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A celulose, oriunda de plantas, é considerada um polímero que apresenta cadeias longas. Encontrada em plantas como o pinus, eucalipto, bambu e sisal, além de rejeitos agrícolas como o bagaço de cana, a celulose é constituinte das paredes celulares das plantas (BRACELPA, 2015). Segundo as definições desta Instituição, podem ser classificadas em dois tipos: a) as fibras longas, que são retiradas de plantas coníferas, e são utilizadas para a produção de embalagens, papel cartão ou jornais, em geral apresentam dimensões de 2 a 5 mm; b) as fibras curtas, que apresentam comprimento de 0,5 a 2 mm e são oriundas, principalmente de plantas como o eucalipto.

As fibras celulósicas (FC) estão contidas em fibras vegetais e são consideradas alternativas baratas para a substituição de fibras poliméricas (MOHAMED, WARDEN, 2010). Apresenta, na maioria dos casos, uma matriz oca, com capacidade de reter pequenas quantidades de água, o que faz com que seja um material promissor a gerar cura interna em matrizes de cimento Portland (KAWASHIMA, SHAH, 2011). Para os autores, a fibra celulósica pode apresentar bom desempenho quanto à redução de retração plástica e retração por secagem, além de, conforme estudos em desenvolvimento, uma melhora nas propriedades químicas. Contudo, a taxa de absorção de água destes materiais é relativamente baixa, o que faz necessário um grande volume de fibra para gerar o efeito de cura interna.

Para Mohamed e Warden (2010), as fibras celulósicas incorporadas a uma matriz cimentícia apresenta vantagem quanto à diminuição do peso da massa da matriz, a redução da retração plástica e retração por secagem, a não sofrerem problemas com corrosão, além de

serem resistentes a ataques alcalinos. Contudo, como desvantagem é citada a perda de resistência em função da porosidade. Bentchikou et al. (2012) atribuem também um aumento de resistência à tração em concretos utilizando este material. Entretanto, segundo os autores, alguns cuidados devem ser tomados: a) a taxa de material incorporado deve ser calculada, pois, em dosagens excessivas, tem-se perda de resistência atribuída a porosidade gerada pela incorporação do material; b) quando o material é incorporado seco à mistura, tem-se perda de trabalhabilidade e formação de aglomerados de fibra não dispersas na mistura, resultando perda de resistência.

Kawashima e Shah (2011) apresentaram estudos utilizando uma fibra com morfologia propícia a absorver água, uma redução e 13% de retração autógena em uma argamassa, com a adição de 1% de fibra celulósica. Já, quando a adição é ampliada para 2%, há uma redução de 32% da retração em apenas 7 dias. Para os autores, estes efeitos são atribuídos à diferença da quantidade de água de cura interna fornecida para a matriz, melhorando a hidratação das partículas de cimento. Porém, em função da baixa taxa de absorção da FC, os autores determinaram por meio do método de dosagem de Benz, Lura e Roberts (2005), que a taxa ideal, capaz de proporcionar cura interna em uma matriz de cimento Portland, é de 4,5% sobre a massa do cimento. Contudo sabe-se que este valor não deve ser tomado como padrão, uma vez que as características morfológicas de uma FC não são sempre iguais para todos os tipos de FC.

As fibras utilizadas por Gomes (2014) em seus estudos são oriundas de sobras de produtos de higiene pessoal (fraldas descartáveis), e apresentam forma longínea e achatada. De modo geral, as fibras destinadas a este fim são fibras longas e representam 70% a 80% do peso do produto de higiene (BNDES, 2002). Os resultados alcançados por Gomes (2014) serão apresentados no capítulo a seguir.

2.5.1 Fibra celulósica contendo PSA Residual

O material residual utilizado por Gomes (2014) originou-se de resíduos de corte de uma empresa de produção de produtos de higiene, ou material que foi rejeitado pelo controle de qualidade de empresas fabricantes de fraldas descartáveis e absorventes higiênicos. Depois de considerado como rejeito, o mesmo é coletado por uma empresa do Vale do Caí, na Região Sul do Brasil e passa por um processo de desconstrução, onde é gerado o resíduo composto de polpa de celulose e PSA (GOMES, 2014). Segundo o autor, somente esta única empresa no Vale do Caí armazena de 40 a 50 toneladas/mês de resíduo descartado pelas empresas

produtoras de higiene, utilizando PSA em sua matriz base. Não se tem um dado específico quanto à quantidade deste tipo de resíduo gerado e descartado em todo o Brasil.

Sua forma física, depois de desconstruído, antes da absorção de água assemelha-se a um algodão e é composto de 70% de fibra celulósica, 10% de PSA e 20% de umidade, polietileno de baixa densidade, polipropileno e outros materiais em menor quantidade (GOMES, 2014). Sua capacidade de absorção de água é de 55 g de água por grama de resíduo. A baixa taxa de absorção de água, quando comparado a demais polímeros PSA, está relacionada ao alto volume de fibra celulósica encontrada na mistura do resíduo, que por sua vez não apresenta uma taxa de absorção tão elevada. Por outro lado, por não apresentar uma taxa de absorção de água tão elevada, os vazios gerados são em menor quantidade, não afetando de forma tão agressiva as matrizes de cimento. A utilização deste material em argamassas de revestimento apresentou bom potencial de uso.

O resíduo, embora apresentando 70% de fibra celulósica em sua composição, apresenta como material potencializador ao objetivo da pesquisa, o PSA, no percentual de 10% na composição do resíduo. Com isso, visando simplificar a nomenclatura de identificação no estudo, o material residual será identificado simplesmente como “FCPSA” – fibra celulósica contendo polímero superabsorvente residual.

O material contendo PSA residual apresenta dificuldades quanto à absorção de água, uma vez que se trata de um produto que não passou pelo controle de qualidade, tendo alterações na sua estrutura, interferindo assim na capacidade de absorção de água. Além disso, Gomes (2014) observou uma baixa capacidade de absorção de água pelo material uma vez que o incorporou de forma seca no preparo das argamassas de revestimento, considerando-se que a solução a ser absorvida pelo FCPSA apresentava pH próximo a 13,0. Com isso, a partir de análises de squeeze-flow, concluiu que as argamassas contendo FCPSA, independente da proporção, apresentaram piores resultados quanto à trabalhabilidade, ou seja, quanto maior o teor de FCPSA incorporado, pior a trabalhabilidade da argamassa.

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MATERIAIS E MÉTODOS

Neste capítulo são apresentados os materiais e a metodologia utilizada para o desenvolvimento do estudo. O trabalho busca contribuir com a evolução de materiais capazes de proporcionar cura interna em matrizes de cimento Portland. Para tal, o programa experimental foi dividido em etapas, uma vez que o produto a ser estudado é um resíduo de fibra celulósica contendo PSA na sua formação. São apresentadas etapas de caracterização do FCPSA e avaliação da utilização do resíduo como agente de cura interna na fração argamassa de um concreto, com relação à caracterização física e mecânica. A Figura 11 apresenta o fluxograma com as etapas de estudo.

O programa foi subdividido em três etapas:

A etapa I é definida como a etapa de escolha dos materiais empregados no estudo, comportamento de absorção do material residual, além do desenvolvimento do programa piloto a fim de se analisar o comportamento do PSA residual (FCPSA) na matriz cimentícia. Neste programa foram elaboradas argamassas, que foram curadas em duas distintas condições de cura e posteriormente levadas ao ensaio de resistência à compressão.

Na Etapa II, após analisados os resultados obtidos no projeto piloto, foram definidos os parâmetros de análise de caracterização necessários para a avaliação de utilização do FCPSA na matriz cimentícia. Foram realizados ensaios para a análise de absorção do FCPSA e posteriormente, a partir dos resultados obtidos, o cálculo do volume de material residual necessário para gerar o efeito de cura interna na matriz cimentícia. Com os dados partiu-se para a mistura das argamassas onde se avaliou a sua consistência, fixando a dosagem e água das argamassas destinadas à resistência à compressão e análise da retração.

Na Etapa III foram desenvolvidas análises complementares, em idades iniciais, para a avaliação de retração e fissuração nas primeiras 24h, além de análise estatística dos resultados obtidos.