normalization. Substitutions of the fine aggregate were tested by percentages of 0, 20, 40, 60, 80 and100% of residue of Pinus spp. in natura, Pinus spp. in natura and with addition of 4,5% CaCl₂.2H₂O and residue of Pinus spp. pre-treated with extraction in cold water for 48 hours (AF-48H). The compositions were initially used for the production, in laboratory, of cylindrical specimens of 50 mm diameter, by the use of a molding system for vibrate-compression and later, for producing blocks, with optimized compositions, in vibrate-press commercial machine. Satisfactory results were obtained with substitutions of up to 50% of the mineral fine aggregate for the residue of Pinus spp.

Keywords:
residue of Pinus spp.; concrete blocks; structural masonry

INTRODUÇÃO

A viabilidade da produção de compósitos produzidos com fibras ou partículas naturais vem sendo pesquisada há décadas, possuindo uma longa história de aceitação e aplicação na construção civil, especialmente na Europa e Ásia (IWAKIRI, 2005).

De acordo com Moslemi (1989) e Semple e Evans (2004), os materiais produzidos com compósito cimento-madeira apresentam uma série de vantagens, entre as quais podem ser citadas: disponibilidade de matéria-prima em grandes quantidades, baixa massa específica, baixa permeabilidade, possibilidade de serem serrados e de receberem parafusos e acabamentos, o que permite sua utilização na produção de painéis de fechamento, forros, telhas, elementos de vedação e de alvenaria.

Além dessas vantagens, os materiais baseados em compósitos cimento-madeira não emitem resíduos tóxicos durante sua manufatura, não necessitam de tratamentos preservativos (RAMIREZ CORETTI et al., 1998), apresentam menor dispêndio de energia no processo de produção, inclusive se tornando uma alternativa viável aos fibrocimentos que utilizam asbesto (amianto), principalmente na Europa, Japão e América do Norte (MOSLEMI, 1989), além do que apresentam boas características como isolante termo acústico (SAVASTANO JÚNIOR e AGOPYAN, 1997), excelente estabilidade dimensional (JORGE et al., 2004) e grande capacidade de dissipação de energia (SEMPLE e EVANS, 2004).

A principal desvantagem a ser citada, conforme Hachmi e Campbell (1989) e Moslemi (1989), diz respeito à incompatibilidade química entre o cimento e a madeira. A constituição química da madeira, em função da presença de açúcares, resinas, fenóis e amido, pode afetar de forma adversa as reações de hidratação do cimento Portland, fato que, conforme Simatupang et al. (1988), pode ser melhorado com tratamentos simples e confiáveis, tais como extração em água quente ou fria.

O gênero Pinus, da família das Pinaceae, é composto por plantas lenhosas, em geral arbóreas, de altura variável, sendo que algumas espécies de Pinus se incluem entre as árvores mais utilizadas no mundo (LIMA et al., 1988; MORAIS et al., 2005).

As madeiras pertencentes ao gênero Pinus fornecem material de boa qualidade para a produção de celulose, além de apresentarem características tecnológicas adequadas para seu aproveitamento em serraria. Conforme Fagundes (2003), durante as etapas do processamento mecânico da madeira produz-se grande quantidade de resíduos que não têm recebido a devida valorização.

O incremento na produção de madeira de Pinus spp. pode ser verificado com base na análise dos dados da Associação Brasileira da Indústria de Madeira Processada Mecanicamente (ABIMCI, 2009), onde se verifica uma produção de toras de Pinus spp., em 2007, de 50,6 milhões de metros cúbicos, contra 42 milhões de metros cúbicos em 1997. Portanto, um acréscimo de produção de 20,48% no período de dez anos.

Sob esta ótica, a geração de resíduos florestais no Brasil também assume valores expressivos, pois, segundo a ABIMICI (2009), só a produção de madeira serrada em 2008 alcançou o montante de 22.886 milhões de metros cúbicos. Inferindo sobre este valor, o potencial de perdas, que, conforme Freitas (2000), pode atingir até 60%, deduz-se que um valor significativo de resíduos florestais foi produzido naquele ano, sem um efetivo reaproveitamento em outros produtos que possam prolongar o armazenamento do CO incorporado à madeira.

De acordo com Hon e Shiraiashi (2001), há um grande interesse da indústria da construção civil quanto ao reaproveitamento desses resíduos, pois a sua utilização vem se tornando uma questão de relevante importância econômica e ambiental e este reaproveitamento será uma maneira de resguardar os recursos naturais e reduzir a emissão de dióxido de carbono.

A norma brasileira NBR 6.136 (ABNT, 2008) define blocos vazados para alvenaria como sendo elementos que possuem furos prismáticos perpendiculares à face que os contém e cuja seção transversal média útil seja inferior a 75% da seção transversal bruta.

Os blocos de concreto, assim como são conhecidos hoje, foram desenvolvidos nos Estados Unidos da América, no final do século XIX. Acredita-se que o primeiro bloco de concreto tenha sido moldado nos EUA, em 1882 (MEDEIROS, 1993). No Brasil existem registros da utilização de blocos de concreto por volta de 1940, sendo que inúmeros edifícios vêm sendo construídos com este material (SOUSA, 2001). Conforme Sousa (2001), os blocos de concreto são materiais de grande interesse, além do custo relativamente baixo, apresentam também um baixo teor energético incorporado à sua produção, pois não passam pelo processo de queima, como os blocos cerâmicos para alvenaria.

Isaia (2007) demonstra os diferenciais de um sistema construtivo tradicional, com blocos cerâmicos, para outro utilizando blocos de concreto, sendo que este último apresenta diversas vantagens em detrimento aos métodos convencionais, tais como: (a) redução do custo da obra de até 30%; (b) maior velocidade na conclusão da obra; (c) menor custo para instalações elétricas e hidráulicas, uma vez que não há necessidade de quebrar as paredes para realizar estas instalações; (d) diminuição da necessidade de armaduras de aço e, consequentemente, de mão de obra e, no caso de alvenaria estrutural, dispensa o uso de vigas e pilares de concreto armado.

Normalmente, os materiais utilizados na produção de blocos de concreto resumem-se em aglomerante, agregados graúdos e miúdos, água e, eventualmente, aditivos e corantes.

De acordo com Ferreira Júnior (1985), o termo dosagem refere-se ao estudo realizado para fixar as quantidades dos materiais constituintes, visando obter um concreto e, consequentemente, os blocos pré-fabricados, com as características desejadas, que são: coesão no estado fresco, de forma que possam ser desmoldados e transportados sem que seu formato seja alterado; máxima compacidade, para que a absorção de água seja mínima e a resistência compatível com a aplicação a que se destina.

Neste contexto, o objetivo do trabalho foi desenvolver um novo tipo de bloco de concreto, incorporando o resíduo de Pinus spp. em substituição parcial ao agregado miúdo mineral (areia) e com características físicas e mecânicas que possibilitem a sua utilização em alvenaria estrutural.

MATERIAIS E MÉTODOS

Materiais utilizados

O resíduo de madeira Pinus spp. utilizado neste estudo, caracterizado como serragem, é proveniente do desdobro de toras de Pinus, de espécies e idades variadas, pela empresa Madeireira Juruqui, localizada no município de Almirante Tamandaré PR. Após a coleta, a serragem foi seca ao ar e peneirada em uma peneira ABNT n° 4, de forma a garantir a ela uma granulometria com partículas menores (Dmáx) que 4,8 mm.

O aditivo acelerador de pega utilizado foi o cloreto de cálcio bi-hidratado (CaCl₂.2H₂O). O aglomerante utilizado na pesquisa foi o cimento Portland, tipo CPV ARI RS - cimento Portland de Alta Resistência Inicial - Resistente a Sulfatos, especificado pela norma ABNT NBR 5.733 (ABNT, 1991).

TABELA 1:
Características do resíduo de Pinus spp. e dos agregados minerais convencionais.
TABLE 1
Characteristics of the residues of Pinus spp. and the conventional mineral aggregates.

As características do resíduo de Pinus spp. e dos agregados minerais convencionais utilizados são apresentadas na Tabela 1.

Metodologia

Em um estudo preliminar, foram produzidos três séries de blocos de concreto, com traços 1:6, 1:8 e 1:10. Como todos apresentaram desempenho satisfatório para utilização em alvenaria estrutural, ficou definido, principalmente em função das características econômicas, o traço 1:10 como referência para este estudo.

Os blocos de concreto foram produzidos em uma máquina vibroprensa marca Trillor Montana, modelo MBX 200. Este equipamento aplica uma carga unidirecional vertical de 1.010 kgf durante a compressão do concreto fresco para produção dos blocos, sendo capaz de produzir até 4 mil blocos por dia.

A proporção do agregado total (agregado miúdo + agregado graúdo) foi feita mediante a determinação da mistura de maior massa unitária compactada, o que traduz o menor índice de vazios possível para a mistura, conforme método proposto por Ferreira Júnior (1985), e a umidade de moldagem, após testes de moldagem com a máquina produtora de blocos, foi fixada em teores entre 6% e 6,5% (em relação à soma das massas dos materiais secos, inclusive do cimento Portland). A composição do concreto traço 1:10 ficou estabelecida conforme Tabela 2.

Na produção dos concretos com substituição parcial do agregado miúdo convencional, a areia foi substituída por teores de 0, 20, 40, 60, 80 e 100% de resíduo de Pinus spp. in natura, ou seja, sem qualquer pré-tratamento ou uso de aditivos químicos; Pinus spp. in natura com 4,5% de CaCl₂.2H₂O; e Pinus spp. com pré-tratamento tipo extração em água fria por 48 horas (AF48H) e com 4,5% de CaCl₂.2H₂O.

A mistura dos materiais foi efetuada em uma betoneira de eixo inclinado com capacidade de 120 litros. O teor de água da mistura foi controlado e corrigido em função do teor de umidade do resíduo de Pinus spp., de forma a manter sempre a madeira no ponto de saturação das fibras (PSF), adotado neste estudo como 30%.

TABELA 2:
Composição para o concreto traço 1:10 em massa (1m³ de concreto).
TABLE 2
Composition for concrete 1:10 in mass (1m³ of concrete).

A determinação das características físicas e mecânicas do concreto com as substituições parciais do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp., foi realizada em corpos de prova (CP) cilíndricos de concreto, com diâmetro nominal de 50 mm, moldados em uma única camada e adensados pelo efeito concomitante de vibração e compressão, de forma a reproduzir a moldagem efetuada em uma máquina produtora de blocos (vibroprensa).

Para tanto foi utilizado um aparato baseado na norma ASTM C 1170 (ASTM, 2008a). Segundo esta norma, a consistência do concreto é estabelecida em função do tempo que uma determinada amostra de concreto leva para adensar, sob determinada energia de adensamento, em uma mesa vibratória. Este tempo equivalente de moldagem, expresso em segundos, é denominado pela norma como tempo "Vebe" e foi definido para este estudo, com base nas características dos materiais e equipamentos utilizados em 27 segundos.

Para a desmoldagem e cura do concreto produzido com os corpos de prova cilíndricos, seguiram-se os procedimentos indicados na NBR 5.738 (ABNT, 2003a), e para determinação das características físicas e mecânicas, seguiram-se as normas NBR 7.215 (ABNT, 1997) e NBR 9.778 (ABNT, 2005b).

A cura inicial dos corpos de prova, com duração de 24 horas, deu-se em câmara úmida, conforme NBR 9.479 (ABNT, 2006), com temperatura de 23 ± 2°C e umidade relativa mínima de 95%, onde permaneceram com os moldes e cobertos com uma placa de acrílico, para proteção, conforme NBR 7.215 (ABNT, 1997). Após o período de cura inicial, os corpos de prova foram desmoldados, identificados e mantidos em câmara úmida, imersos em água, até a realização do ensaio.

As características mecânicas, compreendendo os ensaios para determinação da resistência à compressão aos sete dias (RC 7d) foram efetuadas conforme NBR 7.215 (ABNT, 1997). Para não haver influências de irregularidades nos topos dos corpos de prova, e garantir a ruptura por compressão simples, foram utilizados discos de neoprene com dureza 60 a 70 shore dispostos em guarnições de aço. O equipamento utilizado foi uma máquina universal de ensaio marca Emic, modelo DL 30000, com aquisição de dados computadorizada. As características físicas foram determinadas conforme norma NBR 9.778 (ABNT, 2005).

Após determinadas as composições tecnicamente viáveis de substituição do agregado miúdo mineral convencional pelos três tipos de resíduo de Pinus spp., realizou-se a produção dos blocos em fábrica. Após moldados, os blocos sofreram cura ao ar, com molhagens diárias, conforme o esquema de fabricação normal da fábrica. As características geométricas, físicas e mecânicas dos blocos protótipos foram determinadas em conformidade com a norma NBR 12.118 (ABNT, 2008a).

A determinação da resistência e da condutividadetérmicadoconcretoconvencionale dos concretos contendo resíduo de Pinus spp. foi feita através de técnicas fluxométricas, utilizando um Condutivímetro Fluxométrico, conforme normas NBR 15.220-4 (ABNT, 2005a) e ASTM C177 (ASTM, 2008b).

A análise estatística dos resultados obtidos nos ensaios foi feita através da análise de variância (ANOVA) e, todas as vezes que a hipótese da nulidade foi rejeitada, efetuou-se a comparação das médias através do teste de Tukey-Kramer.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Nas Tabela 3, Tabela 4 e Tabela 5 são apresentadas as resistências à compressão aos sete dias de idade (RC 7d) e as características físicas (massa específica, índice de vazios e absorção de água), dos concretos para blocos, traço 1:10, com as substituições do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. Em função do coeficiente de variação determinado, de 9,48%, o número mínimo de repetições para cada ensaio, foi fixado em quatro corpos de prova.

Analisando os valores apresentados nas Tabelas 3, 4 e 5, pode-se constatar que a RC 7d apresenta diferença significativa entre cada teor de substituição do agregado miúdo mineral pelo resíduo de Pinus spp. (in natura, in natura com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O e com o pré-tratamento AF48H e com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O), sendo que a queda de resistência, para teores de substituição de 100% do agregado miúdo mineral, chega a 85,48% para o resíduo de Pinus spp. in natura, 83,14% para o resíduo de Pinus spp. in natura com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O, e 83,04% para o resíduo com pré-tratamento AF48H e 4,5% de CaCl₂.2H₂O.

A massa específica do concreto também apresenta diferença estatística significativa para teor de substituição analisado, para qualquer um dos três tipos de resíduo de Pinus spp. utilizados, sendo que a maior diferença determinada foi de 29,37% de redução (100% de substituição por resíduo de Pinus spp. in natura com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O).

A porosidade do material, expressa pelo seu índice de vazios, também apresentou diferença significativa entre todas as proporções de agregado miúdo mineral e resíduo de Pinus spp., sendo que o maior valor determinado foi para 100% de substituição de Pinus spp. in natura (aumento de 105,46%).

A absorção de água, como esperado, também apresentou diferença significativa para todos os teores de substituição pelos três tipos de serragem de Pinus spp. testados, sendo que o maior incremento de absorção de água foi verificado para 100% de substituição de Pinus spp. in natura (188,18%).

Fica evidenciada a melhora da compa tibilidade entre o resíduo de Pinus spp. e o cimento Portland, em função da adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O ao compósito, conforme indicado por Simatupang et al. (1988) e Semple e Evans (2004), traduzida pelo aumento médio de 10,08% da resistência à compressão aos sete dias de idade ao concreto produzido com resíduo de Pinus spp. in natura. A utilização do pré-tratamento AF48H, conforme Simatupang et al. (1988), também conferiu melhoras significativas nas resistências à compressão do concreto com resíduo de Pinus spp., pois apresentou um ganho médio de 11,05% em comparação com o material produzido com CaCl₂.2H₂O e sem o pré-tratamento e de 21,68% em comparação ao concreto produzido com o resíduo de Pinus spp. in natura e sem o acelerador de pega.

Quanto às características físicas determinadas, não se verificaram variações significativas em função do uso de 4,5% de CaCl₂.2H₂O ou do uso concomitante do pré-tratamento tipo AF48H, mais 4,5% de CaCl₂.2H₂O.

TABELA 3:
Substituição do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. in natura no concreto para blocos traço 1:10 - características físicas e mecânicas.
TABLE 3
Substitution of conventional fine aggregate by residues of Pinus spp. in natura in the concrete for blocks 1:10 - physical and mechanical characteristics.

TABELA 4:
Substituição do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. in natura com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O no concreto para blocos traço 1:10 - características físicas e mecânicas.
TABLE 4
Substitution of conventional fine aggregate by residues of Pinus spp. in natura with addition of4,5% of CaCl₂.2H₂O in the concrete for blocks 1:10 physical and mechanical characteristics.

TABELA 5:
Substituição do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. AF48H com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O no concreto para blocos traço 1:10 - características físicas e mecânicas.
TABLE 5
Substitution of conventional fine aggregate by residues of Pinus spp. AF-48H with addition of4,5% of CaCl₂.2H₂O in concrete for blocks 1:10 - physical and mechanical characteristics.

Na Figura 1, são ilustradas as dispersões dos valores da resistência à compressão aos sete dias de idade e das características físicas dos concretos com substituições do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp., bem como os modelos que proporcionam o melhor ajuste destas características em função dos teores de substituição.

FIGURA 1:
Características do concreto com substituição do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. in natura (PN), Pinus spp. in natura e com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O (PNCC) e Pinus spp. com extração em água fria por 48h com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O (APAFCC).
FIGURE 1:
Characteristics of concrete with substitution of conventional fine aggregate by residue of Pinus spp. in natura (PN), Pinus spp. in natura with addition of 4,5% of CaCl₂.2H₂O (PNCC) and Pinus spp. with extraction in cold water for 48 hours with addition of 4,5% of CaCl₂.2H₂O (APAFCC).

Em função da análise dos modelos de regressão apresentados na Figura 1 e objetivando-se obter um bloco de concreto com RC 7d acima da resistência mínima de 3,0 MPa, estabelecida pela norma NBR 6.136 (ABNT, 2008b) para uso em alvenaria estrutural, optou-se por uma substituição do agregado miúdo convencional por 50% de resíduo de Pinus spp., o que resultou nas expectativas de valores para resistência aos sete dias de cura (RC 7d exp) e características físicas, apresentadas na Tabela 6.

TABELA 6:
Concreto para blocos traço 1:10 com substituição de 50% do agregado miúdo convencional por resíduo de Pinus spp. - expectativa de valores para resistência e características físicas.
TABLE 6
Concrete for blocks 1:10 with substitution of 50% of conventional fine aggregate by residue of Pinus spp.- expectation of values for resistance and physical characteristics.

Para confirmar os valores previstos pelos modelos de regressão, apresentados na Tabela 6, foram produzidas três séries de corpos de prova cilíndricos de Dn = 50 mm, uma para cada tipo de resíduo de Pinus spp. As séries foram, então, ensaiadas para determinação das características físicas e mecânicas e seus resultados comparados com o traço de referência (concreto para blocos traço 1:10, com 100% de agregado miúdo mineral). Os valores assim determinados são apresentados na Tabela 7.

Analisando os valores apresentados na Tabela 7, constata-se que tanto a resistência à compressão quanto as características mecânicas, determinadas com o ensaio dos corpos de prova, se aproximaram muito dos valores previstos pelas equações de regressão apresentadas na Figura 1.

Em relação ao concreto de referência, as massas específicas dos concretos contendo resíduo de Pinus spp., apresentaram diferenças significativas, com valores em média 15,40% menores.

Quanto à porosidade do concreto, verifica-se que os valores do índice de vazios do concreto com resíduo de Pinus spp., apresentaram aumentos significativos quando comparados com o concreto com 100% de agregado mineral, da ordem de 37,33% (substituição por 50% de Pinus spp. in natura), 44,10% (substituição por 50% de serragem de Pinus spp. in natura com 4,5% de CaCl₂.2H₂O) e 47,59% (substituição por 50% de resíduo de Pinus spp. AF48H com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O).

Com relação à absorção de água, os concretos com resíduo de Pinus spp. apresentaram aumentos significativos quando comparados com o concreto com 100% de agregado mineral, da ordem de 62,36% (substituição por 50% de Pinus spp. in natura), 83,20% (substituição por 50% de resíduo de Pinus spp. in natura com 4,5% de CaCl₂.2H₂O) e 76,67% (substituição por 50% de resíduo de Pinus spp. AF48H com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O).

TABELA 7:
Concreto para blocos traço 1:10 com substituição de 50% do agregado miúdo convencional por resíduo de Pinus spp. - características físicas.
TABLE 7
Concrete for blocks 1:10 with substitution of 50% of conventional fine aggregate by residue of Pinus spp.- physical characteristics

Quanto à RC 7d, constata-se que as diferenças apresentadas em relação ao traço com materiais convencionais, apresentaram a seguinte variação: redução de 59,26% (50% de resíduo de Pinus spp. in natura), redução de 54,58% (50% de resíduo de Pinus spp. in natura com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O) e redução de 50,00% (50% de resíduo de Pinus spp. AF48H com adição de 4,5% de CaCl₂.2H₂O).

Os resultados obtidos validaram a produção dos blocos com substituição de 50% do volume do agregado miúdo convencional pelos resíduos de Pinus spp.

Durante a produção dos blocos com 50% do agregado miúdo convencional substituído pelo resíduo de Pinus spp., verificou-se que os blocos invariavelmente apresentavam trincas (Figura 2) o que poderia inviabilizar a produção. Diante deste problema, resolveu-se diminuir a velocidade de desforma (abertura dos extratores). O aumento de dois segundos para cinco segundos se mostrou suficiente para a produção de blocos sem defeitos aparentes.

Os valores determinados para as características físicas dos blocos são apresentados na Tabela 8. As características mecânicas, no caso as resistências à compressão aos três dias (RC 3d), sete dias (RC 7d) e 28 dias (RC 28d), são apresentadas na Tabela 9.

Como pode ser verificado na Tabela 8, tanto a massa específica quanto a porosidade e a absorção de água dos blocos produzidos com 50% de resíduo de Pinus spp. apresentaram diferenças significativas a 95% de confiança em relação aos blocos convencionais de concreto. A retração por secagem, por sua vez, não apresentou diferenças entre os blocos protótipos, nem entre estes e o bloco de concreto convencional, de referência, confirmando a excelente estabilidade dimensional dos compósitos cimento-madeira, conforme relatado por Jorge et al. (2004).

Quanto aos valores apresentados, verifica-se uma redução de 10,32% (média) da massa dos blocos em função da substituição parcial do agregado graúdo convencional pelos resíduos de Pinus spp.

Os valores de absorção de água, apresentados pelos blocos protótipos, apesar de maiores que o valor médio determinado para o bloco de concreto convencional, são menores que os limites estabelecidos pela norma brasileira ABNT NBR 6.136 (ABNT, 2008), com valores máximos de 10% para blocos produzidos com agregados minerais convencionais e 13% para blocos produzidos com agregados leves.

Os valores de retração por secagem, determinados para os blocos protótipos, também se apresentam menores que o limite de 0,065% estabelecido pela NBR 6.136 (ABNT, 2008).

FIGURA 2:
Exemplos de trincas em blocos devido à velocidade de desforma.
FIGURE 2:
Examples of split in blocks due to defaced speed.

TABELA 8:
Características físicas dos blocos protótipos.
TABLE 8
Physical characteristics of prototype blocks.

TABELA 9:
Características mecânicas dos blocos protótipos.
TABLE 9
Mechanical characteristics of prototype blocks.

Quanto às resistências à compressão, apresentadas na Tabela 9, os blocos protótipos, com substituição de 50% do agregado miúdo convencional apresentaram, para todas as idades, valores significativamente inferiores aos apresentados pelos blocos convencionais. Em comparação aos blocos convencionais de referência, os valores médios de resistências dos blocos protótipos apresentaram reduções médias de 47,25% aos 3 dias, 61,31% aos 7 dias e 63,86% aos 28 dias. Porém, aos sete dias de idade, todos os blocos protótipos apresentaram resistências à compressão acima do limite fixado pela NBR 6.136 (ABNT, 2008) para utilização em alvenarias estruturais, que é de 3,0 MPa.

As resistências à compressão aos sete dias determinadas para os blocos protótipos apresenta ram reduções médias de 9,89% em relação às re sistências determinadas com os corpos de prova ci líndricos moldados em laboratório. Tal redução se verificou em virtude das condições diferenciadas de produção e cura do material.

A evolução das resistências à compressão com a idade dos blocos de referência e protótipos pode ser verificada na Figura 3.

Na Figura 3 ficam evidenciadas as diferenças significativas das resistências à compressão em todas as idades, quando comparadas às resistências determinadas para os blocos produzidos com o concreto convencional. Porém, apesar dessas reduções, os valores das resistências à compressão determinadas com os blocos protótipos, contendo substituição de 50% em volume do agregado miúdo convencional (areia) pelo resíduo de Pinus spp. apresentaram valores acima da mínima para uso em alvenaria estrutural, que, conforme a normalização brasileira, é de 3,0 MPa.

Os resultados de condutividade térmica dos materiais com os quais os blocos protótipos foram produzidos são apresentados na Tabela 10.

Como pode ser verificado, a substituição de 50% em volume do agregado miúdo convencional pelo resíduo de Pinus spp. fez com que a condutividade térmica média do concreto para blocos traço 1:10, fosse reduzida de 0,90 W/mK, para valores em torno de 0,60 W/mK (resíduo de Pinus spp. AF48H + 4,5% de CaCl₂.2H₂O) a 0,64 W/mK (resíduo de Pinus spp. in natura + 4,5% de CaCl₂.2H₂O). Portanto, com reduções estatisticamente significativas da ordem de 33,33% a 28,89%, o que confirma a tese de Savastano Júnior e Agopyan (1997) de que os materiais produzidos com base em compósitos cimento-madeira apresentam características de isolamento térmico, superiores aos materiais convencionais de construção, tais como os blocos cerâmicos, que conforme a NBR 15.220-4 (ABNT, 2005), possuem condutividade térmica variando entre 0,70 W/mK a 1,05 W/mK.

FIGURA 3:
Evolução da resistência à compressão com a idade: Ref T 1:10 - blocos de referência de concreto convencional Traço 1:10, 50PN blocos com substituição de 50% do agregado miúdo mineral por Pinus spp. in nature, 50PNCC - blocos com substituição de 50% do agregado miúdo mineral por Pinus spp. in nature + 4,5% de CaCl₂.2H₂O, 50PAFCC - blocos com substituição de 50% do agregado miúdo mineral por Pinus spp. com extração em água fria por 48 h + 4,5% de CaCl₂.2H₂O.
FIGURE 3:
Evolution of compression strength with ages. Ref T 1:10 - referential blocks of conventional concrete T 1:10, 50PN - blocks with 50% substitution of conventional fine aggregate by residue of Pinus spp. in nature, 50PNCC blocks with 50% substitution of conventional fine aggregate by residue of Pinus spp. in nature with addition of 4,5% of CaCl₂.2H₂O, 50PAFCC blocks with 50% substitution of conventional fine aggregate by residue of and Pinus spp. with extraction in cold water for 48 hours with addition of 4,5% of CaCl₂.2H₂O.

TABELA 10:
Condutividade térmica do concreto dos blocos.
TABLE 10
Thermal conductivity of concrete of blocks.

CONCLUSÕES

Com base nos resultados obtidos nesta pesquisa, as seguintes conclusões podem ser apresentadas:

A utilização do resíduo de Pinus spp. com diâmetro máximo de 4,8 mm, como substituição parcial do agregado miúdo mineral para a produção de blocos de concreto para uso em alvenarias estruturais é tecnicamente viável;

A utilização de CaCl₂.2H₂O como aditivo acelerador de pega propiciou ganhos significativos de resistência dos blocos com resíduo de Pinus spp.;

A utilização de pré-tratamento, tipo extração em água fria por 48 horas (AF48H), propiciou aumentos significativos da resistência à compressão dos blocos, quando comparados aos blocos produzidos com resíduo de Pinus spp. sem tratamento;

Verificou-se o aparecimento de fissuras na produção dos blocos com resíduo de Pinus spp., problema facilmente resolvido com pequena alteração no processo de fabricação;

Diante dos limites estabelecidos pela normalização brasileira, os blocos produzidos com substituição parcial de 50% em volume do agregado miúdo mineral convencional pelo resíduo de Pinus spp. apresentaram características físicas e mecânicas que possibilitam sua utilização em alvenarias estruturais, para a construção de edifícios de até seis pavimentos;

A utilização do resíduo de Pinus spp. como substituto ao agregado miúdo convencional reduziu a condutividade térmica média do concreto produzido, o que proporciona reflexos importantes para o desempenho dos blocos quanto ao conforto térmico dos ambientes construídos.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  Jan-Mar 2014

Histórico

• Recebido
  12 Abr 2010
• Aceito
  18 Set 2012