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  1. 1. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. PRODUÇÃO DE TIJOLOS REFORÇADOS COM FIBRAS NATURAIS W. Acchar1,2 and Jorge Bouth2 1 Departamento de Física-Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 59072- 970, Natal-RN, e-mail:acchar@dfte.ufrn.br 2 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica -UFRN RESUMO O objetivo desse trabalho é desenvolver tijolos de baixo custo. As construções, hoje em dia, utilizam na sua estrutura básica, tijolos argilosos queimados em temperaturas da ordem de 800 – 900 °C. Esse componente essencial na construção residencial onera o custo da obra e inviabiliza o seu uso para camadas da população de mais baixa renda. Vários estudos estão sendo realizados com o objetivo de encontrar e desenvolver materiais alternativos e de baixo custo. Esse trabalho apresenta resultados do desenvolvimento de um tijolo de baixo custo e reforçados com fibras naturais e que tem como grande aplicação à recuperação de moradias, especialmente destinadas ao segmento de baixa renda, os quais usam papelão e outros materiais como elementos estruturais. Os tijolos obtidos apresentaram valores de resistência mecânica compatíveis com o processo e tem como grande destaque à não necessidade de queima, que é o processo mais dispendioso na produção de tijolos. Palavras-chave: tijolos alternativos, cerâmica vermelha, fibras naturais INTRODUÇÃO A fabricação de tijolos de cerâmica vermelha é uma técnica bastante tradicional. Embora esse seja um processo bastante difundido, a etapa de
  2. 2. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. queima desse tipo de material encarece o produto e tornando-o inacessível para as camadas menos favorecidas da população. As vezes são utilizadas folhas de laminados de madeira e papelão na construção de barracos que servem de abrigo a famílias inteiras, sem nenhuma condição de higiene e nem de segurança. Além disso, a utilização de vegetação nativa para a produção de lenha e posterior queima nas indústrias se constitui num grande problema ambiental, principalmente na região nordeste. Uma técnica de produção de um novo tipo de tijolo simples (adobe), obtido sem a necessidade da etapa da queima, é caracterizado por possuir baixo custo e não produzir danos ambientais pode ser uma nova viável alternativa para diminuir o custo desse componente na construção civil e conseqüentemente na construção de casas populares. A terra crua, por ser um material de grande disponibilidade e baixo custo, vem se mostrando como uma excelente alternativa técnica e econômica para uso em construções rurais, principalmente sob a forma de tijolos prensados e não queimados. Sua utilização em conjunto com aditivos químicos e outros materiais tais como cimento, cal, silicato de sódio, cinzas volantes, etc vem (1-7) sendo objeto de estudo de inúmeras pesquisas . Várias técnicas foram utilizadas para conferir um melhor comportamento do solo ao intemperismo, podendo-se citar o uso de asfalto, cal, palha e diversas outras fibras vegetais, excremento de gado, melaço, goma rábica e resinas diversas(8). Estudo realizado na UNICAMP mostra o uso da fibra de curauá, material proveniente da região amazônica e pertencente à família das bromeliáceas, como elemento de reforço em compósitos poliméricos(9). Trabalho recente publicado na literatura mostra o uso benéfico da fibra de coco na engenharia civil na fabricação de compósitos reforçados e também a utilização do pó de fibra da casca do coco como agregado na composição de tijolos de solo-cimento(10). Tijolos solo-cimento prensados com alta pressão, sem queima, tem sido também objetivo de estudo de alguns trabalhos, mostrando um bom potencial de utilização(11-15). Essa técnica tem a vantagem de utilizar as matérias-primas locais, eliminando assim o custo do transporte, e diminuindo o custo final da fabricação dos tijolos.
  3. 3. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. Nesse trabalho são discutidos os resultados de resistência mecânica obtidos para tijolos do tipo adobe processados com argila, fibras vegetais naturais e cimento, produzidas através de um processo eminentemente artesanal. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL As matérias-primas utilizadas neste trabalho foi uma argila coletada diretamente de uma indústria cerâmica do município de parelhas, da região do Seridó, Rio Grande do Norte e passada em peneira de 60 mesh, fibras naturais de curauá e de tronco do coqueiro e cimento (Portland composto CO II-Z). Os corpos de prova foram conformados numa matriz de madeira através de prensagem manual de maneira bem simples e artesanal, visando representar a realidade de uma comunidade carente. A argila utilizada foi caracterizada através de difração de raios X no difratômetro de raios X (XRD-600 Shimadzu) e fluorescência de raios X (Philips, modelo PW-2400-00). A introdução de fibras foi realizada de forma bastante aleatória, procurando-se sempre adicionar quantidades idênticas de material, que foi função principalmente da geometria da amostra prensada. Os corpos de prova foram secos ao ar durante várias horas após a prensagem, e submetidos aos ensaios de resistência mecânica de flexão em três pontos (Zwick/Roell Z 2.5) segundo a norma NBR 6462 da ABNT. Foram realizados também testes de resistência mecânica após a imersão por 24 horas em água e tinham como finalidade verificar a resistência das amostras quando submetidas em água. Análises nas superfícies de fratura foram realizadas em microscópio eletrônico de varredura (Shimadzu SSX-550 Superscan). RESULTADOS E DISCUSSÃO A tabela I mostra a composição da argila utilizada no trabalho. Pode-se notar que a argila apresenta uma composição típica de materiais argilosos, ou
  4. 4. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. seja, é composta basicamente por sílica e alumina e contém alto teor de ferro e metais alcalinos (MgO,Na2O e K2O), com teores minoritários de outros componentes. A tabela II sintetiza os valores encontrados de resistência mecânica e de deformação para todos os materiais investigados nesse estudo. Pode-se notar que a introdução do cimento e das fibras de curauá e de tronco de coqueiro proporcionou uma melhoria significativa da resistência mecânica em comparação a argila pura. Os materiais com adições de fibras vegetais e de cimento apresentam valores de resistência mecânica compatíveis com a norma (16) para o uso em tijolos de alvenaria (tabela II) . Com relação à deformação, os resultados mostram que a adição de fibras vegetais (curauá e do tronco de coqueiro) proporcionou um aumento bastante expressivo da deformação destes materiais. Análises de fratura mostram que o material com adição de fibras vegetais, contrariamente ao de argila pura, não se rompe após o ensaio de fratura. Os corpos de prova se mantêm unidos, mantendo sua integridade física, conforme mostrado na figura 1. Tabela I – Composição em porcentagem em peso da argila utilizada. SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 Cr2O3 Total 47,56 1 19,4 8,58 0,11 2,77 1,26 1,29 2,87 0,12 0,04 99,33 Tabela II – Comparação dos valores de resistência mecânica e deformação dos materiais investigados neste trabalho. Materiais Tensão de fratura Deformação [MPa] [%] Argila pura 1.57 – 1.67 0.52 – 0.89 Argila com cimento 2.17 – 2.29 0.56 – 1.33 Argila com fibra de curauá e do 1.95 – 2.57 5.67 – 11.4 tronco do coqueiro Argila com cimento e fibras de curauá 1.44 – 2.15 3.28 – 6.82 e do tronco de coqueiro
  5. 5. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. Os resultados obtidos evidenciam que tijolos de adobe misturados com fibra de curauá e de tronco com cimento podem ser uma alternativa viável para a população de baixa renda, visto que os valores obtidos são compatíveis aos exigidos pela norma para tijolos de alvenaria (2 MPa), conforme mostrado na tabela III. Tabela III – Valores normalizados de tensão de fratura em flexão(16). Especificação Tensão de fratura [MPa] Tijolos de alvenaria 2.0 Tijolos furados 5.5 a) b) Figura 1 – Superfície de fratura dos corpos de prova: a) argila pura b) argila com cimento e fibras vegetais. A tabela IV mostra os valores de resistência mecânica obtidos para os materiais com cimento e com cimento e fibras vegetais após a imersão em a
  6. 6. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. água. Pode-se destacar que os materiais sem adição de cimento se dissolveram em água, o que é natural em materiais argilosos sem queima. Pode-se concluir, portanto, que a adição do cimento desempenha aqui um papel fundamental na integridade física dos corpos de prova. Esse comportamento nos permite concluir que materiais sem cimento não poderiam, portanto, serem utilizados em regiões onde ocorram chuvas intensas, pois estes perderiam sua forma a função mecânica. Tabela IV – Valores de resistência após imersão em água. Material Tensão de fratura Deformação [MPa] [%] Argila com cimento e 0.56 – 0.63 0.7 – 2.82 fibras Argila com cimento 1.35 – 1.75 0.56 – 1.30 Os materiais com cimento e fibras vegetais apesar de apresentarem perdas em sua resistência e deformação, mantém ainda valores de resistência adequados e também a característica de não se separarem fisicamente, mantendo-se as partes unidas após o ensaio de resistência mecânica (figura 2). Cabe-se notar que a imersão dos corpos de prova durante 24 horas em água não reflete uma realidade da região nordeste, onde os períodos intensos de chuva intermitentes não são constantes, como em outras regiões (Sudeste e Sul). Figura 2 – Amostras de argila com cimento e fibras vegetais após imersão em água.
  7. 7. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. As figuras 3 e 4 mostram as superfícies de fratura dos corpos de argila pura e argila com cimento, respectivamente. Pode-se notar claramente que a adição de cimento proporcionou o preenchimento dos poros, apresentando o material co cimento uma maior densificação em comparação ao material de argila pura. Figure 3 - Superfície de fratura da argila. Figura 4 – Superfície de fratura da argila com cimento.
  8. 8. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. CONCLUSÕES Com base nos resultados obtidos e apresentados neste trabalho, pode-se concluir que: a) A introdução de fibras naturais de curauá e do tronco de coqueiro produziu um aumento de resistência mecânica da argila pura. b) A presença do cimento mostrou ser benéfica para a resistência mecânica dos corpos de prova. c) A integridade do material é evidenciada nos materiais com adição de cimento. d) Os resultados obtidos mostraram a viabilidade tecnológica da obtenção de tijolos de adobe misturados com outros materiais (fibras vegetais e cimento) com resistência adequada para a construção civil de moradias popular. REFERÊNCIAS [1] WALKER, P.J. Strength, durability and shrinkage characteristics of cement stabilized soil blocks. Cement & Concret Composites, v.17. p.301-310, 1995. [2] FREIDIN, K., ERELL, E. Bricks made of coal fly-ash and slab, cured in the open air. Cemente & Concrete Composites. v. 17, p.289-300, 1995. [3] REN, K.B., KAGI, D.A. Upgrading the durability of mud bricks by impregnation. Building and Environment, v.30, n.3. p.433-440, 1995. [4] GORDON, J.N., PINNODK, W.R., MOORE, M.M. A preliminary investigation of strength development in Jamaican red mud composites. Cement & Concrete Composites, v.18, p.371-379, 1997. [5] BARONIO, G., BINDA, L. Study of the pozzolanicity of some bricks and clays. Construction and Building Materials. V. 11, n. 1. p. 41-46, 1997. [6] NOGOWI, A.B. Improving the tradicional earth construction: a case study of Botswana. Construction and Building Materials, v.11, n.1. p.1-7, 1997. [7] ROLIM, M.M., FREIRE, W.J., BERALDO, A.L. Análise comparativa da resistência à compressão simples de corpos de prova, tijolos e painéis de solo- cimento. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v.3, n.1. p.93-98, 1999.
  9. 9. 17º CBECIMat - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 15 a 19 de Novembro de 2006, Foz do Iguaçu, PR, Brasil. [8] ABIKO, A. K. Solo-cimento: tijolos, blocos e paredes monolíticas. In: Construção São Paulo n. 1863. – SP, 1983. [9] Jornal da UNICAMP, Universidade de Campinas, 22 a 28 de março de 2004. [10] MENDES, J. U. L. et al. Fibras de Côco na Composição de Tijolos Solo- Cimento. Natal, RN. Núcleo Tecnológico Industrial – UFRN, 2003. [11] GRANDE, F.M. Fabricação de tijolos modulares de solo-cimento por prensagem manual com e sem adição de sílica ativa. (Dissertação de Mestrado). Escola de Engenharia de São Carlos. Universidade de São Paulo, 2003. [12] CUNHA, U. V. L.. Terra-cimento: contribuição para o estudo da casa de baixo custo. São Carlos. EESC-USP (Dissertação de Mestrado), 1978. [13] CARVALHO, A. R. O; POROCA, J. S. Como fazer e usar tijolos prensados de solo estabilizado. Brasília. IBICT. 38 p., 1995. [14] CENTRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO (CEPED). Manual prático de construção em solo-cimento. Camaçari. BNH/CEPED, 1978. [15] INSTITUTO DE PESQUISAS TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO (IPT). (1980). Utilização de blocos de solo-cimento na construção de habitações. São Paulo. Relatório 14.120.IPT. [16] SOUZA, P.S. Ciência e Tecnologia de Argilas. 2ª edição revisada e ampliada. Volumes 1, 2 e 3. Editora Edgard Blucher Ltda., São Paulo – SP, 1989.

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