44o CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA Local: Hotel Fazenda Fonte Colina Verde - São Pedro - SP De 31 de maio à 04 de Junho de 2000 ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO PROCESSO DE CURA NA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DE UMA ARGAMASSA POLIMÉRICA DE RESINA POLIÉSTER Nefitaly Batista de Almeida Filho, Engo Civil, M.Sc; Abraham Zakon, Engo Químico, Dr. Eng. . Laboratório de Compostos Cerâmicos, Departamento de Processos Inorgânicos Escola de Química / Centro de Tecnologia da UFRJ RESUMO Investigou-se os métodos de cura catalítica e termocatalítica para formulações de argamassa polimérica, com teores de 10, 15, 20 e 25 % p/p misturada com partículas de areia quartzosa beneficiadas em peneiras ABNT 2,4 mm, 4,8 mm, 6,3 mm e 9,5mm. No caso da cura catalítica, constatou-se que o melhor desempenho mecânico foi obtido para a argamassa polimérica composta de areia quartzosa 4,8 mm e resina poliéster na proporção de 25% p/p e suas propriedades em valores médios, foram: 49,3 MPa para a resistência à compressão axial. Para o caso da cura termocatalítica, o melhor desempenho mecânico foi obtido para a formulação contendo areia de 9,5 mm e resina de poliéster no teor de 25% p/p, sendo que suas propriedades em valores médios foram 64,8 Mpa para a resistência à compressão axial. Para o conjunto de resultados experimentais, constatou-se: (a) que o aumento do teor de resina poliéster nas argamassas ensaiadas favoreceu a obtenção de valores progressivamente maiores da resistência à compressão axial. (b) que o processo de cura termocatalítico proporcionou uma melhor resistência à compressão axial. Palavras chaves: Argamassa Polimérica, Métodos de curas, cura catalítico e termocatalítico. DISCUSSÃO DOS RESULTADOS Analise processo de cura catalitica versus termocatalitica das amostras de argamassas poliméricas com teor de 10% de Resina O processo de cura termocatalitico apresentou um melhor desempenho nos ensaios de compressão axial na ordem de 2 vezes ao do processo catalitico nas amostras preparada com areia beneficiada pelo processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5 mm. A variação da dimensão máxima dos grãos nas amostras preparada com areia beneficiada pela processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5mm com teor de 10% curado pelo processo termocatalitico, apresentou um aumento de resistência de 10,3% entre amostra preparada com grão máximo de 2,4 e 4,8 mm; um aumento de 4,2 % entre amostra preparada com grão máximo 4,8 e 6,3 mm; uma redução de 3,6 % entre amostra preparada com grão máximo 6,3 e 9,5 mm na sua resistência axial nos corpos de prova. Analise processo de cura catalitica versus termocatalitica das amostras de argamassas poliméricas com teor de 15% de Resina O processo de cura termocatalitico apresentou um melhor desempenho nos ensaios de compressão axial na ordem de 2,5 vezes ao do processo catalitico nas amostras preparada com areia beneficiada pelo processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5 mm. A variação da dimensão máxima dos grãos nas amostras preparada com areia beneficiada pela processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5mm curado pelo processo termocatalitico, não apresentou variação significativa da resistência das amostras preparada com grão máximo de 2,4 e 4,8 mm; um aumento de 6,9 % entre amostra preparada com grão máximo 4,8 e 6,3 mm; uma aumento de 20,3% entre amostra preparada com grão máximo 6,3 e 9,5 mm na sua resistência axial nos corpos de prova. O aumento do teor de resina de 10% para 15% representou um aumento de resistência axial em todas as dimensão máxima dos grãos, apresentando um aumento de resistência de 61,1% na amostra preparada com grão máximo 2,4 mm; um aumento de 43,0% na amostra preparada com grão máximo 4,8 mm; um aumento de 46,8 % na amostra preparada com grão máximo 6,3 mm e um aumento de 84,5 % na amostra preparada com grão máximo 9,5 mm. As amostras preparada com grão máximo de 9,5 mm com teor de 15% de resina e curado pelo processo termocatalitico foi a que melhor desempenho apresentou nos ensaios de compressão axial. Analise processo de cura catalitica versus termocatalitica das amostras de argamassas poliméricas com teor de 20% de Resina O processo de cura termocatalitico apresentou um melhor desempenho nos ensaios de compressão axial na ordem de 15,4 vezes ao processo catalitico nas amostras preparada com areia beneficiada pelo processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5 mm. A variação da dimensão máxima dos grãos nas amostras preparada com areia beneficiada pela processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5mm curado pelo processo termocatalitico, não apresentou variação significativa da resistência das amostras preparada com grão máximo de 2,4 e 4,8 mm; um aumento de 22,4 % entre amostra preparada com grão máximo 4,8 e 6,3 mm; uma aumento de 2,4% entre amostra preparada com grão máximo 6,3 e 9,5 mm na sua resistência axial nos corpos de prova. O aumento do teor de resina de 15% para 20% no processo termocatalitico representou um aumento de resistência axial em todas as dimensão máxima dos grãos, apresentando um aumento de resistência de 34,0% nas amostras preparada com grão máximo 2,4 mm; um aumento de 37,3% na amostra preparada com grão máximo 4,8 mm; um aumento de 57,3 % na amostra preparada com grão máximo 6,3 mm e um aumento de 26,5% na amostra preparada com grão máximo 9,5 mm. As amostras preparada com grão máximo de 6,3 mm com teor de 20% de resina e curado pelo processo termocatalitico foi a que melhor desempenho apresentou nos ensaios de compressão axial em relação ao grão máximo. Analise processo de cura catalitica versus termocatalitica das amostras de argamassas poliméricas com teor de 25% de Resina O processo de cura termocatalitico apresentou um melhor desempenho nos ensaios de compressão axial na ordem de 22,0 vezes ao processo nas amostras preparada com areia beneficiada pelo processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5 mm. A variação da dimensão máxima dos grãos nas amostras preparada com areia beneficiada pela processo de peneiramento em malha de abertura nominal 2,4; 4,8; 6,3 e 9,5mm curado pelo processo de cura termocatalitico, apresentou um aumento de resistência de 1,6% entre as amostras preparadas com grão máximo de 2,4 e 4,8 mm; uma redução de 9,2 % entre as amostras preparadas com grão máximo 4,8 e 6,3 mm; uma aumento de 2,4% entre as amostras preparadas com grão máximo 6,3 e 9,5 mm na sua resistência axial nos corpos de prova. O aumento do teor de resina de 20% para 25% no processo termocatalitico representou um aumento de resistência axial em todas as dimensão máxima dos grãos, apresentando um aumento de resistência de 25,5% nas amostras preparadas com grão máximo 2,4 mm; um aumento de 13,6% na amostra preparada com grão máximo 4,8 mm; um aumento de 8,7 % nas amostras preparadas com grão máximo 6,3 mm e um aumento de 41,7% nas amostras preparada com grão máximo 9,5 mm. As amostras preparada com grão máximo de 9,5 mm com teor de 25% de resina e curado pelo processo termocatalitico foi a que melhor desempenho apresentou nos ensaios de compressão axial. INTRODUÇÃO Um argamassa polimérica compõe-se de uma resina, em geral orgânica, e um agregado miúdo inorgânico como a areia. Suas propriedades podem incluir: resistência mecânica elevada, pega e endurecimento rápidos, resistência à corrosão e ataques químicos. Assim, pode ser usada como revestimento (protetor) de estruturas e pré-moldados, para reparos estruturais, base de máquinas, em pavimentos e pisos industriais. Possibilita efetuar trabalhos noturnos de recuperação de pavimentos para uso nas manhãs seguintes(1) e (2). A argamassa de resina resulta da mistura de um agregado com um monômetro, seguido de polimerização (cura) após moldagem e adensamento (3). LOCAL: HOTEL FAZENDA FONTE COLINA VERDE - SÃO PEDRO - SP DE 31 DE MAIO À 04 DE JUNHO DE 2000 MATERIAIS E MÉTODOS DE ANÁLISE Foram preparados dois grupos de dezesseis traços de argamassas poliméricas com teores de resina de 10, 15, 20 e 25% em peso do agregado, passantes nas peneiras ABNT 9,5, 6,3, 4,8 e 2,4 mm, selecionados para as dimensões máximas de 6,3; 4,8; 2,4 e 1,2 mm. Para cada combinação foram moldados 6 (seis) corpos de prova cilíndricos de 5 x 10 cm, e tendo sido cada grupo submetido a um processo de cura catalítico e termocatalítico. Empregou-se na confeção dos corpos-de-prova a resina Alpolit LP 8242, fabricada pela Hoechst que apresentou uma boa e rápida impregnação. A temperatura operacional situou-se a abaixo de 300 C, e neste nível o endurecimento a frio da resina apenas com o uso de catalizador é dificil e desaconselhável. Assim, empregou-se, além do catalizador um promotor acelerador(4) adicionado no teor de 1 % (em peso) de peróxido de bensoila/metil-p-toluidina, que possibilitou um endurecimento à temperatura ambiente em 30 minutos. O agregado foi preparado com areia seca oriunda do Rio Guandú, formando-se 4 grupo de agregados, e submetendo-se cada uma ao beneficiado através do peneiramente em uma das peneiras ABNT 9,5, 6,3, 4,8 e 2,4 mm, após este processo efetuou-se a análises granulométricas destas amostras e os principais resultados encontrados são apresentado Tabela I. Tabela I: Características granulométricas da areia Designação ABNT para peneira (mm) 9,5 6,3 4,8 2,4 Dimensão máxima (mm) 4,8 4,8 2,4 1,2 Modulo de finura 3,04 3,02 2,92 2,58 Processos de Cura Processo termocatalítico É realizado pelo aquecimento de um monômero que sofreu adição de pequenas quantidades de um iniciador; gerando radicais livres. Este método é empregado para concreto e argamassa impregnado com polímero, especialmente para aplicações de campo. Processo catalítico É realizado pelo emprego de um promotor no monômero para aumentar a velocidade de decomposição do iniciador. Esse método permite que a polimerização ocorra em temperaturas ambientes, sem a adição de fonte externa de calor, em temperaturas de 0o C ou superiores. DETERMINAÇÃO DA CARGA DE RUPTURA À COMPRESSÃO SIMPLES Os corpos-de-prova, foram colocados diretamente sobre o prato inferior da prensa, de maneira que ficassem rigorosamente centrados e ensaiados à compressão simples na idade de 28 dias, em máquina de ensaio de compressão com capacidade de aplicação de carga continua, sem choques, e em velocidade constante durante o ensaio. A escala dinamométrica utilizada era 10% maior e 90% menor que a carga de ruptura prevista e a máquina de ensaio apresentava erros de justeza e de fidelidade com tolerâncias máximas de ± 1% da carga real aplicada. Através de um dispositivo mecânico foi feito o monitoramento da deformação longitudinal até 30% após a respectiva carga máxima (carga de ruptura) registrada. CONCLUSÃO O aumento do teor de resina poliéster nas argamassas poliméricas curada pelo Método de promoção termocatalítica (cura à 80oC) favoreceu o aumento da resistência à compressão axial. Nas amostras curada pelo método de promoção termocatalítica, foram encontrados valores de resistência à compressão axial para teor de 10% de resina valores de resistência a ruptura próximo de 19,1 MPa, para teor de 15% de resina próximo de 30,3 MPa, para teor de 20% de resina próximo de 41,9 MPa e para teor de 25% de resina próximo de 56,7 Mpa Das amostras de argamassas poliméricas, a preparada com teor de 25% de resina poliéster cura pelo método de promoção termocatalítica e areia beneficiada pelo processo de frações passantes em malha de abertura nominal 9,5 mm, o melhor desempenho de resistência à compressão axial que se alcançou foi 64,2 MPa. Com relação ao ensaio de compressão axial, comparando-se os processos catalitico e termocatalico foi a argamassa polimérica preparada com o teor de 15% de resina poliéster com e areia beneficiada pelo processo de frações passantes em malha de abertura nominal 9,5 mm curado pelo método de promoção termocatalítica (cura a 80oC), foi que apresentou o melhor beneficio (aumento de resistência à compressão axial de aproximadamente de 341%). A utilização da argamassa polimérica preparada com a resina de poliester, e curada à temperatura ambiente (cura catalítica), apresentou bom desempenho em relação a resistência à compressão axial, e também por comparação com os valores desta propriedade obtidos com argamassas convencionais de cimentos Portland. As amostras de argamassa polimérica preparadas com 25% de resina e com agregados passantes na peneira de 4,8 mm apresentaram o melhor resultado, correspondente a 50,9mpa. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS Os valores da tensão de resistência à compressão axial foram determinadas em relação ao teor de resina, tamanho máximo dos grãos de areia e o processo de cura. Os resultados das tensões máximas de rupturas obtidas, são apresentados nas tabelas II e III para facilitar a comparação dos dados experimentais. Tabela II: Valores médios de rupturas das amostra com cura Catalítica Percentagem de resina (%) Tensão de ruptura à compressão axial (Mpa)  2,4 (mm)  4,8 (mm)  6,3 (mm)  9,5 (mm) 10 7,9 9,1 9,7 9,2 15 10,7 11,6 13,8 10,8 20 34,6 38,7 42,2 34,6 25 44,8 50,9 48,3 48,3 Tabela III: Valores médios de rupturas das amostra com cura termocatalítica 10 17,5 19,3 20,1 19,4 15 28,2 27,6 29,5 35,8 20 37,8 37,9 46,4 45,3 25 55,1 56,0 51,3 64,2 Apoio: CNPq, FUJB e NCE/UFRJ GRUPO DE TECNOLOGIA DE MATERIAIS CERÂMICOS, CIMENTICIOS E RECICLÁVEIS PARA CONSTRUÇÃO - EQ - CT - UFRJ