Argamassas com Fibras e Vermiculita

O estudo investigou a influência da vermiculita expandida (VER) e das fibras de polipropileno (Fb) em argamassas comerciais contendo nanotitânia (nT). O objetivo principal foi avaliar o impacto dessas adições nas propriedades físicas e mecânicas das argamassas, buscando otimizar sua performance e durabilidade. A pesquisa focou na análise de propriedades como densidade aparente, porosidade aberta, absorção de água, retração e resistência à flexão, tanto no estado fresco quanto endurecido (até 28 dias). A trabalhabilidade das argamassas foi mantida constante através do controle da dosagem de água, permitindo uma análise mais precisa do efeito isolado dos aditivos. A incorporação de materiais não convencionais, como a vermiculita expandida e as fibras de polipropileno, buscou aprimorar as características das argamassas, reduzindo patologias e aumentando a durabilidade, tendências importantes na pesquisa de materiais de construção civil. O estudo considerou diferentes teores de VER (0 a 8%) e Fb (0 a 0,2%), mantendo o teor de nanotitânia constante em 0,8%.

A pesquisa utilizou uma argamassa comercial como base, adicionando-se vermiculita expandida (VER) em diferentes porcentagens (de 0% a 8%) e fibras de polipropileno (Fb) em concentrações variando de 0% a 0,2%. O teor de nanotitânia (nT) permaneceu constante em 0,8% em todas as amostras. Para garantir a constância da trabalhabilidade, a quantidade de água foi ajustada em cada mistura. A metodologia incluiu a preparação das argamassas seguindo um protocolo rigoroso, com controle de dosagem e mistura. Os ensaios foram realizados em laboratórios especializados, o Laboratório de Materiais de Construção da UFSC/Joinville sendo o principal, com o apoio do Laboratório de Análise Mecânica da UDESC/Joinville para o ensaio de flexão simples. As propriedades das argamassas foram avaliadas em diferentes idades de cura, até 28 dias, permitindo a observação da evolução das características ao longo do tempo. A escolha dos materiais e a metodologia aplicada visaram garantir a confiabilidade e a reprodutibilidade dos resultados.

Os resultados mostraram que a vermiculita expandida (VER) teve um impacto significativo em diversas propriedades das argamassas. O aumento do teor de VER levou a uma redução na densidade aparente e um aumento na porosidade aberta e na absorção de água. Observa-se uma relação inversa entre densidade e porosidade, justificada pela natureza porosa da VER. A resistência à flexão diminuiu com o aumento do teor de VER, particularmente acima de 4%, indicando uma fragilização da matriz cimentícia. Em contraponto, as fibras de polipropileno (Fb) demonstraram contribuir principalmente para o aumento da resistência residual após a ruptura, ou seja, sua principal contribuição está na prevenção do colapso total da amostra após o rompimento da matriz. A retração das argamassas também foi afetada pelos teores de VER e Fb, assim como pela quantidade de água necessária para manter a trabalhabilidade constante. A análise dos dados permitiu identificar a influência combinada dos aditivos e da quantidade de água nas propriedades finais das argamassas.

A pesquisa concluiu que a formulação contendo 4% de vermiculita expandida (VER) e 0,1% de fibras de polipropileno (Fb) apresentou o melhor desempenho geral, sem grandes impactos negativos nas propriedades avaliadas. Teores mais elevados de VER levaram a aumentos significativos na porosidade aberta e na absorção de água, comprometendo a resistência à flexão. A adição de fibras de polipropileno (Fb) demonstrou ser eficaz em aumentar a resistência residual após a ruptura da matriz, melhorando o comportamento pós-fissuração. A pesquisa ressalta a importância de se controlar a quantidade de água na mistura e a dosagem dos aditivos (VER e Fb) para otimizar as propriedades das argamassas, buscando melhores níveis de durabilidade e resistência. Os resultados obtidos contribuem para o desenvolvimento de argamassas mais eficientes e sustentáveis, utilizando materiais não convencionais.

A metodologia empregada envolveu a preparação de argamassas utilizando uma argamassa comercial como base. A esta base foram adicionados diferentes teores de vermiculita expandida (VER), variando de 0% a 8% em massa, e fibras de polipropileno (Fb), com teores entre 0% e 0,2% em massa. Um ponto crucial foi manter o teor de nanotitânia (nT) constante em 0,8% em todas as amostras, incluindo a amostra de referência. A trabalhabilidade das argamassas foi mantida constante em todos os testes através da manipulação da quantidade de água utilizada na mistura. A vermiculita expandida (VER) foi adquirida da empresa TERRA MATER Saving Energy, sendo descrita pelo fabricante como um bom isolante termoacústico. Já a fibra de polipropileno (Fb) utilizada foi a FibroMac 6, fabricada pela Maccaferri, especificamente para reforço de concretos e argamassas. A escolha dos materiais e suas quantidades buscou investigar o efeito de cada aditivo nas propriedades da argamassa, permitindo a análise de seu impacto individual e combinado.

Após o preparo das argamassas, foram realizados diversos ensaios para avaliar suas propriedades. As principais propriedades analisadas foram densidade aparente, porosidade aberta, absorção de água, retração e resistência à flexão. Os ensaios foram conduzidos em duas instituições: o Laboratório de Materiais de Construção da UFSC/Joinville e o Laboratório de Análise Mecânica da UDESC/Joinville (para o ensaio de flexão simples). A metodologia considerou ensaios tanto no estado fresco quanto no estado endurecido das argamassas, com avaliações em diferentes idades de cura, até 28 dias. A escolha desses ensaios permitiu uma análise completa das características das argamassas com diferentes teores de VER e Fb, fornecendo dados para comparar seu desempenho e identificar possíveis vantagens e desvantagens da adição de cada material. A padronização dos procedimentos e o uso de laboratórios especializados garantiram a precisão e a confiabilidade dos resultados obtidos.

A análise da densidade aparente revelou uma redução gradual com o aumento do teor de vermiculita expandida (VER). Essa diminuição era esperada, considerando a menor densidade da VER em comparação com os outros componentes da argamassa. A porosidade aberta, por sua vez, apresentou um comportamento diretamente proporcional ao teor de VER, com um aumento significativo observado, especialmente com a adição de 8% de VER (aumento de até 87% em relação à amostra de referência). Essa relação direta entre a adição de VER e o aumento da porosidade é coerente, uma vez que a vermiculita expandida possui uma estrutura porosa. A absorção de água mostrou-se inversamente proporcional à densidade aparente e diretamente proporcional à porosidade aberta, confirmando a influência da estrutura porosa na capacidade de absorção de água do material. Materiais porosos tendem a apresentar maior absorção de água por capilaridade, um comportamento observado e justificado por Rato (2006).

A absorção de água apresentou comportamento inversamente proporcional à densidade aparente e relação direta com a porosidade aberta. Nos resultados aos 28 dias de cura, a absorção de água aumentou significativamente com o acréscimo de vermiculita expandida (VER). Um aumento de até 170% foi observado na amostra com 8% de VER, em relação à amostra de referência. A retração das argamassas apresentou resultados distintos, dependendo da quantidade de água e dos teores de aditivos. A maior retração ocorreu nas amostras com maior quantidade de água e, consequentemente, maior porosidade. A adição de fibras de polipropileno (Fb) contribuiu para a diminuição da retração, sugerindo uma influência na taxa de exsudação de água, conforme indicado por Figueiredo (2011), baseado em estudos anteriores de Figueiredo, Tanesi e Nince (2002). Essa redução foi mais significativa em formulações com teores menores de VER.

A resistência à flexão das argamassas foi significativamente influenciada pelo teor de vermiculita expandida (VER). Um aumento no teor de VER resultou em uma diminuição da resistência à flexão, chegando a uma redução de aproximadamente 60% na amostra com 8% de VER. Esta redução é atribuída à menor densidade e maior porosidade da matriz, propriedades inversamente proporcionais à resistência à flexão. A presença de fibras de polipropileno (Fb) teve pouca influência na resistência máxima à flexão, mas mostrou um impacto significativo na resistência residual após a ruptura da matriz. As amostras com Fb apresentaram uma resistência residual, ou seja, mantiveram parte da resistência mesmo após o rompimento inicial, atuando as fibras como pontes de transferência de tensões, impedindo a propagação de fissuras e a ruptura completa da amostra. Esse efeito foi mais evidente nas formulações sem VER, demonstrando a sinergia entre os dois aditivos na melhora do comportamento estrutural. Em formulações com 0,2% de Fb, embora esperada uma maior redução da tensão máxima, foi observada uma pequena redução, possivelmente devido ao mau espalhamento das fibras formando grumos.

Os resultados apontaram que a formulação com 4% de vermiculita expandida (VER) e 0,1% de fibras de polipropileno (Fb) apresentou o melhor desempenho global, sem impactos negativos significativos nas propriedades avaliadas. Essa combinação otimizou as características da argamassa, demonstrando uma sinergia entre os dois aditivos. Teores superiores de VER causaram efeitos negativos, principalmente acima de 4%, levando a um aumento substancial na porosidade aberta e na absorção de água, comprometendo a resistência à flexão. A adição de Fb, mesmo em pequenas quantidades, demonstrou ser eficaz em melhorar a resistência residual após a ruptura, indicando um efeito positivo na tenacidade e na prevenção da propagação de fissuras. A escolha da proporção de 4% de VER e 0,1% de Fb representou um equilíbrio entre as melhorias obtidas e a manutenção de propriedades satisfatórias para a aplicação em argamassas.

A influência da água na mistura não pode ser desconsiderada. O aumento da quantidade de VER exigiu um aumento proporcional na quantidade de água para manter a trabalhabilidade constante. Esse acréscimo de água contribuiu para o aumento da porosidade aberta e da absorção de água, comprometendo a resistência à flexão. A adição de VER, enquanto proporcionou benefícios como a redução de peso e melhoria das propriedades de isolamento, apresentou limitações em teores acima de 4%. Com 8% de VER, observou-se um aumento de 87% na porosidade aberta, redução de 68% na resistência à flexão, aumento de 28% na retração e um aumento de 170% na absorção de água. Esses resultados demonstram a importância do controle rigoroso da dosagem de VER para evitar impactos negativos nas propriedades da argamassa. A pesquisa destaca a necessidade de equilíbrio entre a incorporação de aditivos e a manutenção da trabalhabilidade e das propriedades desejadas.

Os resultados deste estudo têm implicações importantes para a engenharia civil, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de argamassas mais eficientes e sustentáveis. A utilização de materiais não convencionais, como a vermiculita expandida e as fibras de polipropileno, demonstra o potencial de melhoria das propriedades de argamassas, desde que suas dosagens sejam otimizadas. A pesquisa destaca a necessidade de estudos mais aprofundados sobre a interação entre os aditivos, a influência da granulometria dos agregados e as condições ambientais na performance das argamassas. A análise da resistência residual proporcionada pela fibra de polipropileno abre novas perspectivas para o desenvolvimento de materiais mais resistentes e duráveis. Futuramente, estudos podem investigar o comportamento dessas argamassas sob diferentes condições de carga e exposição ambiental, complementando os resultados obtidos e ampliando o conhecimento na área.

A seção de referências cita diversos trabalhos relevantes que embasam a pesquisa. Coutinho et al. (2013) abordam a comparação entre argamassas preparadas em obra e industrializadas. A dissertação de mestrado de Cortez (1999) trata da incorporação de fibras sintéticas em sistemas de revestimento à base de argamassas. O trabalho de Gonçalves et al. (2014b) foca no desenvolvimento de argamassas contendo porógenos para controlar a umidade interna de residências. Gregório e Lintz (2009) analisaram a influência da incorporação de vermiculita nas propriedades mecânicas de argamassas. Outros autores como Fioroto (2009), Bauer (2005), Carasek (2007), Bastos (2001), Oliveira (2001), e Silva (2011) são citados, indicando estudos anteriores sobre as características de argamassas, trabalhabilidade, retração, resistência e o uso de aditivos. Essas referências demonstram uma base teórica sólida para a pesquisa e contextualizam os resultados obtidos no presente estudo. A diversidade de fontes indica uma revisão bibliográfica abrangente sobre o tema, considerando diferentes aspectos das argamassas e seus componentes.

As referências incluem trabalhos específicos sobre vermiculita e fibras de polipropileno. Paula (2014) é citado em relação à produção de vermiculita no Brasil, destacando sua posição como um dos maiores produtores mundiais. Ugarte, Sampaio e França (2008) abordam as aplicações da vermiculita, incluindo seu uso como isolante térmico e acústico e em outras áreas além da construção civil. Nascimento (2008) discute o baixo peso específico da vermiculita e sua capacidade de reduzir ruídos. Tanesi (1999) e Tanesi e Agoyan (1997) são referenciados no contexto da eficiência das fibras de polipropileno (Fb), seu teor e tamanho. Bentur e Mindess (2007) contribuem com informações sobre o processo de produção e orientação das fibras para obter melhores propriedades mecânicas. Figueiredo (2011) e Figueiredo, Tanesi e Nince (2002) fornecem dados sobre a redução da taxa de exsudação e retração em materiais com fibras de polipropileno. A inclusão destas fontes demonstra um esforço em fundamentar o trabalho com dados de pesquisas prévias sobre os materiais utilizados, mostrando a profundidade da pesquisa realizada.