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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°122 - JANEIRO DE 2010

Chapa Cimento

Resduos podem virar chapas de cimento-madeira

Vive-se um momento, em que a sociedade se preocupa com a preservação do meio ambiente, com a exploração racional dos recursos naturais, com a reciclagem de materiais. Países como o Brasil vem ampliando significativamente o seu ambiente construído, consumindo grandes quantidades de materiais. A industrialização da madeira gera grande quantidade de resíduos, sendo esta atividade poluidora, pois seus resíduos são queimados de forma desordenada, lançando na atmosfera gases, ou simplesmente são depositados no ambiente em forma de aterros, poluindo os solos comprometendo a saúde e bem estar das populações vizinhas, ou quando no máximo estes resíduos são aproveitados nas caldeiras ou nas carvoarias, que da mesma forma polui, visto que não existe qualquer controle sobre esta atividade.

De acordo com a literatura técnica, já existem diversos exemplos de aplicação de fibras de madeira como agregado, para a produção de chapas de painéis divisórios, painéis anti-ruído em edificações e rodovias, enchimento para lajes nervuradas e elementos pré-moldados. As chapas de cimento-madeira foram produzidas em escala industrial a partir de 1976, na Alemanha, e atualmente são utilizadas em outros países da Europa e Ásia e também nos Estados Unidos, Rússia e México. As espécies de madeiras mais utilizadas nesses países para fabricação de chapas de cimento-madeira são as coníferas, por apresentarem maior compatibilidade química com o cimento, o que não ocorre naturalmente com as dicotiledôneas por apresentarem propriedades químicas devidas aos extrativos, que causam uma maior inibição ao processo de pega e endurecimento da pasta de cimento.

O efeito deletério destas substâncias pode ser minimizado com alguns tratamentos físicos, como lavagem em água quente, para remoção parcial de alguns açucares, ou com a adição de aditivos aceleradores de pega, que reduzem o efeito da contaminação da água da mistura, pelos extrativos que migram para a superfície da madeira. A aplicação das chapas vai além dos usos indicados para os aglomerados convencionais, oferecendo resistência superior em ambientes úmidos, sendo relativamente resistente ao fogo, e também empregadas como isolante térmico e acústico, propriedades que lhe são conferidas, por utilizar aglomerante mineral.

Os resíduos de madeira tradicionalmente são ofertados por baixo preço, e a sua utilização poderão contribuir para minimizar o impacto ambiental, com a redução do volume de extração de matérias primas, deposições ilegais, menores emissões de poluentes, e conservação de matéria prima não renovável. A reciclagem de resíduos, pode viabilizar novos materiais de construção com preço reduzido, gerando benefícios sociais através do programa habitacional, na produção de habitações de baixa renda. A preservação ambiental nos tempos atuais tem grande destaque, interferindo inclusive nas relações comerciais internacionais. A utilização de resíduos de madeira vai ao encontro destas diretrizes. Esta pesquisa objetiva avaliar através de ensaios de resistência à compressão axial, a compatibilidade dos resíduos de espécies tropicais como agregado para fabricação de chapas cimento-madeira. Alguns pesquisadores utilizam o ensaio da curva de hidratação para avaliar a compatibilidade madeira-cimento.

Como uma forma de experimento pesquisadores utilizaram resíduos de madeira coletados aleatoriamente de máquinas de aplainamento, identificados e ensacados. A coleta foi realizada em uma serraria do distrito industrial de Ananindeua e no município de Abaetetuba no Estado do Pará.

Tratamento

Lavagem das partículas: comparou-se a influência do uso de partículas naturais e aquelas que foram submetidas à lavagem em água. Esse tratamento que teve por objetivo eliminar parte dos extrativos solúveis em água, que inibem à pega da pasta de cimento, e consistiu na imersão dos resíduos em água quente a (80ºC com uma concentração de 100g de resíduos por litro de água), por duas horas e em seguida a secagem dos resíduos ao ar livre.

Para moldagem dos corpos-de-prova cilíndricos, utilizou-se o cimento CP V ARI PLUS (ABNT-NBR 5733, 1991). A escolha desse aglomerante foi baseada em pesquisas.

Para avaliação da aptidão das espécies e da mistura das mesmas, foram moldados quatro corpos-de-prova cilíndricos de 50mm de diâmetro e 100mm de altura, por espécie na proporção cimento: madeira 3:1, totalizando 140 corpos-de-prova.

O resíduo de madeira, o cimento, e a água, calculada segundo a Equação anexa, e majorada em 20% (quantidade necessária para aglutinar as partículas de madeira ao cimento), foram devidamente pesados na proporção cimento: madeira 3:1 em massa, e misturados em um misturador mecânico de duas velocidades de capacidade 20 litros. Adicionou-se inicialmente o resíduo de madeira com o cimento, e em seguida à água com o misturador ligado em baixa velocidade, por um minuto, permanecendo o mesmo em velocidade alta por mais um minuto.

Água = 0,25 MC + 0,5 MS (1)

Onde:

MC – Massa de cimento (kg)
MS – Massa de madeira seca (kg)

As misturas cimento-madeira de cada espécie e tratamento foram imediatamente depositadas e adensadas, em quatro camadas, nas formas cilíndricas, com o auxílio de uma espátula de 25 mm, e desmoldadas após 24 horas e acondicionados em sacos plásticos por 7 dias, e após este período, a cura dava-se ao ar com temperatura e umidade do ambiente do laboratório, totalizando 28 dias. Não foi possível manter os corpos-de-prova imersos em água saturada de cal, devido às características higroscópicas do resíduo.

Inicialmente foi verificada a influência do tratamento lavagem em água quente em uma série de quatro corpos-de-prova por espécie moldados ao natural e lavado. A seguir foram moldados novos corpos de prova para testar o desempenho dos aditivos aceleradores de pega [AL2(SO4)3] sulfato de alumínio a 3% e (CaCl2) cloreto de cálcio a 3% e 5%.

Compressão axial

Os corpos-de-prova foram submetidos ao ensaio de compressão axial, seguindo os procedimentos adaptados da norma Brasileira NBR 7215 . Foi utilizada uma prensa, acoplada a um micro computador:

Os corpos-de-prova foram ensaiados com idade de 28 dias e a resistência à compressão de cada CP, foi calculada dividindo-se a carga de ruptura pela área da seção transversal considerada constante. O desvio relativo máximo calculado foi inferior a 6%. Os resultados dos ensaios foram submetidos à Análise de Variância (ANOVA), ao nível de 95% de probabilidade, para verificar diferenças estatísticas entre os mesmos.

A análise estatística ANOVA indicou que a lavagem não foi significante para as espécies: Cedro, Tauarí e Quaruba. Analisando a tabela, verificamos também que o resíduo de Anani foi o que obteve a maior indução da lavagem, alcançando o dobro da resistência á compressão seguido da mistura das espécies.

Os aditivos de um modo geral influenciaram os resultados da resistência à compressão. O aditivo sulfato de alumínio a 3% apresentou efeito significante somente na espécie Anani. O aumento do percentual de 3% para 5% de cloreto de cálcio foi significativo para as espécies Jatobá, Cedro, Quaruba e Anani, porém, para a espécie Angelim, este percentual não acrescentou ganho de resistência. Para a espécie Tauarí e Mistura os percentuais conduziram a números estatisticamente iguais.

De um modo geral observa-se que cada espécie reage diferentemente quando misturada ao cimento. O menor valor de resistência à compressão indica uma maior incompatibilidade entre a espécie e o aglomerante.

Com base nos resultados obtidos sobre a resistência à compressão axial, em compósito cimento-madeira de seis espécies, e a sua mistura, podemos concluir que:

Os resultados da baixa resistência das espécies ao natural indicam a incompatibilidade com o cimento, resultante da presença de extrativos que interferem no processo de pega e endurecimento da pasta de cimento, confirmando a necessidade de aditivos aceleradores de pega.

A lavagem das partículas em água quente não foi um tratamento eficaz, para todas as espécies, pois não obteve efeito considerável, salvo para o Anani. O resultado este condicionado ao tipo de extrativo solúvel em água quente poderá ser dispensado, para algumas espécies.

Outros tipos de tratamento mais adequados poderão ser estudados, como a incorporação de substâncias químicas ao banho térmico.

O aditivo cloreto de cálcio obteve melhor desempenho para todas as espécies.

A mistura de espécies de maior e menor compatibilidade com o cimento influenciou a resistência final do compósito, não sendo vantajosa à mistura de espécies de menor compatibilidade com as de maior compatibilidade.

De um modo geral os resíduos das espécies reagiram ao uso do aditivo acelerador de pega cloreto de cálcio. As espécies Jatobá e Quaruba, com o aditivo cloreto de cálcio a 5%, em função do melhor desempenho dos resultados dos ensaios de compressão axial, são as mais indicadas para uso em chapas de cimento madeira seguido das espécies Cedro e Anani. As espécies Angelim e Tauarí apresentaram, os menores valores de resistência, sendo as menos indicadas.

Autores: Alberto Alexandre Costa e Souza (costa@ufpa.br); Alcebíades Negrão Macedo (anmacedo@ufpa.br); Bernardo Borges Pompeu Neto (pompeu@ufpa.br) - Universidade Federal do Pará.