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Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARCAMPUS DE MARABFACULDADE DE ENGENHARIA DE MATERIAIS

DOCENTE: Prof Msc. Simone Patrcia Aranha da Paz DISCIPLINA: Metodologia Cientfica e Tecnolgica

DISCENTES:Julliene Cristiny de Oliveira Portela Lorena Monique da Silva MeloMarcos Mendona LeitePedro Henrique Carvalho PereiraPryscila Albuquerque de SouzaTorben Ulisses da Silva Carvalho

IntroduoO artigo a apresentao sinttica, em forma de relatrio escrito, dos resultados de investigaes ou estudos realizados a respeito de uma questo.O objetivo fundamental de um artigo o de ser um meio rpido e sucinto de divulgar e tornar conhecidos, atravs de uma publicao em peridicos especializados.O artigo aqui apresentado tem como tema: resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modoEste trabalho tem por objetivo apresentar a estrutura do artigo, as normas tcnicas exigidas pela revista, afim de discutir o assunto dado.A pesquisaPrimeira etapa: a preparatria dedicada escolha do tema, delimitao do problema, reviso da literatura, construo do marco terico e construo das hipteses. O objetivo fundamental dessa etapa o investigador definir o problema que ir investigar.A escolha do tema para uma pesquisa deve estar condicionada existncia, principalmente de trs fatores. O primeiro que o tema deve responder aos interesses de quem investiga, o segundo a qualificao intelectual do pesquisador e o terceiro a existncia de fontes de consulta que estejam ao alcance do pesquisador.A delimitao do problema esclarece os limites precisos da dvida que tem o investigador dentro do tema escolhido.A pesquisaSegunda etapa: a elaborao do projeto de pesquisaA partir desta etapa preocupa-se com a elaborao do projeto que estabelece a sequncia da investigao, tendo como curso orientador o problema no teste das hipteses. Sem o projeto o investigador corre o risco de desviar-se do problema que quer investigar, recolhendo dados desnecessrios ou deixando de obter os necessrios.Terceira etapa: a execuo do planoEsta etapa a da execuo do plano, com a testagem propriamente dita das hipteses, executando-se o experimento ou a coleta de dados. Executada a fase de coleta, inicia-se o processo de tabulao, com a digitao dos dados, aplicao dos testes e anlise estatstica e avaliao das hipteses.A pesquisaQuarta etapa: a construo do relatrio de pesquisa a ltima etapa, sendo esta dedicada construo do relatrio da pesquisa que serve para o pesquisador relatar comunidade cientfica, ou ao destinatrio de sua pesquisa, o que obteve com a sua investigao, os procedimentos utilizados, as dificuldades, as limitaes e os resultados obtidos.O ARTIGO CIENTFICOO artigo cientfico um pequeno estudo, porm completo, que trata de uma questo verdadeiramente cientfica, mas que no se constituem em matria de um livro. Concludo um trabalho de pesquisa - documental, bibliogrfico ou de campo para que os resultados sejam conhecidos, faz-se necessrio sua publicao. Esse tipo de trabalho proporciona no s a ampliao de conhecimentos como tambm a compreenso de certas questes.Os artigos cientficos, por serem completos, permitem ao leitor, mediante a descrio da metodologia empregada, do processamento utilizado e resultados obtidos, repetir a experincia.

Contexto HistricoO cimento o material de construo de mais extenso uso no mundo. Resumidamente, cimentos so substncias ligantes, capazes de unir fragmentos ou massas de matrias slidas em um s corpo. Tem importncia no desempenho, qualidade e durabilidade do concreto. Ocimento(derivada dolatimcmentu) um material cermico que, em contato com agua, produz reaoexotrmicade cristalizao de produtos hidratados, ganhando assim resistncia mecnica. o principal material de construo usado naconstruocomoaglomerante. uma das principaiscommodities mundiais, servindo at mesmo como indicador econmico.

Contexto HistricoJ noAntigo Egito era utilizada um material feito degessocalcinado como aglomerante. Entre os gregos e romanos, eram usados solos vulcnicos das proximidades dePozzuoliou da ilha deSantorini, que endureciam depois de misturadas com gua.Em1786o inglsJohn Smeaton criou uma mistura resistente atravs dacalcinaodecalcrios argilosos e moles. Esse o marco da criao do cimento artificial. Em 1818, o francs Vicat obteve resultados semelhantes aos de Smeaton, pela mistura de componentes argilosos e calcrios. Tempos depois, Em 1824, o construtor ingls Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcrias e argila, transformando-as num p fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, aps secar, tornava-se to dura quanto as pedras empregadas nas construes. A mistura no se dissolvia em gua e foi patenteada pelo construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland, que recebeu esse nome por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes s rochas da ilha britnica de Portland.

O cimento POrtlandOCimento Portland composto de clnquer e de adies que distinguem os diversos tipos existentes, conferindo diferentes propriedades mecnicas e qumicas a cada um. As adies tambm so ou no utilizadas em funo de suas distribuies geogrficas.ClnquerOclnquer o principal item na composio de cimentos portland, sendo a fonte deSilicato triclcico(CaO)3SiO2eSilicato diclcico (CaO)2SiO2. Estes compostos trazem acentuada caracterstica de ligante hidrulico e esto diretamente relacionados com aresistncia mecnicado material aps a hidratao.A produo do clnquer o ncleo do processo de fabricao de cimento, sendo a etapa mais complexa e crtica em termos de qualidade e custo. As matria-primas so abundantemente encontradas em jazidas de diversas partes do planeta, sendo de 80% a 95% decalcrio, 5% a 20% deargilae pequenas quantidades de minrio de ferro.

O cimento POrtlandSilicato triclcico (CaO)3SiO245-75% C3 S (alta)Silicato diclcico(CaO)2SiO27-35% C2 S (belta)Aluminato triclcico (CaO)3Al2O30-13% C3 A (celta)Ferroaluminato tetraclcico (CaO)4Al2O3Fe2O30-18% C4A F (brownmerita)Principais compostos qumicos do clnquercimento Portland-Propriedades fsicas. As propriedades fsicas do cimento Portland so consideradas sob trs aspectos distintos: propriedades do produto em sua condio natural, em p, da mistura de cimento e gua e propores convenientes de pasta e, finalmente, da mistura da pasta com agregado padronizado as argamassas. A resistncia mecnica dos cimentos determinada pela ruptura compresso de corpos-de-prova realizados com argamassas. A forma do corpo-de-prova, suas dimenses, trao da argamassa, sua consistncia e o tipo de areia empregada so definidos nas especificaes correspondentes, e constituem caractersticas que variam de pas para outro. No Brasil o corpo de prova um cilindro de 10 cm de altura por 5 cm de dimetro.Os tipos de cimento portlandCimento Portland Comum CP I e CP I S o cimento Portland comum utilizado nos trabalhos gerais de construo, onde nenhumas das caractersticas diferenciadoras dos tipos restantes 11 so exigidas e constituem um desenvolvimento natural do cimento fabricado antes de 1936, quando foi introduzida essa classificao. No deve ser utilizado quando h exposio a sulfatos do solo ou de guas subterrneas.Cimento Portland Comum com Adio oferecido ao mercado o Cimento Portland Comum com adies CP IS, com 5% de material pozolnico em massa, recomendado para construes em geral, com as mesmas caractersticas do CP I.Os tipos de cimento portlandCimento Portland Composto CP II Z (adio de material pozolnico) Frequentemente conhecido como ''modificado'', um cimento com desenvolvimento moderado de calor de hidratao. Foi muito utilizado nas pavimentaes antes do desenvolvimento da tcnica de incorporao de ar, portanto, recomendado em lanamentos macios de concreto. Tambm pode ser empregado em obras civis em geral, subterrneas, martimas e industriais. E para produo de argamassas, concreto simples, armado e protendido, elementos pr-moldados e artefatos de cimento. O concreto feito com este produto mais impermevel e por isso mais durvel. Esse cimento tambm apresenta melhor resistncia ao ataque dos sulfatos contidos no solo.

Os tipos de cimento portlandCimento Portland Composto CP II E (adio de escria granulada de altoforno).Assim como o CP II Z, esse cimento tambm possui a caracterstica de ser resistente ao ataque de sulfatos (essa definio equivalente para o CP II F).Cimento Portland Composto CP II F (adio de material carbonatco - fler) O CP II-F composto de 90% 94% de clnquer + gesso com adio de 6% a 10% de material carbontico (fler) em massa. Este tipo de cimento recomendado desde estruturas em concreto armado at argamassas de assentamento e revestimento porm no indicado para aplicao em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento a NBR 11578. Para aplicaes gerais. Pode ser usado no preparo de argamassas de assentamento, revestimento, argamassa armada, concreto simples, armado, protendido, projetado, rolado, magro, concreto-massa, elementos pr-moldados e artefatos de concreto, pisos e pavimentos de concreto, solo-cimento, dentre outros.

Os tipos de cimento portlandCimento Portland de Alto-Forno CP III (adio de escria) O cimento portland de alto-forno contm adio de escria no teor de 35% a 70% em massa, que lhe confere propriedades como; baixo calor de hidratao, maior impermeabilidade e durabilidade, sendo recomendado tanto para obras de grande porte e agressividade (barragens, fundaes de mquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para conduo de lquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentao de estradas, pistas de aeroportos e etc.) como tambm para aplicao geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata deste tipo de cimento a NBR 5735. 12Cimento Portland Pozolnico CP IV (adio de pozolana) O cimento portland Pozolnico contm adio de pozolana no teor que varia de 15% a 50% em massa. Este alto teor de pozolana confere ao cimento uma alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistncia mecnica compresso superior ao concreto de cimento Portland comum longo prazo. especialmente indicado em obras expostas ao de gua corrente e ambientes agressivos.

Os tipos de cimento portlandCimento Portland CP V ARI (Alta Resistncia Inicial) O CP V-ARI assim como o CP-I no contm adies (porm pode conter at 5% em massa de material carbontico). O que o diferencia deste ltimo processo de dosagem e produo do clnquer. O CP V-ARI produzido com um clnquer de dosagem diferenciada de calcrio e argila se comparado aos demais tipos de cimento e com moagem mais fina.Cimento Portland Branco CPBO cimento portland branco um tipo de cimento que se diferencia dos demais pela colorao. A cor branca conseguida a partir de matrias-primas com baixos teores de xidos de ferro e mangans e por condies especiais durante a fabricao, especialmente com relao ao resfriamento e moagem do produtoCimento portland-AplicaesO cimento portland uma das substncias mais consumidas pelo homem e isso se deve a caractersticas que lhe so peculiares, como trabalhabilidade e moldabilidade (estado fresco), e alta durabilidade e resistncia a cargas e ao fogo (estado duro). Insubstituvel em obras civis, o cimento pode ser empregado tanto em peas de mobilirio urbano como em grandes barragens, em estradas ou edificaes, em pontes, tubos de concreto ou telhados. Pode at ser matria-prima para a arte.Os tipos de cimento portlandCimentoTipoClnquer+Gesso%)Escria siderrgica(%)Material pozolnico(%)Calcrio(%)CP IComum100---CP I - SComum95-991-51-51-5CP II - EComposto56-946-34-0-10CP II - ZComposto76-94-6-140-10CP II - FComposto90-94--6-10CP IIIAlto-forno25-6535-70-0-5CP IVPozolnico45-85-15-500-5CP V - ARIAlta resistncia inicial95-100--0-5Normas tcnicas da revistaTtulo;Autores;Resumo;Palavras chaves;Ttulo em ingls;Abstract;Key words.

Normas tcnicas da revistaTabelas;Figuras.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.IntroduoSolo-cimento definido como a mistura de solo pulverizado, cimento Portland e gua que, sob compactao a um teor de umidade tima, forma um material estruturalmente resistente, estvel, durvel e de baixo custo (Freire, 1976). Nos ltimos anos diversas pesquisas tm sido realizadas visando reduo do custo, tanto do concreto quanto da estabilizao do solo, atravs da substituio parcial do cimento Portland por diversas adies minerais, tais como: cinza de casca de arroz, slica ativa, metacalinita e cinza volante, entre outros (Rolim & Freire, 1998;Akasaki & Silva, 2001 e Farias Filho et al., 2001).Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Materiais e mtodos:SoloUtilizou-se o solo Latossolo Bruno Disftrfico, oriundo de lixiviao intensa, com pH cido e altos teores de xido de ferro e alumnio, tendo sido retirada a camada superficial de cerca 60 cm, rejeitada devido presena de matria orgnica. Foram extrados cerca de 1200 kg do material, que foi levado ao laboratrio e deixado para secar sobre lona plstica, sombra, pelo perodo de um ms. Neste tempo, o solo foi revirado a cada dois dias. Aps a secagem, foi ensacado e, em seguida, foram retiradas seis amostras para anlise granulomtrica, e mais seis para determinao dos limites de plasticidade e de liquidez e do ndice de plasticidade, obtidos segundo a NBR 7180 (ABNT, 1984b) e NBR 6459 (ABNT, 1984a). A anlise granulomtrica mostrou que se tratava de um solo argiloso, com 80,02% de argila, 17,5% de silte e 2,3% de areia fina, bem como com limites de liquidez e de plasticidade e ndice de plasticidade de 53, 32 e 21%, respectivamente.Segundo Freire (1976) solos com altas concentraes de argila necessitam de teores de cimento elevados, devido grande rea superficial dos gros.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Cimento;Utilizou-se cimento Portland de alta resistncia inicial CPV ARI, cuja caracterizao fsico-qumica foi realizada pelo fabricante.Resduo cermico;Os resduos cermicos foram obtidos em olaria local da cidade de Cascavel, PR, e eram constitudos por blocos cermicos com pequenas trincas, provocadas pelo processo de queima e que, por isso, foram rejeitados no controle de qualidade da empresa. Os blocos utilizados foram calcinados a uma temperatura de 800 a 900C por um perodo de 10h. Os mesmos foram selecionados, levados ao laboratrio e modos na mquina para ensaio de Abraso Los Angeles (NBR-6465 - ABNT, 1984b).

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo. Ensaio de compactao; Para a obteno da umidade tima do solo, foi utilizado o ensaio de Proctor Modificado. O teste consistiu em compactar amostras de solos com diferentes umidades em um molde cilndrico metlico, com 96,2 mm de dimetro e 127,3 mm de altura, em trs camadas, por meio de 25 golpes de um soquete de 5 kg, caindo de uma altura de 45 cm.Aps a compactao, o cilindro de solo era retirado do molde e pesado em uma balana eletrnica com preciso de 0,1 g; em seguida, trs amostras do solo foram extradas do cilindro, pesadas em balana eletrnica com preciso de 0,001 g e levadas estufa a uma temperatura de 100 oC, por 24 h. Ao trmino deste perodo, as amostras eram novamente pesadas e suas umidades calculadas.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Com os valores das massas dos cilindros de solo e as respectivas umidades, foi possvel obter-se a curva de compactao do material, que est representada na Figura 2.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Variveis estudadas e preparao dos corpos-de-provaO procedimento de escolha das variveis e os nveis de investigao foram obtidos atravs de uma programao fatorial de experimentos (Montgomery, 1984). Trs variveis foram escolhidas como fatores principais de avaliao: a percentagem de material ligante (cimento + material cermico) adicionada (X1), o teor de umidade da mistura (X2) e o teor de material cermico em substituio ao cimento (X3). Foram escolhidos trs nveis de estudo para cada varivel, resultando em um projeto fatorial 33. Os trs nveis de estudo do material ligante adicionado, foram 6, 8 e 10%; do teor de umidade foram 12, 14 e 16%; e do teor de material cermico, foram 0, 25 e 50%. Para cada combinao de variveis foram ensaiados trs espcimenes.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Os espcimenes foram moldados em formas metlicas cilndricas, com altura de 20 cm e dimetro de 10 cm. O solo apresentava umidade natural da ordem de 4,5%; entretanto, para a verificao exata da umidade, trs amostras de solo de cada masseira foram extradas, segundos antes da mistura, e levadas estufa para secagem a 100 C, por um perodo de 24 h, para futuras correes. Aps a moldagem, os espcimenes foram deixados nas formas e cobertos com uma lona plstica, durante sete dias. Aps o trmino do perodo de cura, os espcimenes foram desmoldados, pesados e tiveram suas extremidades inferior e superior capeadas com enxofre.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Ensaio e instrumentaoNa Figura 3A apresenta-se o aspecto dos espcimenes analisados.Na figura 3B apresenta-se os espcimenesQue foram ensaiados em um prtico metlicorgido, com capacidade de 100kN.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.RESULTADOS E DISCUSSOAnlise fsico-qumica do resduo cermico modoA composio qumica, finura e densidade do material cermico modo, so apresentadas na Tabela 2.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Comportamento global do ensaioOs procedimentos de ensaio e moldagem dos espcimenes mostraram-se adequados, e se observou uma aparente uniformidade entre as rplicas, quanto aos valores das resistncias e das massas especficas. Dois modos de ruptura tambm foram observados: colapso por cisalhamento paralelo ao plano, a 45 com o eixo vertical, ocorrendo formao de cone nas extremidades dos espcimenes, e colapso por trao perpendicular ao eixo de aplicao da carga. No foi observada, em nenhum espcime, a formao de linha de ruptura entre as camadas de compactao do solo nem entre o solo e a camada de argamassa. A camada de argamassa e a regio de interao solo-argamassa permaneceram ntegras at a ruptura dos espcimes (Figura 4).Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.A anlise da umidade natural do solo, no instante da mistura com o cimento, apresentou valor mdio de 4,30% e desvio padro de 0,64%, valor pouco inferior ao adotado (4,5%). Apesar da pequena diferena, optou-se por corrigir os nveis de umidade estudados de 12, 14 e 16 para 11,8, 13,8 e 15,8%, durante a anlise dos resultados.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Anlise da massa especfica aparenteNa Tabela 3 tem-se as massas especficas dos espcimesde solo-cimento.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.As massas especficas mdias para as umidades de 11,8, 13,8 e 15,8% foram 1824,44, 1930,20 e 1980,75 kg m-3, respectivamente, valores que diferem menos que 3% dos obtidos no ensaio de Proctor e que comprovam compact. Segundo PCA (1976) a massa especfica considerada alta quando se situa entre 2000 e 2320 kg m-3, e baixa quando se situa entre 1360 e 1600 kg m-3. Esta Associao afirma ainda que, quanto maior a massa especfica, maior ser a resistncia do material para o mesmo solo e o mesmo teor de cimento, e que um decrscimo de 20 kg m-3 na massa especfica aparente implica em um decrscimo de 0,11 MPa na resistncia do solo-cimento.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Com base nesses resultados, observa-se que o fator de influncia mais importante a umidade do solo, seguida pelo teor de material ligante e pelo teor de material cermico modo.A influncia da umidade do solo na massa especfica do solo-cimento, at o valor timo, est ligada lubrificao das partculas do solo, que lhes permite melhor rearranjo, de forma a ocupar o menor volume possvel. Ultrapassado o valor timo, a gua comea a ocupar espao entre as partculas, provocando diminuio da densidade; j o material ligante, composto pelo cimento e pelo resduo de blocos modos, alm de criar, com sua hidratao, um esqueleto slido entre os gros do solo, tem tambm o efeito de micro-filer, preenchendo os pequenos vazios entre as partculas de solo, interferindo na massa especfica do material.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Avaliao da resistncia a compressoNa Tabela 5 so apresentadas as resistncias compresso dos espcimenes de solo-cimento. Observa-se que, para 11,8% de umidade, a substituio de 25% de cimento por material cermico eleva a resistncia do material, em 25,85% e, para substituio de 50%, ocorre decrscimo na resistncia, de 35,17%. Para 13,8% de umidade, a substituio de 25% de cimento por material cermico eleva a resistncia do material em 10,60% e, para substituio de 50%, acontece um decrscimo na resistncia, de 30,32%. Finalmente, para 15,8% de umidade a substituio de 25 e 50% de cimento por material cermico reduz a resistncia do material, em 16,07 e 40,69%, respectivamente.Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.

Resistncia compresso do solo-cimento com substituio parcial do cimento Portland por resduo cermico modo.Concluso1. Os resduos de material cermico modo apresentaram ao pozolnica e efeito fler. Obtiveram-se resistncias superiores a 2MPa, com substituies de at 57%, para um teor de material ligante de 8%.2. As curvas de superfcie obtidas atravs das variaes da massa especfica e da resistncia do solo estabilizado, podem ser utilizadas para estimativa de propores timas com relao s variveis estudadas, foram obtidas e podem ser utilizadas para obteno de propores timas para a fabricao de blocos de solo-cimento, com o solo em questo.CONCLUSOFoi visto que deve-se seguir as regras da determinada revista escolhida na hora que for publicar o artigo.Observou-se que atravs desse estudo, conseguiu-se uma nova maneira de utilizar os materiais cermicos com a remoo de rejeitos do meio ambiente, diminuindo o custo do processo, tornando-o mais vivel tanto no mbito econmico como ambientalmenteOBRIGADO !!!