UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” FACULDADE DE ENGENHARIA CÂMPUS DE ILHA SOLTEIRA DANIEL UKUESSUNGA BENJAMIM NOVO AGLOMERANTE POZOLÂNICO A PARTIR DA ARGILA CALCINADA E FOLHA DE BAMBU Ilha Solteira 2021 Campus de Ilha Solteira PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL DANIEL UKUESSUNGA BENJAMIM NOVO AGLOMERANTE POZOLÂNICO A PARTIR DA ARGILA CALCINADA E FOLHA DE BAMBU Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira – Universidade Estadual Paulista para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil. Área de conhecimento: Estrutura Orientador: Prof. Dr. Mauro Mitsuuchi Tashima Ilha Solteira 2021 UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Câmpus de Ilha Solteira CERTIFICADO DE APROVAÇÃO TÍTULO DA DISSERTAÇÃO: NOVO AGLOMERANTE POZOLÂNICO A PARTIR DA ARGILA CALCINADA E FOLHA DE BAMBU AUTOR: DANIEL UKUESSUNGA BENJAMIM ORIENTADOR: MAURO MITSUUCHI TASHIMA Aprovado como parte das exigências para obtenção do Título de Mestre em ENGENHARIA CIVIL, área: Estruturas pela Comissão Examinadora: Prof. Dr. MAURO MITSUUCHI TASHIMA (Participação Virtual) Departamento de Engenharia Civil / Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP Prof. Dr. ALEX OTÁVIO SANCHES (Participação Virtual) Departamento de Física e Química / Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - UNESP Prof. Dr. AMIN NAZER (Participação Virtual) Departamento de Construcción / Universidad de Atacama - Chile Ilha Solteira, 29 de abril de 2021 Faculdade de Engenharia - Câmpus de Ilha Solteira - Alameda Bahia 550 CEP 15385-000 Ilha Solteira, SP, 15385000, Ilha Solteira - São Paulo http://www.ppgec.feis.unesp.brCNPJ: 48.031.918/0015-20. DEDICATÓRIA Este trabalho é dedicado à minha querida mãe Joaquina Chiaquissa Cangongo, à minhas irmãs, familiares em geral, e meus amigos. Pois, suas forças foram essenciais para a culminação desta etapa da vida. AGRADECIMENTOS À Deus todo poderoso, endereço minhas profundas gratidões pelo fôlego de vida, por permitir que cá chegasse, por nunca me desamparar mesmo quando longe e sozinho sentia-me, seu amor me conforta. Ao meu pai Benjamim, assim como a fé que tenho pela divindade, sei que estás sempre comigo, como meu anjo da guarda, amo-te por sentir sua presença em toda minha vida. À minha mãe Joaquina Ch. Cangongo, pela vida, pelos ensinamentos, e por fazer-me ser por intermédio do seu reflexo o que hoje sou, o meu amor por ti é infinito, por ti daria todas as vidas que tivesse. À minhas irmãs, só nós sabemos onde passamos, e hoje às ver sorrir, enchem meu coração de alegria e satisfação, vontade de voar cada vez mais alto, é bom vos ter. Aos meus familiares em geral, agradeço imenso por tudo que fazem por mim, muita coisa não teria conseguido se não fosse por vós, e nem sempre saberemos verdadeiramente reconhecer, Deus retribui a cada um de vós o dobro. À Helena José, por ceder parte de si, parte de sua vida e fazer minhas emoções flutuarem, companheirismos, força, apoio, estimulo e cumplicidade, muito obrigado. Ao meu orientador Prof. Dr. Mauro Mitsuuchi Tashima, por ter me recebido e guiado sabiamente, pelos ensinamento, simplicidade e humildade, por depositar confiança em mim mesmo vindo de uma formação de base diferente, muito grato por me transformar. Ao Prof. Dr. José Luiz Pinheiro Melges, por tratar sabia e pacientemente meu processo para chegar aqui na UNESP de Ilha Solteira, por me receber, me instalar, e por me dar todas as diretrizes acadêmicas e não só, jamais me esquecerei daquele abraço e sorriso de boas vinda na rodovia, junto ao Prof. Dr. Sérgio Kurokawa, que me proporcionou o primeiro roteiro pela cidade e ajuda no processo de instalação aqui em Ilha Solteira Ao Prof. Dr. Jorge Luís Akasaki, por permitir a minha inserção no grupo de pesquisa materiais alternativos de construção - MAC, por receber-me carinhosamente, e pelos ensinamentos. Aos meus colegas e amigos, Gabriela, Gean, Sherington, Renan, Rodrigo, Letícia, João, Felipe, Marcelo, Alan, Luíza, por receberem-me tão bem desde o início e terem ajudando-me em todas as dificuldades a qual deparei-me, levar-vos-ei na jornada da minha vida. Ao meu amigo José Carlos de Oliveira, grande companheiro, muito obrigado por fazer-me viver nessa Cidade, por mostrar-me o quão grande e lindo esse Brasil, pelos conselhos, pelos ensinamentos de vida, pela partilha, pelo apoio e força, pela diversão, a ti vai uma gratidão muito especial, o poder da amizade teve influência muito significativa em mim. Aos meus amigos em Angola, que sentiram minha falta e vice-versa, porém sempre mandaram energia positiva para que tudo corresse bem. Agradeço à UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” - UNESP, especialmente ao departamento de Engenharia Civil do câmpus de Ilha Solteira. Aos técnicos do Laboratório Central de Engenharia Civil, especialmente Gilson, Flávio, Osias e Mário, pelo apoio e acolhimento durante esse período. Ao INSTITUTO NACIONAL DE GESTÃO DE BOLSA DE ESTUDO DE ANGOLA – INAGBE, pelo apoio financeiro, por conceder que tudo isso fosse possível, pois graças a vós, o que ontem foi sonho, hoje é realidade, muito grato por tudo. Uma gratidão extensiva a todos quanto direta ou indiretamente tiveram participação nessa etapa da vida, muito obrigado. “Tudo posso naquele que me fortalece, pois, ainda que eu transborde para o mais longínquo, sozinho nunca estarei, guias-me mesmo de olhos vendados, a ti pertenço, pois, pela tua graça vivo” RESUMO A cinza da folha de bambu e argila calcinada (CFBA), surge como um aglomerante pozolânico, com finalidade de possibilidade de substituir parcialmente em até 50% em massa o cimento Portland em matrizes cimentícias. Foi desenvolvido a partir da folha de bambu e argila, que haviam já sido caracterizados em estudos anteriores com alto teor de reatividade pozolânica. A combinação destes dois materiais proporcionou vantagens satisfatórias, pois, além da fusão de duas fontes pozolânicas, a folha de bambu serviu de combustível no processo de calcinação de ambos materiais, com temperatura máxima de 713 ºC. Neste estudo foram produzidas argamassas com níveis de substituição de 0%, 10%, 20%, 30%, 40% e 50% do cimento Portland pela cinza da folha de bambu e argila calcinada, com o propósito de avaliar o índice de consistência, índice de desempenho, resistência mecânica, absorção de água por imersão, capilaridade, massas específicas e resistência ao fogo. Foram de igual modo produzidas pastas de Cimento/CFBA nas proporções de 0%, 20% e 40% para determinar a microestrutura dos produtos hidratados por meio de análise de Microscopia Eletrônica de Varredura, bem como foi coletada certa quantidade de CFBA para análise de DRX para determinar a estrutura amorfa do material. Assim, com base nos resultados obtidos, a inserção da cinza da folha de bambu e argila calcinada em matrizes cimentícias, mostraram ser uma boa alternativa para substituir o cimento Portland e mitigar os impactos causados pela produção do cimento. Palavras chaves: Pozolâna. Cinza de folha de bambu. Argila calcinada. Blocos combustíveis. Biomassas. ABSTRACT Ash from bamboo leaf and calcined clay (CFBA), appears as a pozzolanic binder, with the purpose of partially replacing Portland cement in cementitious matrices by up 50% by mass. It was developed from bamboo and clay leaves, which had already been characterized in previous studies with a high content of pozzolanic reactivity. The combination of these two materials provided satisfactory advantages, because, in addition to the fusion of two pozzolanic sources, the bamboo leaf serval as fuel in the calcination process of both materials, with a maximum temperature of 713 ºC. In this study, mortars were produced with substitution levels of 0%, 10%, 20%, 30, 40% and 50% of Portland cement by ash from the bamboo leaf and calcined clay, with the purpose of evaluating the consistency index, performance index, mechanical resistance, water absorption by immersion, capillarity, specific dry mass and fire resistance. Cement/CFBA pastes were also produced in the proportions of 0%, 20% and 40% to determine the microstructure of hydrated products by scanning electron microscopy analysis. And XRD analysis to CFBA to determine the amorphous structure of the material. Thus, based on the results obtained, the insertion of ash from the bamboo leaf and calcined clay in cementitious matrices, proved to be a good alternative to replace Portland cement and mitigate the impacts caused by cement production. Keywords: Pozzolan. Bamboo leaf ash. Calcined clay. Combustible blocks. Biomass. LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - PROCESSO DE PRODUÇÃO DO CIMENTO PORTLAND ........................................ 19 FIGURA 2 - VENDA DE CIMENTO NO 1º SEMESTRE DE 2020 .............................................. 25 FIGURA 3 - IMAGEM DE MEV DA CINZA DA CASCA DE ARROZ ............................................ 30 FIGURA 4 - IMAGEM DE MEV DA CINZA DA FOLHA DE BAMBU, A-) SEM MOER; B-) 50 MINUTOS DE MOAGEM ......................................................................................................... 32 FIGURA 5 - IMAGEM DE MEV DA ARGILA CALCINADA ........................................................ 33 FIGURA 6 - TEMPO DE AUTO CALCINAÇÃO DO BAGAÇO DA CANA-DE-AÇÚCAR E ARGILA ....... 35 FIGURA 7 - IMAGEM DE MEV DA CINZA DO BAGAÇO DE CANA-DE-AÇÚCAR E ARGILA SEM MOAGEM(A) E 50 MINUTOS DE MOAGEM (B). ............................................................ 35 FIGURA 8 - BLOCO COMBUSTÍVEL.................................................................................. 37 FIGURA 9 - CURVA GRANULOMÉTRICA DA AREIA .............................................................. 40 FIGURA 10 - PRENSA DE SOLO CIMENTO ........................................................................ 42 FIGURA 11 - PENEIRAS UTILIZADAS PARA A SEPARAÇÃO E COLETA DO MATERIAL ............... 43 FIGURA 12 - MOINHO DE ESFERA E SUAS RESPECTIVAS ESFERAS ..................................... 44 FIGURA 13 - ARGAMASSADEIRA INDUSTRIAL ................................................................... 45 FIGURA 14 - MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAIO EMIC - INSTRON .................................... 46 FIGURA 15 - FLUXOGRAMA DO DESENVOLVIMENTO DA PESQUISA ..................................... 47 FIGURA 16 - PROCESSO DE SECAGEM DA ARGILA À CÉU ABERTO ...................................... 49 FIGURA 17 - PROCESSO DE CONFECÇÃO DE BLOCOS COMBUSTÍVEIS ................................ 50 FIGURA 18 - MOLDAGEM DAS PASTA .............................................................................. 52 FIGURA 19 - PREPARAÇÃO DAS AMOSTRAS .................................................................... 54 FIGURA 20 - CONFECÇÃO DOS CORPOS DE PROVA .......................................................... 58 FIGURA 21 - ENSAIO DE ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA ........................................................... 59 FIGURA 22 - CORPOS DE PROVA SUBMETIDOS EM ESTUFA À TEMPERATURA DE 105ºC ± 5.. 64 FIGURA 23 - CORPOS DE PROVA IMERSOS...................................................................... 64 FIGURA 24 - CORPOS DE PROVA EM ESTUFAS 105 ºC ..................................................... 66 FIGURA 25 - CORPOS DE PROVAS SUBMETIDOS NA MÚFLA À 600 ºC ................................. 67 FIGURA 26 - DIFRATOGRAMA DE RAIOS - X DA AMOSTRA DE CFBA .................................. 69 FIGURA 27 - IMAGENS DE MEV DA PASTA DE CPO+CFBA: A) CONTROLE, 28 DIAS; B) CONTROLE, 90 DIAS; C) 20%CFBA, 28 DIAS; D) 20%CFBA, 90 DIAS; E) 40%CFBA, 28 DIAS; F) 40%CFBA, 90 DIAS ................................................................................. 71 FIGURA 28 - DIÂMETRO DE ABERTURA DAS ARGAMASSAS OBTIDO PELO ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA ...................................................................................................... 72 FIGURA 29 - MASSA DOS CORPOS DE PROVA POR TEOR DE SUBSTITUIÇÃO (G) .................. 73 FIGURA 30 - DETERMINAÇÃO DE ÍNDICE DE DESEMPENHO DE MATERIAIS POZOLÂNICOS COM CIMENTO PORTLAND AOS 28 DIAS (NBR 5752) ....................................................... 74 FIGURA 31 - RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL DAS ARGAMASSAS DE CFBA EM SUBSTITUIÇÃO EM ATÉ 50% DO CP-V ..................................................................... 76 FIGURA 32 - GANHO DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL DAS ARGAMASSA .................. 78 FIGURA 33 - % DE PERDA DE MASSA DOS CORPOS DE PROVA APÓS SUBMETIDOS A 600 ºC E 800 ºC ................................................................................................................. 85 FIGURA 34 - RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO A DOS CORPOS DE PROVAS SUBMETIDOS À TEMPERATURA NATURAL, 600 ºC E 800 ºC .............................................................. 86 LISTA DE TABELAS TABELA 1 - PROGRAMAÇÃO DE ENSAIOS ........................................................................ 38 TABELA 2 - CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DO CIMENTO PORTLAND V ARI, CP II-F ............... 39 TABELA 3 - CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO AGREGADO MIÚDO .......................................... 40 TABELA 4 - ADITIVO SUPERPLASTIFICANTE ..................................................................... 41 TABELA 5 - CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DA CINZA DA FOLHA DE BAMBU E ARGILA BRUTA (%) ........................................................................................................................... 48 TABELA 6 - DOSAGEM DAS PASTAS ................................................................................ 52 TABELA 7 - DOSAGEM DA ARGAMASSA, CPO:CFBA (4 X 4 X 16 CM) COM ADIÇÃO DE SUPERPLASTIFICANTE, PARA ENSAIO DE ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA, ÍNDICE DE ATIVIDADES RESISTENTE E RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL. ................................................. 56 TABELA 8 - DOSAGEM DE ARGAMASSA PARA ENSAIOS DE ÁGUA POR IMERSÃO, ÍNDICE DE VAZIO, MASSA ESPECÍFICAS, ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE E RESISTÊNCIA AO FOGO. ........................................................................................................................... 56 TABELA 9 - PROCEDIMENTO DE CONFECÇÃO DAS ARGAMASSAS ....................................... 57 TABELA 10 - DOSAGEM DA ARGAMASSA DO ÍNDICE DE DESEMPENHO (NBR 7215)............. 61 TABELA 11 - RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO AXIAL DAS ARGAMASSAS DE CP-V COM SUBSTITUIÇÃO EM ATÉ 50% POR CFBA .................................................................. 75 TABELA 12 - GANHO DE RESISTÊNCIA DAS ARGAMASSAS POR SUBSTITUIÇÃO EM FUNÇÃO DO TEMPO ................................................................................................................. 77 TABELA 13 - ABSORÇÃO DE ÁGUA POR IMERSÃO EXPRESSO EM (%) ................................ 79 TABELA 14 - ÍNDICE DE VAZIO (%) ................................................................................. 80 TABELA 15 - MASSA ESPECÍFICA DA AMOSTRA SECA (G/CM3) ........................................... 81 TABELA 16 - MASSA ESPECÍFICA DA AMOSTRA SATURADA (G/CM3).................................... 81 TABELA 17 - MASSA ESPECÍFICA DA AMOSTRA REAL (G/CM3)............................................ 82 TABELA 18 - ABSORÇÃO DE ÁGUA POR CAPILARIDADE (G/CM²) ......................................... 83 TABELA 19 - MASSA DOS CORPOS DE PROVA (G) ANTES E DEPOIS DE SEREM SUBMETIDOS À 600ºC DE TEMPERATURA POR DUAS HORAS ............................................................ 84 TABELA 20 - MASSA DOS CORPOS DE PROVA (G) ANTES E DEPOIS DE SEREM SUBMETIDOS À 800ºC DE TEMPERATURA POR DUAS HORAS ............................................................ 84 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas STBD Serviço Técnico de Biblioteca e Documentação UNESP Universidade Estadual Paulista CFBA Cinza de folha de bambu e argila calcinada NBR Norma Brasileira e Regulamentadora MEV Microscopia Eletrônica de Varredura TGA Analise Termogravimétrica FTEL Espetroscopia fotoeletrônica por transformada de Fourier DRX Difração de raio-X ASTM American Society for Testing and Materials (Sociedade Americana para Testes e Materiais) FEIS Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira PPGEC Programa de Pós-Graduação de Engenharia Civil PCA Portland Cement Association FRX Fluorescência de raios-X CPO Cimento Portland comum SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS ................................................................................ 11 LISTA DE TABELAS ............................................................................... 13 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS .................................................. 14 SUMÁRIO ................................................................................................ 15 1 INTRODUÇÃO ...................................................................................... 18 2 APRESENTAÇÃO DA DISSERTAÇÃO .......................................... 22 3 OBJETIVOS DA DISSERTAÇÃO .................................................... 23 3.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................... 23 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ............................................................ 24 4.1 CIMENTO PORTLAND ....................................................................... 24 4.1.1 Definição ................................................................................. 24 4.2 ADIÇÕES MINERAIS .......................................................................... 29 4.2.1 Definição ................................................................................. 29 4.3 MATERIAIS POZOLÂNICOS ................................................................. 29 4.3.1 Definição ................................................................................. 29 4.4 CINZA DA FOLHA DE BAMBU ............................................................... 31 4.5 ARGILA CALCINADA .......................................................................... 32 4.5.1 Definição ................................................................................. 32 4.5.2 Utilizações de argila calcinada como material pozolânico em matrizes cimentícias ........................................................................................... 32 4.5.3 Argamassas de sistemas ternários de argilas calcinadas e outras pozolanas ................................................................................................ 34 4.6 BLOCO COMBUSTÍVEL ...................................................................... 36 4.6.1 Definição ................................................................................. 36 5 PROGRAMA EXPERIMENTAL ....................................................... 38 5.1 MATERIAIS ...................................................................................... 39 5.1.1 Cimento Portland ..................................................................... 39 5.1.2 Água de amassamento............................................................. 39 5.1.3. Agregado Miúdo ...................................................................... 40 5.1.4 Argila caulinita .......................................................................... 41 5.1.5 Biomassa (folha de bambu) ...................................................... 41 5.1.6 Superplastificante ..................................................................... 41 5.2 EQUIPAMENTOS .............................................................................. 42 5.2.1 Prensa de solo cimento ........................................................... 42 5.2.2 Forno de combustão................................................................. 42 5.2.3 Peneiras ................................................................................... 43 5.2.4 Moinho de esferas metálicas .................................................... 43 5.2.5 Microscópio eletrônico de varredura ........................................ 44 5.2.6 Difratômetro de raio-X .............................................................. 44 5.2.7 Argamassadeira industrial ........................................................ 45 5.2.8 Máquina universal de ensaio .................................................... 45 5.2.9 Outros equipamentos ............................................................... 46 5.3 METODOLOGIA .................................................................................. 46 5.3.1 Produção da cinza da folha de bambu e argila calcinada ........ 48 5.3.2 Caracterização físico-química da CFBA ................................... 51 5.3.3 Estudo da aplicação CFBA em pasta de cimento .................... 51 5.3.4 Estudo da aplicação CFBA em argamassas de cimento .......... 54 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................ 68 6.1 CARACTERIZAÇÃO DA CFBA POR MEIO DE DRX .................................. 68 6.1.2 Difração de raio-X .................................................................... 68 6.2 ESTUDO MICROESTRUTURAL DE PASTAS DE CFBA + CIMENTO ............ 69 6.2.1 Microscopia eletrônica de varredura ........................................ 69 6.3 ESTUDO DE ASPECTOS FÍSICOS E MECÂNICOS DAS ARGAMASSAS DE CFBA + CIMENTO COM SUPERPLASTIFICANTE ....................................................................... 72 6.3.1 Ensaio de índice de consistência ............................................. 72 6.3.2 Determinação do índice de desempenho pozolânico da CFBA 73 6.3.3 Resistência mecânica das argamassas de CFBA e cimento ... 74 6.4 ESTUDO DE ASPECTOS FÍSICOS E MECÂNICOS DAS ARGAMASSAS DE CFBA + CIMENTO SEM SUPERPLASTIFICANTE ....................................................................... 79 6.4.1 Determinação da absorção de água, índice de vazios, e massa específica ........................................................................................................... 79 6.4.2 Absorção de água por capilaridade .......................................... 82 6.4.3 Resistência ao fogo. ................................................................. 83 7 CONCLUSÕES ................................................................................ 87 7.1 CONCLUSÕES .................................................................................. 87 7.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS .................... 88 18 1 INTRODUÇÃO Com o crescimento populacional, as necessidades primárias do homem, nomeadamente a habitação, tornam-se cada vez mais gradativas. Fato este que leva a indústria da construção civil a desafiar-se dia após dia. O cimento é o maior produto manufaturado da terra em produção massiva (SCRIVENER; JOHN; GARTNER, 2018a). É o segundo produto mais usado no mundo depois da água, esses materiais compõem uma proporção substancial do ambiente construtivo (SCRIVENER; JOHN; GARTNER, 2018a). Atualmente, o consumo do cimento Portland é de cerca de 4,6 bilhões de toneladas por ano, e espera-se que atinja aproximadamente 6 bilhões de toneladas até o final de 2050 (BHAGATH SINGH; SUBRAMANIAM, 2019). O cimento Portland é o mais consumido no mundo, e é composto essencialmente por 95% de clínquer. A demanda de países em rápido e constante desenvolvimento faz com que a sua produção seja cada vez mais acelerada e com qualidade mais baixa (BHAGATH SINGH; SUBRAMANIAM, 2019; SCRIVENER; JOHN; GARTNER, 2018b). A produção do Cimento Portland é responsável por altos níveis de emissão de dióxido de carbono na atmosfera. A produção de uma tonelada deste material, gera 0,9 tonelada de dióxido de carbono, no qual é responsável por cerca de 7% da emissão de dióxido de carbono global (MORAES et al., 2019). A produção do cimento Portland consome grandes quantidades de matérias-primas, a qual contribui significativamente para a degradação do meio ambiente, embora haja abundância de matéria primas, a sua exploração tem que ser criteriosa, para que no futuro não ocorra escassez de matérias-primas (SCRIVENER; JOHN; GARTNER, 2018b). Fato relevante no processo de produção do cimento Portland, remete-se ao alto grau de consumo de energia, especialmente no que diz respeito à energia necessária para a produção do clínquer, a mesma representa 20% a 40% do custo total da produção do cimento. São necessárias cerca de 4427MJ (BOESCH; KOEHLER; HELLWEG, 2009), para produção de uma tonelada de clínquer, dos quais oriundos da queima de 50% de carvão, 22% de resíduo pet, 1% de gás natural, 11% de resíduos industriais, 13% de combustíveis derivado de lixo, 1% de resíduos de 19 borrachas e 2% de pneus (BOESCH; KOEHLER; HELLWEG, 2009). A Figura 1 ilustra o processo de produção do cimento Portland. Figura 1 - Processo de produção do cimento Portland Fonte: (ÇANKAYA; PEKEY, 2020) Com base nestes pressupostos, pesquisadores estão empenhados no desenvolvimento de novas fontes de matérias a fim de obter materiais cimentícios ambientalmente mais ecológicos e economicamente mais viáveis e sustentáveis a partir de biomassas e resíduos agroindustriais, com finalidade de mitigar os impactos ambientais oriundo da produção do cimento Portland. Neste contexto, destaca-se os materiais pozolânicos, caracterizado como produtos alternativos de construção. Os materiais pozolânicos, são materiais siliciosos e ou aluminosos, que por si só possuem pouca ou nenhuma propriedade cimentícia, mas, quando finamente moído, no estado amorfo na presença de água ou umidade, reagem quimicamente com hidróxido de cálcio à temperatura ambiente, formam compostos com propriedades cimentícias. As cinzas vulcânicas, argila calcinadas, cinzas de casca de arroz, cinza volante e sílica ativa são algumas pozolânas comumente utilizadas (VAFAEI; ALLAHVERDI, 2016; SABIR; WILD; BAI, 2001). Os estudos relativamente à aplicação de pozolâna tornam-se interessantes tendo em contas as inúmeras vantagens manifestadas em matrizes de cimento com a utilização destes materiais, 20 com significância relevante na contribuição à resistência mecânica, durabilidade, trabalhabilidade e reologia (VICENTINI, 2018), reduções no aumento de temperatura, embora em alguns casos as pozolânas se desenvolvem mais lentamente (SABIR; WILD; BAI, 2001). As argilas calcinadas derivadas das argilas cauliníticas, argilas esmectíticas e argilas ilíticas são pozolânas que se destacam neste desenvolvimento. O processo de calcinação, bem como a sua etimologia, refere-se ao processo de queima em uma determinada temperatura e devidamente controlada, pois a argila está em seu estado mais reativo quando a temperatura de calcinação leva a perda de hidroxilas. A temperatura de calcinação que produz um estado ativo amorfo está na faixa de 600 a 800 ºC (SABIR; WILD; BAI, 2001), acima dos 850 ºC ocorre uma cristalização, o que prejudica a reatividade do material com o cimento Portland. (DWIVEDI et al., 2006) utilizaram a técnica de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) e relataram que a cinza de folha de bambu é um material pozolânico eficaz quando misturado com hidróxido de cálcio (CH) em testes por aproximadamente 4h de reação utilizando técnicas de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). Conclusões semelhantes foram observadas por (SINGH et al., 2007) em mistura de cinzas de folha de bambu com cimento Portland, concluindo que a cinza de folha de bambu é um material pozolânico eficaz. (VILLAR-COCIÑA et al., 2011), e (MORAES, 2019) realçam de igual modo a eficácia da cinza da folha de bambu como ótima pozolâna. 1.1 RELEVÂNCIA E JUSTIFICATIVA Tornar a sustentabilidade como maior percussor da restauração do meio ambiente pode ser considerado como um dever cívico. Isto deve ser feito de forma conjuntural, inclusiva, por todas as nações e áreas do saber, sendo assim, a cinza da folha de bambu e argila calcinada (CFBA) surge como um contributo nesta empreitada. Como já abordado, uma das soluções para mitigar a problemática causado pela produção do cimento Portland, é a opção pela substituição parcial ou total por materiais pozolânicos, derivada de atividades antropogênicas, nomeadamente resíduos agroindustriais (MORAES, 2019), pois é de conhecimento que as pozolânas 21 melhoram o comportamento mecânico e durabilidade das matrizes cimentícias, agindo quimicamente e fisicamente. O bambu destaca-se entre várias espécies de plantas devido à sua versatilidade e rápido crescimento, com a capacidade de crescer em locais degradados. É um recurso natural com múltiplas finalidades (da alimentação à arquitetura) e possui alta capacidade de sequestro de dióxido de carbono. O bambu é encontrado em muitas regiões do mundo, com uma área total estimada em 31,5 milhões de hectares, e cerca de 17,36 milhões de hectares localizados na Ásia. Deste modo, o cultivo do bambu gera uma grande quantidade de um resíduo: a folha de bambu, e a mesma é destinado a queimas em aterros sanitários que geram cinzas foliares de bambu que não têm um objetivo adequado, tornando-se uma fonte de poluição (ARUMUGAM; KARUPPASAMY; JEGADEESAN, 2018; BANNARAVURI; BIRRU, 2018; MORAES et al., 2019). A argila existe em abundância no meio ambiente, e é utilizada em diversas finalidades, sendo que foi pioneira no processo de construção primitiva, e principalmente na arquitetura vernacular, sendo dessa maneira um pilar na fonte de materiais pozolânicos quando calcinada (MOHAMMED, 2017). Sendo assim, foram realizadas pesquisas para transformar a folha de bambu juntamente com a argila, em material alternativo sustentável para a indústria da construção civil através de processo de calcinação. Destacam-se pesquisadores como: (DWIVEDI et al., 2006; FRÍAS et al., 2012; ROSELLÓ et al., 2015; SINGH et al., 2007; VILLAR-COCIÑA et al., 2011)(MORAES, 2019) que concluíram que o cinza da folha de bambu apresenta bom comportamento pozolânico e alta reatividade. 22 2 APRESENTAÇÃO DA DISSERTAÇÃO A dissertação está dividida em seis capítulos: Introdução, objetivos da dissertação, revisão bibliográfica, programa experimental, resultados e discussões e conclusões. Capítulo 1 – Neste capítulo apresentar-se-á a introdução relativamente ao tema abordado. É aqui onde são apresentadas questões tais como; a problemática da pesquisa, relevância do estudo econômico-social, ambiental e tecnologia, e justificativa do tema investigado; Capítulo 2 – Neste capítulo é apresentado o objetivo geral concebido nessa investigação, sequentemente apresentado os objetivos específicos levados a cabo; Capítulo 3 – Destaca-se neste capítulo a revisão bibliográfica, uma abordagem enfatizando os materiais alternativos de construção, adições minerais com pozolânas na produção de compostos cimentícios e blocos combustíveis; Capítulo 4 – São aqui apresentados os materiais usados, ferramentas e equipamentos, bem como a metodologia empregada para desenvolver o programa experimental, desde coletas de dados, informações e procedimentos. É aqui onde são apresentados e detalhados a produção da cinza de folha de bambu e argila calcinada, blocos combustíveis de argilas com folha de bambu, igualmente aos ensaios realizados que caracterizam a cinza de folha de bambu e argila calcinada; Capítulo 5 – Neste capítulo são apresentados os resultados obtidos e análises dos respectivos dados, tendo em conta as coerências destacadas na bibliografia; Capítulo 6 – Apresentar-se-á a conclusão em função dos resultados obtidos. Conclui-se a relevância do emprego da cinza de folha de bambu e argila calcinada em matrizes cimentícias na indústria da construção civil do contemporâneo. 23 3 OBJETIVOS DA DISSERTAÇÃO O objetivo deste estudo foi produzir um novo ligante pozolânico, com finalidade de substituir parcialmente o cimento Portland mediante a utilização de resíduos agroindustriais. 3.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Produzir bloco combustível de folha de bambu e argila, para a autocombustão no processo de calcinação da argila e a folha de bambu; Produzir cinza de folha de bambu e argila calcinada provenientes do processo de autocombustão dos blocos combustíveis, como material pozolânico alternativo de construção; Caracterizar a estrutura amorfa da CFBA por meio de ensaio de DRX. Analisar o processo de hidratação da CFBA em pastas com substituição do cimento Portland por meio de MEV; Produzir argamassas de cimento Portland com níveis de substituição em até 50% do cimento Portland pela CFBA, e analisar a resistência mecânica e durabilidade. 24 4 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1 CIMENTO PORTLAND 4.1.1 Definição Cimento, são aglomerantes caracterizados por endurecerem pela ação exclusiva da água. Este fenômeno é chamado de hidratação. O cimento Portland e a cal hidráulica, são os principais aglomerantes hidráulicos utilizados na construção civil (TROUT, 2019). O cimento Portland segundo a (NBR 16697, 2018) é definido como um ligante hidráulico obtido a partir da moagem do clínquer com adição em pequenas proporções de sulfato de cálcio. Esse material é amplamente utilizado na indústria da construção, sendo o principal constituinte do concreto que é o material mais amplamente empregado entre todos os materiais de construção (MOHAMMED, 2017). De acordo com Sindicato Nacional da Indústria do cimento, em 2019 as vendas de cimento aumentaram 3,3% referente aos últimos quatros anos. Em abril de 2020, no início da pandemia da COVID-19, registou uma queda nas vendas, porém, em maio e junho do mesmo ano houve um aumento significativo, comparativamente ao ano de 2019, num total de 3,6 % equivalente a 26,9 milhões de toneladas, a Figura 2 ilustra a variação das vendas (SNIC, 2020). 25 Figura 2 - Venda de cimento no 1º semestre de 2020 Fonte:(SNIC, 2020) A produção de materiais cimentícios no antigo Egipto começou por volta do quarto milénio a.C. Quando a argamassa foi utilizada para alvenaria. A pedra calcária era abundante no vale do Nilo, porém, não havia combustível para atingir temperaturas entre 850°C - 1000°C necessário para a queimar. Deste modo, por essa razão, os antigos egípcios utilizavam gesso impuro (CaSO4), que formava um hemi- hidrato quando queimado a temperaturas mais baixas que podiam ser facilmente atingidas com pequenos fogos a cerca de 170°C. Os primeiros cimentos egípcios eram então essencialmente gessos de gesso. Os gessos e cimentos à base de gesso teriam tido uma resistência adequada, mas, como teriam sido solúveis em água, a sua durabilidade seria limitada. No clima árido do Egipto, contudo, isto não era uma desvantagem na prática e os cimentos deste tipo foram utilizados com sucesso até ao período romano (TROUT, 2019). A origem do cimento hidráulico remonta à Grécia e Roma antiga. Os materiais constituintes eram cal e cinza vulcânica que reagem lentamente na presença de água para formar uma massa dura, resultando em um material base na produção de argamassas e concretos romanos de 2000 anos atrás e dos trabalhos subsequentes da Europa Ocidental (LEA, 2018). 26 O cimento Portland é um sucessor de uma cal hidratada que foi desenvolvida pela primeira vez por John Smeaton em 1756. O desenvolvimento seguinte surgiu por volta de 1800 na Inglaterra e na França. No qual um material cimentício foi obtido a partir da queima de nódulos de calcário argiloso. A inovação do cimento Portland remete à Joseph Aspdin de Leeds, Yorkshire, Inglaterra, que em 1824 registou uma patente para um material produzido a partir de uma mistura sintética de calcário e argila. A fabricação do cimento Portland se espalhou rapidamente para outros países europeus, e americanos, durante o século XX. China e Índia se tornaram líderes mundiais na produção do cimento, seguido pelos Estados Unidos, Brasil, Turquia e Irã (LEA, 2018; TROUT, 2019). Em química do cimento, define-se hidratação como uma reação de um cimento não hidratado ou simplesmente de um dos seus constituintes com a água, a qual está associado mudanças químicas tanto quanto mudanças físicas-mecânicas do sistema em particular, com fixação e endurecimento. O simples fato de o cimento estar exposto a um lugar úmido, já acontece uma hidratação superficial, porém, para uma hidratação completa, é necessária uma certa quantidade suficiente de água. Pois, a proporção mútua de água e cimento na mistura (a/c) também chamado de razão água/sólido (a/s), influencia a reologia da suspenção produzida (BEAUDOIN; ODLER, 2019). Quimicamente, a hidratação do cimento Portland (PC) consiste em um processo de reações entre os minerais de clínquer, sulfato de cálcio e água, que ocorrem simultaneamente e sucessivamente em taxas diferentes e influenciam-se mutuamente. Os constituintes desse processo são: alita, (silicato tricálcico dopado com iões estrangeiros); belita, (silicato dicálcico dopado com íons estrangeiros); aluminato tricálcico; ferrita de aluminato de cálcio (fase de ferrita) óxido de cálcio livre; sulfatos alcalinos; sulfato de cálcio na forma de dihidrato, hemihidrato ou anidrita fundido com clínquer; mistura de água (BEAUDOIN; ODLER, 2019).  3CaO. SiO2, Ca3SiO5 → C3S, (Alita)  2CaO. SiO2, Ca2SiO4 → C2S, (Belita)  3CaO . Al2O3, Ca3Al2O6 → C3A, (Celita)  4CaO . Al2O3 Fe2O3, Ca4Al2Fe2O10 → C4AF, (Ferrita) 27 O processo de hidratação do cimento Portland é bastante complexo, pois trata-se de sistema de multicomponentes o qual consiste em uma série de reações químicas. Este mesmo processo de hidratação e sua cinética são influenciados por vários fatores: pela composição de fase do cimento; pela presença de iões estrangeiros no interior das grelhas cristalina; pela finura do cimento (distribuição granulométrica e superfície específica); pela relação água-cimento; pela temperatura de cura; pela presença de aditivos químicos (substâncias químicas adicionadas para modificar a hidratação); pela presença de adições minerais ( escória de alto forno, cinza volante, e pozolânas) (BEAUDOIN; ODLER, 2019). O silicato tricálcico (Alita) é o mais importante dentre todos os constituintes do cimento Portland, responsável em grande medida pelo controlar a fixação e endurecimento. Contudo, a hidratação do silicato tricálcico é também bastante complexa e ainda não é totalmente compreendida. Porém, como produto do processo de hidratação, forma-se uma fase amorfa de silicato de cálcio e silicato hidratado com relação molar CaO/SiO2 inferior a 3,0 chamada de fase C-S-H e hidróxido de cálcio [Ca(OH)2], ou simplesmente CH (BEAUDOIN; ODLER, 2019). 3CaO • SiO2 + (3+m-n)H2O = nCaO • SiO2 • mH2O + (3 – n )Ca(OH)2 Silicato dicálcico (Belita), das modificações existentes o βC2S é de longe a mais importante, uma vez que é um constituinte regular do cimento Portland. βC2S é uma modificação metaestável em todas as temperaturas, mas pode ser estabilizado à temperatura ambiente incorporando diferentes íons estrangeiros em sua rede cristalina. Assim como na hidratação do silicato tricálcico, a hidratação do β-silicato dicálcico está associada à liberação de íons cálcio e silicato na fase líquida. A fase C- S-H formada na hidratação do silicato dicálcico é muito semelhante à formada na hidratação do C3S(BEAUDOIN; ODLER, 2019). Aluminato tricálcico (Celita), existe em modificações cúbicas, ortorrômbico e monoclínicas, no entanto, a sua reatividade pode variar, em função da qualidade e quantidade do dopante utilizado. Na hidratação do cimento Portland, o aluminato tricálcico reage com o sulfato de cálcio presente. Assim, as reações no sistema C3A CS¯ H2O são de particular importância e devem também serem abordadas. 28 Na ausência de hidróxido de cálcio, em temperatura ambiente, o primeiro produto de hidratação do C3A é um material semelhante a gel, sem linhas de DRX detectáveis. Mais tarde, este material transforma-se em cristais hexagonais (C2AH8 e C4AH19). Quando findas, convertem-se em C3AH6 cúbico, o único hidrato de aluminato de cálcio que é termodinamicamente estável à temperatura ambiente (BEAUDOIN; ODLER, 2019). Na presença de sulfato de cálcio, a quantidade de C3A hidratado na fase inicial de hidratação é claramente reduzida quando comparada com a consumida na ausência de CaSO4. A Etringita (trissulfato) C6AS3H32 é formado como o principal produto de hidratação (BEAUDOIN; ODLER, 2019). C3A+ 3CSH2 + 26H = C6AS3H32 A composição de aluminoferrita de cálcio (fases da ferrita) pode variar entre cerca de C2(A0,7F0,3) e C2(A0,3F0,7). Em condições comparáveis, os produtos de hidratação formados na hidratação das fases de ferrita são semelhantes em muitos aspectos aos formados a partir de C3A, embora as taxas de reação sejam diferentes. A reatividade da fase de ferrita pode variar significativamente e parece depender da relação Al/Fe. Geralmente diminui com aumento da proporção de Fe C2(A, F) puro exibe uma taxa de hidratação inicial bastante rápida que abranda rapidamente, mas que continua a ser constante até estar completamente hidratado. Normalmente hidrata mais rapidamente do que o C3A puro. Tal como com o C3A, o progresso da hidratação é retardado na presença de CH, mais fortemente pelo gesso e mais eficazmente (BEAUDOIN; ODLER, 2019). A fase de ferrita abarca cerca de 8%-13% de um PC típico e é geralmente representada pela fórmula 4CaO • Al2O3 • Fe2O3, que pode ser expressada na sua forma abreviada por C4AF na literatura do cimento. A fase de ferrita tem recebido relativamente pouca atenção no que diz respeito à sua hidratação e características físico-mecânicas(BEAUDOIN; ODLER, 2019). 29 4.2 ADIÇÕES MINERAIS 4.2.1 Definição Adições minerais são materiais cimentícios suplementares, com a finalidade de melhorar o desempenho físico, mecânico, reológico e a durabilidade nas matrizes cimentícias (MOHAMMED, 2017). As adições minerais mais usadas atualmente são derivadas de pozolânas artificiais tais como; cinza volante do tipo F, metacaulim, sílica ativa e cinza da casca de arroz. Todavia, existem outras derivadas de adições hidráulicas, tais como: escórias de alto forno e cinza volante tipo C. As pozolânas não endurecem só na presença de água, mas com a presença de hidróxido de cálcio Ca (OH)2 originado pela hidratação dos silicatos de cálcio (C-S-H) e do cimento (ANDRADE; BUJÁK, 2013). As adições minerais geram mudanças notórias em três fases: na estrutura sólida, na rede de poros e solução de poros da pasta de cimento hidratada. Estas alterações são ocasionadas pela redução da quantidade de clínquer por volume de concreto, que por sua vez aumenta a relação água / cimento (a/c) em relação à fração de cimento Portland. 4.3 MATERIAIS POZOLÂNICOS 4.3.1 Definição A etimologia da palavra pozolâna é derivada da região de Pozzuoli na Itália, onde se extraiu as cinzas misturadas com cal, usadas nas grandes construções medievais na Europa (MCCARTHY; DYER, 2019). A NBR 12653, (ABNT, 2014), define materiais pozolânicos como materiais siliciosos e, ou aluminosos, que por si só possui pouca ou nenhuma propriedade cimentícia, mas, quando na forma fina no estado amorfo na presença de água ou umidade, reage quimicamente com hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com propriedades cimentícias. Atualmente, as pozolânas ganham destaques como materiais cimentícios alternativos e adições minerais, muitos estudos 30 e novas fontes estão a ser desenvolvidas (MEHTA, 2017; ROSELLÓ et al., 2015; SABIR; WILD; BAI, 2001; VILLAR-COCIÑA et al., 2011);(M. M. TASHIMA, 2012);(CASSOL, 2015; MORAES, 2015). Os materiais pozolânicos naturais não requerem qualquer outro tratamento, adição ou modificação para além da moagem; já os materiais pozolânicos artificiais resultam de modificações químicas e/ou estruturais de materiais que originalmente não têm ou têm apenas poucas propriedades pozolânicas. E podem ser resíduos agroindustrial, de produção ou produtos fabricados a partir de matérias-primas selecionadas. A divisão entre materiais pozolânicos naturais e artificiais não está bem definida, uma vez que existem materiais, tais como: Moler dinamarquês, gaize francês e alguns tufos riolíticos dos Estados Unidos que, além de constituintes tipicamente pozolânicos, também contêm quantidades variáveis de minerais argilosos que só apresentam características pozolânicos claro quando calcinados (MCCARTHY; DYER, 2019). Atualmente no mercado brasileiro a pozolâna artificial à base de biomassa mais usada como adição mineral nas matrizes cimentícias é a cinza da casca de arroz, pois é pioneira no ramo e muitos são os estudos já realizados mundialmente. A Figura 3 mostra uma imagem de microscopia eletrônica de varredura da cinza da casca de arroz. Figura 3 - Imagem de MEV da cinza da casca de arroz Fonte: (MORAES, 2015) O termo "atividade pozolânica" abrange todas as reações que ocorrem entre os constituintes ativos dos materiais pozolânicos, cal e água. O mesmo inclui 31 dois parâmetros, nomeadamente a quantidade máxima de cal com que um material pozolânico pode combinar e o processo que ocorre nesta combinação. Ambos os fatores dependem da natureza do material pozolânico e, mais especificamente, da qualidade e quantidade das fases ativas (MCCARTHY; DYER, 2019). Depois de 180 dias de reação, os materiais pozolânicos são capazes de se combinar com 45%-75% de cal em relação à sua massa. Nas pastas, a combinação da cal é mais baixa, uma vez que o desenvolvimento de produtos de hidratação dificulta a obtenção de condições de equilíbrio (MCCARTHY; DYER, 2019). 4.4 CINZA DA FOLHA DE BAMBU A cinza da folha de bambu é considerada um material pozolânico alternativo, composto, majoritariamente por sílica, em torno de 74,23% a 80,4%, baixo teor de alumina (2,27%), e com variação de óxidos amorfos. A cinza da folha de bambu possui alta reatividade comprovada pelas análises de condutividade elétrica, pH, FTIR, TGA e FESEM em diferentes matrizes cimentícias, concluída e classificada como altamente reativa, a mesma é sustentada pelos autores (DWIVEDI et al., 2006; FATIMAH et al., 2019; FRÍAS et al., 2012; MORAES, 2019; RODIER et al., 2017, 2019; ROSELLÓ et al., 2015; SINGH et al., 2007; SOHEL et al., 2015; VILLAR-COCIÑA et al., 2011). Moraes (2019) afirma que cerca de 11,34% perdem-se ao fogo e a cinza da folha de bambu possui 7,67% de fase cristalina, resultado do difratograma. O tempo ótimo de moagem foi de 50 minutos, proporcionando diâmetro médio das partículas de 26,2 micrometros. O tamanho das partículas foi aferido através de ensaio de granulometria a laser. A Figura 4 mostra a cinza da folha de bambu antes da moagem e depois dos 50 minutos de moagem. 32 Figura 4 - Imagem de MEV da cinza da folha de bambu, a-) sem moer; b-) 50 minutos de moagem Fonte:(MORAES, 2019) 4.5 ARGILA CALCINADA 4.5.1 Definição A NBR 12653 , (2014) define a argila calcinada como material pozolânico artificial, oriundo da calcinação da argila em intervalo de temperatura entre 500 ºC a 900 ºC. A argila caulinita está disponível em abundância na natureza, quando calcinada produz propriedade física – química com alto teor de reatividade (KRISHNAN; EMMANUEL; BISHNOI, 2019; MUZENDA et al., 2020a; NGUYEN; KHAN; CASTEL, 2018; SABIR; WILD; BAI, 2001; SHI et al., 2019; CASSOL, 2015). 4.5.2 Utilizações de argila calcinada como material pozolânico em matrizes cimentícias As propriedades que a argila calcinada possui, torna-a uma das principais fontes de matéria prima de materiais cimentícios, e são aplicadas abundantemente em matrizes cimentícias no contemporâneo. A argila caulinita calcinada que dá origem ao metacaulim, é uma das mais usadas na produção massiva de argamassas e concreto, pois, suas propriedades físico-químicas fazem com que alguns desempenhos de concretos só são alcançados com seu emprego. A resistência ao sulfato é uma dessas característica, (SABIR; 33 WILD; BAI, 2001; NGUYEN; KHAN; CASTEL, 2018; SHI et al., 2019; KRISHNAN; EMMANUEL; BISHNOI, 2019). (MUZENDA et al., 2020a) empregou a argila calcinada para analisar as propriedade reológicas das matrizes cimentícias, pois, a argila calcinada no estado fresco em pastas, argamassas e concreto em substituição do cimento Portland altera a tensão de escoamento estático e dinâmico e viscosidade plástica.(SCRIVENER et al., 2018; RODRIGUEZ; TOBON, 2020) também estudaram a influência no desempenho reológico em matrizes cimentícias quando adicionado argila calcinada. (VICENTINI, 2018), usou a argila calcinada no processo de produção da cinza do bagaço de cana-de-açúcar, resultando em uma ótima pozolâna, pois, a caracterização química obtida a partir de ensaio de fluorescência de raio-X apresentou altos teores de SiO2 e Al2O3, e pouca quantidade de Fe2O3. Por ensaio de granulometria a laser foi possível estabelecer o tempo ótimo de moagem de 50 minutos do material, cujo diâmetro médio das partículas foi de 27,9 µm. O ensaio de MEV mostrou que a queima conferiu a remoção da matéria orgânica e outras impurezas, proporcionando assim homogeneidade na morfologia do material e redução do diâmetro das partículas. A Figura 5 mostra uma imagem de microscopia da argila calcinada. Figura 5 - Imagem de MEV da argila calcinada Fonte:(MUZENDA et al., 2020b) 34 4.5.3 Argamassas de sistemas ternários de argilas calcinadas e outras pozolânas A incorporação da argila calcinada e pozolânas de biomassas proporcionam cada vez mais novas fontes de materiais cimentícios suplementares alternativos nas matrizes cimentícias, as biomassas desempenham papel fundamental na redução de energia de produção dos materiais. (VICENTINI, 2018) para a produção da cinza de bagaço de cana-de- açúcar, misturou a argila caulinita e o bagaço de cana-de-açúcar na proporção em massa de 1:0,15, relação bagaço de cana-de-açúcar e 1:0,125 a relação bagaço/água, a qual produziu blocos sólidos combustíveis cuja sua auto calcinação gerou a cinza do bagaço de cana-de-açúcar e argila calcinada. A Figura 6 ilustra a variação de temperatura. Após a calcinação e a cinza atingir a temperatura ambiente, a cinza é retirada do forno foi processada, apresentando teores de sílica e alumina de 83,42 %.Então foram produzidas pastas e argamassas com teores de substituição em massa Cal/Cinza do bagaço de cana-de- açúcar e argila calcinada e Cimento/ Cinza do bagaço de cana-de-açúcar e argila calcinada em diversas proporções, mantendo constante a relação água/aglomerante em 0,5 todas as amostras estudadas pelo autor foram curadas em câmaras úmidas, foram submetidas a análises de DRX, FTIR, MEV e TG, a qual caracterizaram que a cinza obteve alto teor de reatividade. A Figura 7 mostra a microscopia da cinza do bagaço de cana-de-açúcar antes da moagem e depois de 50 minutos de moagem. 35 Figura 6 - Tempo de auto calcinação do bagaço da cana-de-açúcar e argila Fonte:(VICENTINI, 2018) Figura 7 - Imagem de MEV da Cinza do bagaço de cana-de-açúcar e argila sem moagem(a) e 50 minutos de moagem (b). Fonte:(VICENTINI, 2018) 36 4.6 BLOCO COMBUSTÍVEL 4.6.1 Definição Bloco combustível é definido como uma massa densificada, composta essencialmente de resíduos agroecológicos, que podem ser queimados para extrair energia, geralmente aplicado em aquecimento ou cozimento (SHARMA; MUKUNDA; SRIDHAR, 2009)(THE; CLARA; CLARA, 2002). A biomassa é a principal fonte de energia nos países em desenvolvimento, usada geralmente para energia doméstica, cozinhar, aquecer ambiente, água etc. Perfaz cerca de 14% da energia total gerada no mundo. A biomassa é a quarta maior fonte de energia depois do carvão, petróleo e gás natural (SHARMA; MUKUNDA; SRIDHAR, 2009). Após o processo de queima das biomassas são geradas cinzas como resíduo, que geralmente são expostas a céu aberto ou em aterros sanitários. Como já apresentado, estudos apontam que as cinzas geradas pelo processo de queima das biomassas têm propriedades pozolânicas, fato este que desperta interesse de pesquisadores no processo de obtenção de novas fontes de materiais alternativos de construção, com a finalidade de substituição parcial do cimento Portland, deste modo mitigando os impactos ambientais causado pelos materiais convencionais. Os blocos combustíveis descritos nesta pesquisa, mostrados na Figura 8, surgem com intuito de gerar energia para o processo de calcinação de materiais caracterizados com propriedades pozolânicas nomeadamente, argila e folha de bambu. 37 Figura 8 - Bloco Combustível Fonte: Próprio autor 38 5 PROGRAMA EXPERIMENTAL Foi desenvolvido um programa experimental de modo a produzir um novo ligante pozolânico, e aplicar em matrizes cimentícias. Neste capítulo são apresentados os materiais empregados para a produção da CFBA e produção de pastas e argamassas e os equipamentos utilizados. Além disso, é abordado também a metodologia utilizada para confecção dos blocos combustíveis; calcinação dos materiais; processamento da CFBA; dosagens e produção de pastas e argamassas, bem como os ensaios aplicados a amostras. A matriz dos ensaios realizados está apresentada na Tabela 1. Tabela 1 - Programação de ensaios Traços Nº de Ensaios Ensaios realizados por traço Idades (dias) Amostras (unidade) CFBA 1 DRX Pasta 0%, 20%CFBA, 40%CFBA 1 MEV 28; 91 6 Argamassa 0%; 10%CFBA; 20%CFBA; 30%CFBA; 40%CFBA; 50%CFBA 6 Índice de consistência 24 Índice de desempenho 28 8 Resistência à compressão axial 3; 7; 28; 90 72 Absorção de água por imersão 28 18 Absorção de água por Capilaridade 28 18 Resistência ao fogo 28 54 Fonte: Próprio autor 39 5.1 MATERIAIS 5.1.1 Cimento Portland O cimento utilizado nesta pesquisa foi o cimento Portland CPV ARI, para a produção de argamassas e pastas de cimento. Trata-se de um cimento com 95% de clínquer, com pouco teor de adição para evitar interferências de outras adições quanto a análise da atividade pozolânica. O mesmo apresenta uma área específica de 4800 cm² / g (método Blaine), e granulometria de 0,05% retido na peneira de 75 µm e 0,58 % retido na peneira de 45 µm NBR 16697 (ABNT, 2018), de igual modo foi usado o cimento Portland CP II-F, na confecção de argamassas para o índice de desempenho. Na Tabela 2 abaixo mostra a composição química destes cimentos. Foi utilizada a Cinza da folha de bambu e argila calcinada (CFBA), que é um material ligante proveniente da mistura da folha de bambu e argila, cuja o processo de obtenção deste material será descrito no item 4.3.1. Tabela 2 - Caracterização química do Cimento Portland V ARI, CP II-F SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O Outros CPV-ARI 18, 16 7,01 2,57 62,95 0,7 3,11 0,77 0,18 4,55 CP II-F 17,59 4,26 2,75 61,22 3,44 2,56 - - 8,18 Fonte: Próprio autor 5.1.2 Água de amassamento A água de amassamento utilizada na mistura das argamassas e pastas foi proveniente da rede de distribuição pública de água potável do município de Ilha Solteira, SP, Brasil. 40 5.1.3. Agregado Miúdo Na produção das argamassas, foi utilizado como agregado miúdo, a areia natural disponível no Laboratório Central de Engenharia Civil da UNESP, campus de Ilha Solteira, SP, Brasil proveniente da cidade de Castilho, São Paulo - Brasil. Foram realizados ensaios de caracterização referente à composição granulométrica da areia, conforme a (NBR NM248, 2003), a mesma apresenta um teor de umidade inferior a 2% e sua distribuição granulométrica é similar ao especificado pela (NBR NM248, 2003). A Tabela 3 apresenta as características físicas da areia e a Figura 9 mostra a curva granulométrica da areia. Tabela 3 - Características físicas do agregado miúdo Massa específica (g/cm³) Absorção % Módulo de finura 2.630 0.481 1.650 Fonte: Próprio autor Figura 9 - Curva granulométrica da areia Fonte: Próprio autor 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 90,00 100,00 0,10 1,00 10,00 % P a ss a n te Abertura (mm) Curva Granulométrica - Areia 41 5.1.4 Argila caulinita A argila caulinita está presente em abundância na natureza, possui ampla utilização na indústria da construção civil. E foi usada como matéria prima para produção da CFBA. A mesma foi proveniente de uma cerâmica na cidade de Pereira Barreto, SP, Brasil. Chega em barras geometricamente prismáticas com certo teor de umidade, a qual é exposta a céu aberto no sentido de secá-las, posteriormente moer para obter-se a granulometria desejada para o processo de homogeneização. 5.1.5 Biomassa (folha de bambu) A folha de bambu é um resíduo gerado pelas plantas de bambu, possui reatividade pozolânica quando calcinada e servirá como fonte de geração de energia e foi utilizado como matéria prima para produção da CFBA. As folhas de bambu foram coletadas de uma plantação de bambu nos arredores da cidade de Ilha Solteira, SP, Brasil. As folhas foram moídas para tornar o material mais fino e homogêneo. 5.1.6 Superplastificante Foi utilizado 0,1% de aditivo superplastificante de marca MC PowerFlow 4000, em relação à massa do cimento para melhorar a trabalhabilidade. A Tabela 4 abaixo mostra as características técnicas do aditivo superplastificante fornecido pela fabricante do material. Tabela 4 - Aditivo superplastificante Característica Valor Observações Estado Cor Densidade 1,12 kg/L NBR 10908:2008 Líquido Marrom Dosagem Recomendada ≥0,2% ≤ 5,0 % sobre o peso do cimento Fonte: (BAUCHEMIE, 2019) 42 5.2 EQUIPAMENTOS 5.2.1 Prensa de solo cimento A prensa de solo cimento (Figura 10) é um equipamento manual, usado para produção de pequenas quantidades de tijolos cerâmicos, solo-cimento e solo comum. No presente trabalho foi usado para produção de blocos sólidos combustíveis de folha de bambu e argila bruta. A mesma tem capacidade de produzir três blocos de uma só vez, com dimensões de 23 x 11 x 09 cm respectivamente. Figura 10 - Prensa de solo cimento Fonte: Próprio autor 5.2.2 Forno de combustão O forno de combustão foi desenvolvido pelo grupo de pesquisa MAC, usado na pesquisa de (TASHIMA, 2006), no Laboratório Central de Engenharia Civil da UNESP, campus de Ilha Solteira, SP, Brasil. Trata-se de um forno de autocombustão, que não possui controle de temperatura e tempo de combustão, pois, tudo depende dos blocos sólidos combustíveis. A temperatura é controlada manualmente por 43 intermédio de termopares, de maneira que desde o início da combustão até ao término, regista-se às variações de temperatura em função do tempo até a combustão encerrar. A utilização deste forno justifica-se pelos ótimos resultados obtidos em pozolânas produzidas por (MORAES, 2019; VICENTINI, 2018; PEREIRA et al., 2015; MORAES, 2015). O mesmo forno foi usado neste estudo para produção da CFBA. 5.2.3 Peneiras As peneiras utilizadas são da marca Solotest (Figura 11). As bandejas utilizadas possuem aberturas de 300 a 75 µm (ASTM 50 a 200). As peneiras foram usadas para separar fragmento mal calcinado, respectivas impurezas e outros resíduos indesejados para o material. Figura 11 - Peneiras utilizadas para a separação e coleta do material Fonte: Próprio autor 5.2.4 Moinho de esferas metálicas O moinho de esferas metálicas visto na Figura 12, foi usado para moer as partículas do material com finalidade de torná-los mais fino e deste modo aumentar a superfície específica da CFBA. O equipamento consiste em um cilindro oco de aço. 44 Figura 12 - Moinho de esfera e suas respectivas esferas Fonte: Próprio autor 5.2.5 Microscópio eletrônico de varredura Técnica fundamental na química e ciência dos materiais, microscópio eletrônico de varredura (MEV) EVO LS15 - ZEISS utilizou-se para determinar a morfologia da microestrutura da CFBA. As amostras foram recobertas por ouro e analisadas no modo elétron-secundário com voltagem de 20 kV. As imagens fornecidas pelo equipamento permitiram analisar as fases de hidratação. 5.2.6 Difratômetro de raio-X A técnica da análise das partículas por difração de raios-x foi empregada para identificar a mineralogia da CFBA fases amorfas e cristalina. O difratograma usado foi da empresa Shimadzu, modelo XRD-6000, com o comprimento de onda λ=1,54056 Å. E foi empregada uma faixa de varredura de 1º/min na faixa de 5º a 80º, 30 kV, a 30 mA. 45 5.2.7 Argamassadeira industrial As argamassas foram processadas pela argamassadeira da marca Amadio. A mesma tem capacidade de produzir até 5 kg, com três velocidades; 124, 220, 450 rpm. A mesma é apresentada na Figura 13. Figura 13 - Argamassadeira industrial Fonte: Próprio autor 5.2.8 Máquina universal de ensaio As propriedades mecânicas de resistência à compressão axial, foram determinadas por meio da máquina de marca Universal de Ensaios da EMIC - INSTRON. A mesma tem capacidade máxima de 200 toneladas. A Figura 14 ilustra o processo de funcionalidade da máquina, o ensaio de resistência à compressão axial do corpo de prova pela máquina universal de ensaio. 46 Figura 14 - Máquina universal de Ensaio EMIC - INSTRON Fonte: Próprio autor 5.2.9 Outros equipamentos Também foram utilizados outros materiais comuns de laboratório tais como: mesa vibradora, moldes, balança, espátulas, etc. 5.3 METODOLOGIA A Figura 15, introduz o procedimento da obtenção da cinza da folha de bambu e argila, bem como à caracterização da CFBA como aglomerante pozolânico, em seguida a produção de amostras em cimento com substituição parcial por CFBA. 47 Figura 15 - Fluxograma do desenvolvimento da pesquisa Fonte: Próprio autor 48 5.3.1 Produção da cinza da folha de bambu e argila calcinada A cinza de folha de bambu e argila, surge como resultado da calcinação da folha de bambu e argila ambos com propriedades pozolânicas. A cinza da folha de bambu foi estudada por (MORAES, 2019). A caracterização química da cinza da folha de bambu foi obtida através de fluorescência de Raio – X, a partir da qual foi possível observar que a cinza possui essencialmente sílica (SiO2) e alumínio (Al2O3). Na Tabela 5 apresenta-se a caracterização química da cinza da folha de bambu. A argila usada foi estudada por (VICENTINI, 2018), caracterizada física e quimicamente por ensaio de fluorescência de Raio – X, para obtenção dos principais óxidos descritos na Tabela 5. Tabela 5 - Caracterização química da cinza da folha de bambu e Argila Bruta (%) Amostra SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O SO3 P2O5 Cl TiO2 MnO Outros Perda ao fogo CFB 74,23 2,27 2,34 3,3 1,46 2,11 0,84 1,02 0,39 0,46 0,15 0,09 11,57 Argila Bruta 60,58 24,64 9,62 0,31 0,75 1,53 0,06 - - 1,82 - - 0,69 Fonte: (MORAES, 2019; VICENTINI, 2018) 5.3.1.1 Secagem da argila A argila caulinita proveniente da cerâmica em forma de blocos de 5 kg cada, com certo teor de umidade, foi exposta a céu aberto por um período de 48 horas de modo a secá-la pois essa umidade dificultaria a moagem da mesma. A Figura 16 mostra a argila caulinita exposta a céu aberto (sol) no sentido de às sela-las. 49 Figura 16 - Processo de secagem da argila à céu aberto Fonte: Próprio autor 5.3.1.2 Preparação da argila caulinita Após a secagem, a argila foi moída para redução de tamanho das partículas, de modo a proporcionar a trabalhabilidade desejada. O processo consistiu em dispor 15 kg de argila, 60 kg de esferas no moinho e moer durante um período de 20 minutos. Salienta-se que o tempo de moagem se deu pela otimização da granulometria. Em seguida, a argila moída foi peneirada, de modo a extrair as impurezas e partículas que não passaram na peneira 300µm correspondente as peneiras ASTM 50, em uma quantidade de 10 kg num intervalo de tempo de até 6 minutos de peneiramento com agitador mecânico de peneiras. 5.3.1.3 Confecção dos Blocos combustíveis Os blocos combustíveis foram confeccionados obedecendo a seguinte ordem: separação e dosagem do material na proporção de argila/folha de bambu 1:0,15 em massa e a relação folha de bambu/água 1:0,125 em massa. Em seguida colocou-se num recipiente a folha de bambu e água (paulatinamente) para proporcionar aderência à mistura. O material foi manualmente misturado de modo a 50 homogeneizar a mistura. Logo após, foi colocada a argila e misturou-se até ser observada homogeneidade satisfatória. Em seguida, a mistura foi levada para a prensa de solo cimento para compactar e dar um formato, assim como é mostrado na Figura 17. Figura 17 - Processo de confecção de blocos combustíveis Fonte: Próprio autor 5.3.1.4 Calcinação dos blocos combustíveis O processo de calcinação dos blocos combustíveis, consistiu em agrupar os blocos no forno desenvolvido pelo grupo de pesquisa MAC e usado pela primeira vez por (TASHIMA, 2006) o qual consiste em dispor em 5 camadas constituintes por 12 blocos totalizando assim 60 blocos. O processo é induzido com uma chama (isqueiro), adicionado gás de cozinha num intervalo de tempo de até 5 minutos para acelerar a pega da chama e posteriormente dá-se sequência com a autocombustão dos blocos que eleva até a sua máxima temperatura que atingiu os 713 ºC e foi baixando naturalmente até cessar o fogo e se realizou a coleta da cinza da folha de bambu e argila calcinada (CFBA). Por tratar-se de biomassas, logicamente que houve perda de material no processo de calcinação, estimou-se uma perda de aproximadamente 6% dos 60 (aproximadamente 650 g em média a cada bloco) blocos dispostos no forno. Não há 51 um valor exato, pois não se usou nenhum instrumento ou técnica para aferir com precisão ou exatidão a perda de material. A CFBA foi peneirada para retirar o material não queimado e outras impurezas, depois moída por 50 minutos, tempo concluído como ótimo por (VICENTINI, 2018) em um moinho de esferas, posteriormente novamente peneirado na peneira de 300 µm para obter-se uma granulometria mais fina. 5.3.2 Caracterização físico-química da CFBA 5.3.2.1 Análise de DRX a CFBA Embora os materiais constituintes tais como a cinza bambu já ter sido estudada por (MORAES, 2019) e a argila ser estudado em (VICENTINI, 2018), a caracterização da CFBA, precisa ser estudada de forma isolada. Se espera que o material apresenta composições tais como: silicatos SiO2 e/ou aluminatos Al2O3, pois são os principais compostos de matrizes pozolânicas, e outros óxidos complementares (DWIVEDI et al., 2006; MEHTA, 2017; MORAES, 2019; RODIER et al., 2017, 2019; SABIR; WILD; BAI, 2001; VICENTINI, 2018; VILLAR-COCIÑA et al., 2011). Sabendo que um composto pozolânico deve apresentar-se na forma amorfa para o processo de hidratação e interação, o ensaio de difração de raio-X foi realizado com finalidade de avaliar a estrutura amorfa da CFBA e sua respectiva mineralogia. O processo de preparação da amostra, simplesmente consistiu em coletar uma certa quantidade de CFBA moída, e dar seguimento como especificado anteriormente. 5.3.3 Estudo da aplicação CFBA em pasta de cimento 5.3.3.1 Pasta de cimento e pozolâna 52 Para estudar a reatividade pozolânica da cinza de folha de bambu e argila calcinada, produziu-se pastas com teor de substituição do cimento Portland em massa, designados como: Controle, 20%CFBA e 40%CFBA respetivamente. A relação água/aglomerante foi de 0,5. Depois de moldadas em recipientes cilíndricos como ilustrado na Figura 18, as amostras foram armazenadas em câmara úmida a uma temperatura de 20 ºC e de 95% de umidade relativa do ar, para análises aos 28 e 90 dias de cura. As amostras foram preparadas de acordo com as especificações de ensaios, a Tabela 6 mostra a dosagem dos materiais. Tabela 6 - Dosagem das pastas Pasta Cimento (g) CFBA (g) Água (ml) Controle 20 - 10 20%CFBA 16 4 10 40%CFBA 12 8 10 Fonte: Próprio autor Figura 18 - Moldagem das pasta Fonte: Próprio autor 53 5.3.3.2 Ensaios realizados nas pastas As pastas com proporções de 0% (controle), 20%CFBA e 40%CFBA foram armazenadas em câmara úmida, nas idades de 28 e 90 dias, e as amostras foram preparadas de acordo com as especificações dos ensaios. A Figura 19 ilustra o processo de preparação das amostras. Foi usado acetona para o processo de interrupção de hidratação e as amostras foram secas por 30 minutos em estufa a uma temperatura de 60 ºC, foi usado a peneira ABNT 40, com abertura de 0,42 mm (TECHNOLOGY et al., 2012). Foram realizadas análises de MEV nas pastas. 54 Figura 19 - Preparação das amostras Fonte: Próprio autor 5.3.4 Estudo da aplicação CFBA em argamassas de cimento Com objetivo de caracterizar as amostras fisicamente por meio de ensaios, são apresentados os métodos empregados para preparação das amostras, no qual é um fator fundamental que influi significativamente nos resultados que serão obtidos. 55 O processo de preparação das amostras foi realizado no Laboratório Central de Engenharia Civil e no Núcleo de Ensino e Pesquisa de Alvenaria Estrutural da UNESP – campus de Ilha Solteira. 5.3.4.1 Estudo das dosagens de argamassa de cimento e CFBA Produziu-se argamassas com substituição parcial do cimento Portland por CFBA em massa nas proporções de; 0%CFBA (controle), 10%CFBA, 20%CFBA, 30%CFBA, 40%CFBA e 50%CFBA respectivamente, no traço 1: 3 (aglomerante: agregado miúdo), e a relação a/c = 0,5. Foi utilizado 0,1% de aditivo superplastificante em relação à massa do cimento apenas para os traços com 30%CFBA, 40%CFBA e 50%CFBA de substituição. Foram moldados em corpos de prova prismáticos 4 x 4 x 16 cm, com finalidade de serem submetidos a ensaio de resistência à compressão axial, índice de consistência e índice de atividade resistente. A Tabela 7 abaixo mostra a dosagem dos materiais. Foram produzidas nas mesmas proporções argamassas sem adição de superplastificante, as quais foram submetidos a ensaios de resistência à compressão axial, determinação da absorção de água por imersão, índice de vazio, massa específica, absorção de água por capilaridade e resistência ao fogo, a Tabela 8 mostra a dosagem dos materiais. 56 Tabela 7 - Dosagem da argamassa, CPO:CFBA (4 x 4 x 16 cm) com adição de superplastificante, para ensaio de índice de consistência, índice de atividades resistente e resistência à compressão axial. Argamassa Cimento (g) CFBA (g) Areia (g) Água (l) Superplastificante (0,1%) (g) Controle 1765 0 5295 0,884 0 10 % CFBA 1588,5 176,5 5295 0,884 0 20 % CFBA 1412 353 5295 0,884 0 30 % CFBA 1235,5 529,5 5295 0,884 1,765 40 % CFBA 1059 706 5295 0,884 1,765 50 % CFBA 882,5 882,5 5295 0,884 1,765 Fonte: Próprio autor Tabela 8 - Dosagem de argamassa para ensaios de água por imersão, índice de vazio, massa específicas, absorção de água por capilaridade e resistência ao fogo. Argamassa Cimento (g) CFBA (g) Areia (g) Água (g) Controle 445 0 1335 223 10 % CFBA 400,5 44,5 1335 223 20 % CFBA 356 89 1335 223 30 % CFBA 311,5 133,5 1335 223 40 % CFBA 267 178 1335 223 50 % CFBA 225,5 225,5 1335 223 Fonte: Próprio autor 5.3.4.2 Confecção das argamassas de cimento Portland e CFBA Todas as especificações do processo seguem-se na NBR 7215 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2019), alterando simplesmente o tempo da mistura, que foi dividido em fases de adição de materiais de modo a proporcionar melhor homogeneidade à mistura. A Tabela 9 mostra o 57 procedimento de mistura que foi dividida em fases em função do processo realizado em cada etapa. Tabela 9 - Procedimento de confecção das argamassas Fase Material adicionado Rotação da argamassadeira (rpm) Tempo de mistura (segundos) Total de tempo (segundos) 1 Água + Cimento + CFBA 124 30 30 2 - 220 30 60 3 Areia 124 60 120 4 - 450 60 180 5 - Repouso 60 240 6 - 450 60 300 Fonte: Próprio autor 5.3.4.3 Moldagem e cura das argamassas de CFBA e cimento Portland Para a moldagem, foi usado moldes metálicos de formato prismáticos 4x4x16cm, capazes de produzir 3 corpos de prova em simultâneo Figura 20. Em seguida, é posto sobre a mesa vibradora para melhor compactação. Logo após esse processo é armazenada por 24h. Posteriormente desmoldado e submersos em água à 20 ºC para o processo de cura até a data do ensaio. 58 Figura 20 - Confecção dos corpos de prova Fonte: Próprio autor 5.3.4.4 Ensaios de Índice de consistência das argamassas de cimento e CFBA O ensaio de índice de consistência consiste na determinação da fluidez, espalhamento e trabalhabilidade e foi realizado com um tronco de cone de 65 mm de altura, com abertura maior de 125mm (parte inferior) e menor de 80mm (parte superior), sobre uma mesa de consistência. O preenchimento da argamassa é feito em três camadas com variação decrescente de golpes de 15, 10 e 5 respectivamente. 59 Logo após, é retirado o tronco de cone, e a mesa de consistência comporta uma manivela que por intermédio desta é efetuado 30 golpes, na proporção de 1 golpe/segundo. Após finalizado este processo é aferido o espalhamento da argamassa, medindo então seu diâmetro em 3 perspectivas para obter-se um valor médio, como mostrado na Figura 21. As especificações foram seguidas pela (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2019) Figura 21 - Ensaio de índice de consistência Fonte: Próprio autor 60 5.3.4.5 Resistência à compressão axial das argamassas de cimento e CFBA Deste modo, foram igualmente realizados testes de resistência à compressão para avaliar a resistência mecânica à compressão axial. Os mesmos foram realizados com argamassas de idades de 3, 7, 28 e 91 dias respectivamente, o equipamento usado foi a máquina universal de ensaio EMIC. As especificações da execução do ensaio estão descritas NBR 7215 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2019) 5.3.4.6 Determinação de Índice de desempenho de materiais pozolânicos com cimento Portland aos 28 dias Para o índice de desempenho dos materiais pozolânicos com cimento Portland CP II–F-32 aos 28 dias seguido pela (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2014), foram confeccionadas amostras com as dosagens apresentada na Tabela 10. O índice de desempenho é determinado pela seguinte expressão: 𝐼 = 𝑓𝑐𝐵 𝑓𝑐𝐴 ∗ 100 Onde: I é o índice de desempenho da CFBA com cimento Portland aos 28 dias. O resultado é expresso em porcentagem (%), deve ser arredondado ao inteiro; fcB é a resistência média aos 28 dias dos corpos de provas moldados com cimento e 25 % de material pozolânico, aproximada ao décimo e expressa em megapascal (MPa); fcA é a resistência média aos 28 dias dos corpos de provas moldados apenas com cimento, aproximada ao décimo e expressa em megapascals (MPa). 61 Tabela 10 - Dosagem da argamassa do índice de desempenho (NBR 7215) Descrição Argamassa A Argamassa B Cimento CP II-F-32 (g) 624 468 CFBA (g) - 156 Areia normal b (g) 1872 1872 Água (ml) 300 300 Superplastificante (ml) - 6,24 b Areia recomendada pela norma NBR 7215 Fonte: Próprio autor 5.3.4.7 Determinação da absorção de água, índice de vazios, e massas específicas As especificações do ensaio foram seguidas de acordo a NBR 9778, a mesma possibilita a determinação de: Índice de vazio (Iv); massa específica da amostra seca (ρs); massa específica da amostra saturada (ρ sat); Massa específica da amostra real (ρr), (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009). Foram produzidas argamassas com teores de substituição em massa até 50% do cimento Portland por CFBA. Absorção de água por imersão (A) 𝐴 = 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠 𝑀𝑠 ∗ 100 Onde: A - Absorção de água por imersão (%); Msat - Massa saturada por imersão (g); Ms - Massa seca em estufa (g). 62 Índice de vazio (Iv) 𝐼𝑣 = 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑖 ∗ 100 Onde: Iv -Índice de vazio (%); Msat - Massa saturada por imersão (g); Ms - Massa seca em estufa (g); Mi - Massa saturada submersa (g). Massa específica da amostra seca (ρs) ρs = 𝑀𝑠 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑖 Onde: ρs - Massa específica da amostra seca (g/cm3); Msat - Massa saturada por imersão (g); Ms - Massa seca em estufa (g); Mi - Massa saturada submersa (g). Massa específica da amostra saturada (ρ sat) ρsat = 𝑀𝑠𝑎𝑡 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑖 Onde: ρ sat - Massa específica da amostra saturada (g/cm3); Msat - Massa saturada por imersão (g); Ms - Massa seca em estufa (g); 63 Mi - Massa saturada submersa (g). Massa específica da amostra real (ρr) ρr = 𝑀𝑠 𝑀𝑠 − 𝑀𝑖 Onde: ρ r - Massa específica da amostra real (g/cm3); Msat - Massa saturada por imersão (g); Ms - Massa seca em estufa (g); Mi - Massa saturada submersa (g). Os corpos de provas foram submetidos à estufa em temperatura de 105ºC±5, tal como recomendado pela NBR 9778 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2009), como mostra a Figura 22 abaixo e a imersão dos mesmo corpo de prova também de acordo com a mesma norma. A Figura 23 ilustra os corpos de prova imersos. 64 Figura 22 - Corpos de prova submetidos em estufa à temperatura de 105ºC ± 5 Fonte: Próprio autor Figura 23 - Corpos de prova imersos Fonte: Próprio autor 65 5.3.4.8 Absorção de água por capilaridade O processo de produção dos corpos de prova, bem como o respectivo ensaio, foi seguido de acordo com NBR 9779 (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2012). 𝐶 = 𝑀𝑠𝑎𝑡 − 𝑀𝑠 𝑆 Onde: C - Absorção de água por capilaridade (g/cm2); Msat - Massa saturada do corpo de prova permanece com uma das faces em contato com a água durante um período de tempo específico (g); Ms - Massa seca em estufa (g); S - Área da seção transversal (cm²). A Figura 24 mostra o processo de preparação dos corpos de prova: a) corpos de prova em estufa à 105 ºC; b) limite de altura (5 mm) da submersão dos corpos de prova em água; c) corpos de provas prontos para o processo de absorção de água por capilaridade; d) processo de absorção de água por capilaridade. 66 Figura 24 - Corpos de prova em estufas 105 ºC Fonte: Próprio autor 67 5.3.4.9 Determinação de resistência ao fogo As especificações deste ensaio consistem em submeter os corpos de provas em altas temperaturas de até 800 ºC por um intervalo de tempo de duas horas, para analisar o comportamento mecânico dos corpos de provas quando submetidos a resistência à compressão axial após altas temperaturas. Foram então analisadas nas temperaturas de 600 ºC e 800 ºC ambos por duas horas. Os corpos de provas foram colocados em uma múfla após 28 dias de cura; a) os corpos de provas foram submetidos a 600 ºC de temperatura por duas horas, como ilustra a Figura 25, e um resfriamento natural por 24 horas. Após este processo os corpos de prova foram submetidos a resistência à compressão axial; b) os corpos de prova foram submetidos à 800 ºC de temperatura por duas horas, também com resfriamento natural por 24 horas e posteriormente realizado o ensaio de resistência à compressão axial dos corpos de prova. Figura 25 - Corpos de provas submetidos na múfla à 600 ºC Fonte: Próprio autor 68 6 RESULTADOS E DISCUSSÃO No presente capítulo serão apresentados os resultados obtidos nos processos desenvolvidos nos capítulos anteriores. Será apresentado da seguinte forma: estudo de caracterização físico- química da CFBA por meio de análise de DRX, estudo microestrutural de pastas de CFBA + Cimento e estudo de aspectos físicos e mecânicos das argamassas de CFBA + Cimento. 6.1 CARACTERIZAÇÃO DA CFBA POR MEIO DE DRX 6.1.2 Difração de raio-X Os resultados da Difração de raio-X são apresentados na Figura 26 onde mostram a mineralogia da CFBA. De acordo com os resultados obtidos anteriormente pelos autores supracitados, aferiu-se que a CFBA apresenta comportamentos típicos e esperados de materiais com natureza altamente amorfa, formado maioritariamente por SiO2. Foi possível observar entre os ângulos 2 20º e 2 30 º do difratograma desvio a base da mineralogia da CFBA. Achou-se material cristalino na amostra de CFBA, tais como quartzo e caulinita cristalina, que devem ter se originado no processo de coleta da folha de bambu e/ou da argila. (MORAES et al., 2019; VILLAR-COCIÑA et al., 2011) ao estudarem a cinza da folha de bambu, também determinaram a estrutura amorfa e com picos de cristalinos no ensaio de DRX, que originou no aparecimento de quartzo, calcita e cristobalita em sua morfologia e (VICENTINI, 2018) em seu ensaio de DRX registou aparecimento de quartzo, caulinita e moscovita em sua amostra. 69 Figura 26 - Difratograma de raios - X da amostra de CFBA Fonte: Próprio autor 6.2 ESTUDO MICROESTRUTURAL DE PASTAS DE CFBA + CIMENTO 6.2.1 Microscopia eletrônica de varredura A presença de material pozolânico modifica em certa medida as reações de hidratação do cimento Portland. Qualquer modificação química e microestrutural pode potencialmente afetar as propriedades do material endurecido. Os resultados obtidos a partir das análises de MEV nas idades de 28 e 90 dias, apresentado na Figura 27 mostram um estágio já avançado de hidratação, e a partir das imagens nota-se um aumento de hidratação em função do tempo. Tanto no traço controle, bem como nos traços com 20%CFBA e 40%CFBA de substituição. É possível observar pequenos cristais fibrosos que caracterizam o silicato hidratado de cálcio (gel C-S-H) e cristais aciculares equivalente ao trissufoaluminato de cálcio hidratado denominado como etringita, (SANTOS et al., 2020) observaram também formação de C-S-H e etringita no processo de hidratação de suas amostras. Segundo (SINGH et al., 2007), ao estudar a hidratação da cinza da folha de bambu em mistura com cimento Portland, também verificou formação de etringita e C-S-H, alegando que 70 tal, provavelmente deve-se ao fato de que o gesso tenha se convertido em anidrita e o sulfato de anidrita reage com a fase de aluminado e forma então a etringita. (VILLAR- COCIÑA et al., 2011)(MORAES et al., 2019) que produziram e caracterizam os parâmetros e hidratação da cinza da folha de bambu em matrizes cimentícias de igual modo em seus processos de hidratação de suas amostras verificaram também formação de etringita e C-S-H. As imagens ainda mostram maiores formações de etringita no traço controle aos 28 dias de cura e menos gel C-S-H, já aos 90 dias é o oposto, acredita-se que isso se deve ao fato que nesse período a amostra já se encontra totalmente hidratada, o mesmo acontece com os traços 20% CFBA e 40% CFBA. E se observou ainda nas imagens, parte da portlandita que não foi totalmente consumida pela reação pozolânica. Isto é explicado pelo fato do material pozolânico reage como o hidróxido de cálcio produzindo silicato de cálcio hidratado. O material pozolânico é dissolvido no meio liberando íons de Si e Al que em solução reage com o Ca produzindo C-S-H e resultando em uma redução da formação de portlandita (MCCARTHY; DYER, 2019). Os materiais pozolânicos não alteram os tipos de hidratos que se formam a partir da hidratação de C3A. No entanto, se as misturas contêm hidróxido de cálcio, o C-S-H forma-se como consequência da reação pozolânica (MCCARTHY; DYER, 2019). 71 Figura 27 - Imagens de MEV da pasta de CPO+CFBA: a) Controle, 28 dias; b) Controle, 90 dias; c) 20%CFBA, 28 dias; d) 20%CFBA, 90 dias; e) 40%CFBA, 28 dias; f) 40%CFBA, 90 dias Fonte: Próprio autor 72 6.3 ESTUDO DE ASPECTOS FÍSICOS E MECÂNICOS DAS ARGAMASSAS DE CFBA + CIMENTO COM SUPERPLASTIFICANTE 6.3.1 Ensaio de índice de consistência É apresentado a seguir os resultados do índice de consistência ilustrado na Figura 28. Houve diminuição da fluidez em função do teor de substituição. Quanto maior o teor substituição, menor foi a fluidez e mais consistente foi a argamassa, esse comportamento deve-se ao fato de que as pozolânas têm maior finura e deixam as matrizes menos fluidas. O mesmo fenômeno foi registrado nos trabalhos de (MORAES, 2019, 2015; VICENTINI, 2018). Figura 28 - Diâmetro de abertura das argamassas obtido pelo Índice de consistência Fonte: Próprio autor Apesar da queda de fluidez dos traços em função dos teores de substituições, a consistência obteve alteração sim, porém isso não atrapalhou ou impediu a moldagem das argamassas nas formas. Essa conclusão foi obtida a partir 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 Controle 10% 20% 30% 40% 50% D ia m e tr o d o e sp a lh a m e n to ( cm ) (CFBA) 73 da massa dos corpos de prova, que apresentaram uma uniformidade e não apresentaram nichos ou porosidades aparentes. Na Figura 29 é ilustrado as massas dos corpos de provas por teor de substituição em grama (g). Figura 29 - Massa dos corpos de prova por teor de substituição (g) Fonte: Próprio autor 6.3.2 Determinação do índice de desempenho pozolânico da CFBA A Figura 30 mostra a resistência à compressão axial das argamassas A e B de acordo com a NBR 5752 (ABNT 2014). Controle 10% 20% 30% 40% 50% 3 553,33 556,67 563,33 565,00 548,33 545,00 7 566,67 548,33 560,00 553,33 553,33 548,33 28 553,33 560,00 566,67 561,67 548,33 566,67 90 561,67 561,67 556,67 566,67 555,00 556,67 525,00 530,00 535,00 540,00 545,00 550,00 555,00 560,00 565,00 570,00 575,00 M a ss a d o s co rp o s d e p ro va ( g) (CFBA) 3 7 28 90 74 Figura 30 - Determinação de Índice de desempenho de materiais pozolânicos com cimento Portland aos 28 dias (NBR 5752) Fonte: Próprio autor De acordo com a NBR 5752 (ABNT 2014) o resultado do índice de desempenho pozolânico da CFBA com o cimento Portland foi determinado pela equação descrita anteriormente e a mesma registou 103% de desempenho, o que perfaz como eficaz de acordo com a mesma norma. 6.3.3 Resistência mecânica das argamassas de CFBA e cimento Os resultados de resistência à compressão das argamassas com teores de substituição em até 50% do cimento Portland pela cinza da folha de bambu e argila calcinada são apresentados na Tabela 11 e Figura 31 abaixo. Os resultados apresentam um ganho de resistência em função das idades de cura. Nas idades de 3, 7, 28 e 90 dias de cura o ganho de resistência foi gradativo, relativamente ao traço controle, aos 3 dias de cura a amostra de 10% CFBA teve ganho de 17,26 % face ao traço controle, ao passo que aos 7 dias teve ganho de 20,52%, aos 28 dias de cura, um aumento de 14,59% e aos 90 dias de cura ganho de 14,18%. As amostras com teor de 20%CFBA registraram aos 3 dias ganho de resistência de 27,46 % face ao traço controle, já aos 7 dias de cura houve um ganho de resistência de 33,25%, aos 28 dias de cura, registrou um ganho de resistência 25 30 35 40 Argamassa A Argamassa B R e si st ê n ci a à c o m p re ss ã o a xi a l ( M P a ) 28 dias de cura 75 28,26%, ao passo que aos 90 dias de cura houve um aumento de 41,66%. As amostras com teor de 30%CFBA aos 3 dias de cura, registrou um ganho de resistência de 45,49% face ao traço controle, e aos 7 dias de cura um ganho de 58,41%, ao passo que aos 28 dias de cura, registou um ganho de resistência de 58,78% face ao traço controle e aos 90 dias de cura um ganho de 62,99% respetivamente. As amostras com teor de 40%CFBA, registrou um ganho de resistência aos 3 dias de cura de 57,50% em relação ao traço controle, ao passo que aos 7 dias de cura, houve um aumento na resistência de 82,94%, aos 28 dias de cura registrou ganho na resistência de 84,15% e aos 90 dias de cura registrou ganho de 80,15% respetivamente. As amostras com teor de 50%CFBA, aos 3 dias de cura registrou ganho de resistência de 43,38% face ao traço controle, e aos 7 dias de cura um ganho de 64,42%, ao passo que aos 28 dias de cura registrou ganho de resistência de 84,15%, e aos 90 dias de cura um ganho na resistência de 84,62% face ao traço controle. Ao comparar os resultados, autores (MORAES, 2019, 2015; TASHIMA, 2006; VICENTINI, 2018) (FRÍAS et al., 2012) também registraram a mesma progressão de resultados em função do tempo. Tabela 11 - Resistência à compressão axial das argamassas de CP-V com substituição em até 50% por CFBA 3 dias 7 dias 28 dias 90 dias Controle 38,77 ± 2,08 41,15 ± 2,12 45,63 ± 0,89 45,74 ± 3,18 10% CFBA 40,91 ± 0,44 44,64 ± 1,37 47,06 ± 2,14 47,01 ± 0,47 20% CFBA 39,53 ± 1,02 43,87 ± 0,68 46,82 ± 1,28 51,84 ± 0,09 30% CFBA 39,48 ± 0,15 45,63 ± 1,34 50,72 ± 2,24 52,19 ± 1,64 40% CFBA 36,63 ± 1,53 45,17 ± 0,63 49,92 ± 2,80 49,45 ± 1,91 50% CFBA 27,79 ± 0,18 33,83 ± 2,10 42,02 ± 4,82 42,23 ± 1,84 Fonte: Próprio autor 76 Figura 31 - Resistência à compressão axial das argamassas de CFBA em substituição em até 50% do CP-V Fonte: Próprio autor 6.3.3.1 Índice de atividade resistente 6.3.3.2 Ganho de resistência O resultado do ganho de resistência dos corpos de provas submetidos a ensaio de resistência à compressão axial, são apresentados na Tabela 12, E a expressão matemática para o cálculo do mesmo foi obtido extraindo no estudo feito por (PAYÁ et al., 1996). SG(%) = 𝑹𝒄𝒑𝒖𝒛 (𝑹𝒄 𝒄𝒄𝒐𝒏𝒕𝒓𝒐𝒍𝒆 ∗ 𝑪𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐%) (𝑹𝒄 𝒄𝒄𝒐𝒏𝒕𝒓𝒐𝒍𝒆 ∗ 𝑪𝒊𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐%) *100 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 Controle 10% 20% 30% 40% 50% R e si st ê n ci a à c o m p re ss ã o a xi a l ( M P a ) CFBA 3 d 7 d 28 d 90 d 77 Onde: SG - Ganho de resistência (%); Rc puz - Resistência à compressão da amostra com pozolâna; Rc controle - Resistência à compressão da amostra com cimento; Tabela 12 - Ganho de resistência das argamassas por substituição em função do tempo Ganho de resistência % 3 dias 7 dias 28 dias 90 dias CPO (%) Controle - - - - - 10% CFBA 17,26 20,52 14,59 14,18 0,9 20% CFBA 27,46 33,25 28,26 41,66 0,8 30% CFBA 45,49 58,41 58,78 62,99 0,7 40% CFBA 57,50 82,94 82,32 80,15 0,6 50% CFBA 43,38 64,42 84,15 84,62 0,5 Fonte: Próprio autor 78 Figura 32 - Ganho de resistência à compressão axial das argamassa Fonte: Próprio autor De acordo com os resultados apresentados na Figura 32, mostra claramente ganhos de resistência satisfatório em todos os teores de substituição. Era de se esperar que a maior faixa de idade para ganho de resistência seria entre aos 7 e 28 dias de cura, pois, as pozolânas têm suas reações mais lentas por essa razão aos 3 dias de cura não se esperava muito ganho de resistência. Cada porcentual de cimento substituído na matriz resultou em um desempenho bom relativamente ao esperado. O traço de 50% CFBA se formos analisar de uma forma numérica comparativamente ao traço controle é o único que apresentou o valor de resistência abaixo, mas no ponto de vista estatístico, é o que maior registrou ganho de resistência, pois, substituir 50% do cimento Portland nas matrizes cimentícias e apresentar resultado de 84,62% de ganho de resistência é bastante satisfatório. 0,00 15,00 30,00 45,00 60,00 75,00 90,00 10% 20% 30% 40% 50% G a n h o d e r e si st ê n ci a ( % ) (CFBA) 3 dias 7 dias 28 dias 90 dias 79 6.4 ESTUDO DE ASPECTOS FÍSICOS E MECÂNICOS DAS ARGAMASSAS DE CFBA + CIMENTO SEM SUPERPLASTIFICANTE 6.4.1 Determinação da absorção de água, índice de vazios, e massa específica Os resultados de absorção de água por imersão descritos pela NBR 9778 (ABNT 2009) são apresentados na Tabela 13 abaixo. Tabela 13 - Absorção de água por imersão expresso em (%) Teor Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Absorção (%) Controle 525,87 ± 3,95 562,63 ± 4,30 6,99 10% CFBA 535,03 ± 6,86 571,33 ± 5,84 6,78 20% CFBA 523,63 ± 7,50 562,07 ± 7,39 7,34 30% CFBA 514,93 ± 11,85 555,87 ± 13,23 7,95 40% CFBA 525,00 ± 4,69 566,40 ± 5,05 7,89 50% CFBA 518,13 ± 7,52 563,27 ± 6,89 8,71 Fonte: Próprio autor Foi possível observar que as amostras vão absorvendo mais água em função dos níveis de substituição, acredita-se que esse fato se deve a natureza dos materiais. (HOSSAIN et al., 2016, 2020) que estudaram o comportamento da absorção da água em diferentes materiais pozolânicos em substituição do cimento Portland, registaram também essa variação de aumento de resultados nos porcentuais de substituição e tempo de cura. Acredita-se que esse fato se deve em função da natureza de cada material. 80 O índice de vazio (%) seguido pela mesma norma são apresentados na Tabela 14. Tabela 14 - Índice de vazio (%) Teor Massa saturada submersa (g) Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Índice de vazio (%) Controle 306,43 ± 4,02 525,87 ± 3,95 562,63 ± 4,30 14,35 10% CFBA 313,63 ± 5,42 535,03 ± 6,86 571,33 ± 5,84 14,09 20% CFBA 304,87 ± 4,27 523,63 ± 7,50 562,07 ± 7,39 14,94 30% CFBA 297,90 ± 7,01 514,93 ± 11,85 555,87 ± 13,23 15,87 40% CFBA 306,57 ± 1,80 525,00 ± 4,69 566,40 ± 5,05 15,93 50% CFBA 300,73 ± 6,20 518,13 ± 7,52 563,27 ± 6,89 17,19 Fonte: Próprio autor Fazendo jus aos resultados da absorção, e a partir dos resultados obtidos do índice de vazio e poros não se esperava diferente, maior absorção maior índice de vazio. Mesmo com ligeiros aumentos, é importante destacar que os níveis de substituição vão apresentando maiores índices de vazio. Os resultados da massa específica da amostra seca (ρs), são apresentados na Tabela 15. 81 Tabela 15 - Massa específica da amostra seca (g/cm3) Teor Massa saturada submersa (g) Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Massa específica seca (g/cm3) Controle 306,43 ± 4,02 525,87 ± 3,95 562,63 ± 4,30 2,05 10% CFBA 313,63 ± 5,42 535,03 ± 6,86 571,33 ± 5,84 2,08 20% CFBA 304,87 ± 4,27 523,63 ± 7,50 562,07 ± 7,39 2,04 30% CFBA 297,90 ± 7,01 514,93 ± 11,85 555,87 ± 13,23 2,00 40% CFBA 306,57 ± 1,80 525,00 ± 4,69 566,40 ± 5,05 2,02 50% CFBA 300,73 ± 6,20 518,13 ± 7,52 563,27 ± 6,89 1,97 Fonte: Próprio autor Houve uma certa redução da massa específica seca, comparativamente ao traço controle em relação ao traço 50%CFBA, esse fato pode ser entendido talvez porque o cimento Portland tem maior massa em relação a argila calcinada. O resultado da massa específica da amostra saturada (ρsat), são apresentados na Tabela 16. Tabela 16 - Massa específica da amostra saturada (g/cm3) Teor Massa saturada submersa (g) Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Massa específica saturada (g/cm3) Controle 306,43 ± 4,02 525,87 ± 3,95 562,63 ± 4,30 2,20 10% CFBA 313,63 ± 5,42 535,03 ± 6,86 571,33 ± 5,84 2,22 20% CFBA 304,87 ± 4,27 523,63 ± 7,50 562,07 ± 7,39 2,19 30% CFBA 297,90 ± 7,01 514,93 ± 11,85 555,87 ± 13,23 2,15 40% CFBA 306,57 ± 1,80 525,00 ± 4,69 566,40 ± 5,05 2,18 50% CFBA 300,73 ± 6,20 518,13 ± 7,52 563,27 ± 6,89 2,15 Fonte: Próprio autor 82 O resultado da massa específica da amostra real (ρr) são apresentados na Tabela 17. Tabela 17 - Massa específica da amostra real (g/cm3) Teor Massa saturada submersa (g) Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Massa específica real (g/cm3) Controle 306,43 ± 4,02 525,87 ± 3,95 562,63 ± 4,30 2,40 10% CFBA 313,63 ± 5,42 535,03 ± 6,86 571,33 ± 5,84 2,42 20% CFBA 304,87 ± 4,27 523,63 ± 7,50 562,07 ± 7,39 2,39 30% CFBA 297,90 ± 7,01 514,93 ± 11,85 555,87 ± 13,23 2,37 40% CFBA 306,57 ± 1,80 525,00 ± 4,69 566,40 ± 5,05 2,40 50% CFBA 300,73 ± 6,20 518,13 ± 7,52 563,27 ± 6,89 2,38 Fonte: Próprio autor A massa específica seca, saturada e real não apresentaram variações significativas, houve uma redução nas massas, mas com poucas variações, assim como aferido no parágrafo anterior, isso talvez se deve ao fato do material argiloso ser mais fino e com maior capacidade de compactação. 6.4.2 Absorção de água por capilaridade Os resultados da absorção de água por capilaridade, seguido das especificações da NBR 9779 (2009) seguem em apresentação na Tabela 18. 83 Tabela 18 - Absorção de água por capilaridade (g/cm²) Teor Secção transversal (cm2) Massa Seca, Ms. (g) Massa Saturada, Msat. (g) Abs. Capilaridade (g/cm2) Controle 10,27 ± 0,23 532,20 ± 1,91 564,87 ± 1,94 3,18 10% CFBA 7,07 ± 0,46 528,10 ± 8,23 552,20 ± 8,63 3,41 20% CFBA 7,33 ± 0,23 530,47 ± 5,35 554,83 ± 4,99 3,32 30% CFBA 6,40 ± 0,01 519,07 ± 3,86 547,40 ± 1,50 4,43 40% CFBA 8,00 ± 0,01 524,10 ± 4,98 553,60 ± 3,65 3,69 50% CFBA 7,87 ± 0,23 522,90 ± 1,85 553,23 ± 1,24 3,86 Fonte: Próprio autor Foi possível observar um aumento de absorção de água por capilaridade, acredita-se que esse fato se deve também pela natureza dos materiais, pois, a argila absorve mais água em relação ao cimento, com tudo é necessário técnicas mais precisas para aferir com precisão esse aumento. Apesar do processo de absorção da água ser distinto, o comportamento do material é similar (HOSSAIN et al., 2020). 6.4.3 Resistência ao fogo. A Tabela 19 mostra a massa dos corpos de prova antes e depois de serem submetidos a 600 ºC de temperatura em uma múfla por duas horas. Bem como na Tabela 20 mostra de igual modo a massa dos corpos de prova antes e depois de serem submetidos a 800 ºC de temperatura na múfla por duas horas.