Avaliação do pré-tratamento superficial de resíduo de borracha e sílica ativa no comportamento físico-mecânico e microestrutural das propriedades do concreto

Abstract

O crescente acúmulo de pneus se tornou um problema social e de saúde pública devido a sua degradação ser extremamente demorada e difícil. O uso de borracha no concreto tornou-se então uma alternativa sustentável para auxiliar no descarte desse resíduo sólido, contribuindo de alguma forma para a redução do uso de recursos naturais não renováveis. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o pré-tratamento químico com solução de hidróxido de sódio (NaOH) nas propriedades físico-mecânicas e microestruturais do concreto. A relação água/aglomerante foi fixada de 0,5 para todos traços. A borracha de pneu foi substituída (em volume) por teores 15% e 30% como agregado miúdo natural e a utilização de sílica ativa com teores de 7,5% e 15% para substituir (em peso) o cimento Portland. A significância estatística dos resultados físicos-mecânicos de absorção, porosidade, massa específica, resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e módulo elástico foram analisadas através da análise de variância (ANOVA) e a microscopia eletrônica de varredura e microtomografia de raio-X para investigar a influência do tratamento e da sílica na microestrutura do concreto. Os resultados mostraram que o uso de borracha na matriz de cimento, independente do tratamento ou não, tenderá sempre a diminuir as propriedades físico-mecânicas. O uso de sílica ativa apresentou ganhos significativos de resistência, cuja influência pôde ser confirmada pela análise microestrutural e pela densificação da zona de transição entre os agregados e a pasta de cimento.

The increasing accumulation of tire waste has become a social environmental and public health problem because rubber degradation is extremely difficult to achieve and time consuming. The use of rubber in concrete has become an alternative to assist in the disposal of this solid waste. It also contributes to reduce the use of non-renewable natural resources. Therefore, the present work evaluated the effect of a chemical pretreatment with sodium hydroxide solution (NaOH) on the physical, mechanical and microstructural properties of a concrete. The relation of water/binder ratio of 0.5 for all the mixtures. The different rubber residue contents (15% and 30%) as a substitution for natural fine aggregate (for volume) and the addition of silica fume (7.5% and 15%) to replace Portland cement (for weight). The statistical significance of the physical-mechanical results for absorpition, porosity, bulk density, compressive strenght, tensile strenght and modulus elastic were analyzed using the analysis of variance. Scanning electron microscopy and X-ray microtomography were used to investigate the influence of treatment rubber and silica fume in the microstructure of concretes. The results showed that the use of rubber in the cement matrix, regardless of the treatment (or lack thereof), decreases the physical-mechanical properties of the concrete. The rubber pre-treatment did not significantly influence the concrete behavior. In contrast, the use of silica fume showed significant strength gains. These gains were confirmed by the microstructural analysis and the densification of the interfacial transition zone between the aggregates and the cement paste.