ICTR_Final_10.p65


Revista Brasileira de Ciências Ambientais  –   número 126

Lia Lorena Pimentel
Engenharia civil, doutoranda do programa de Pós-

Graduação em Construções Rurais e Ambiência da
Faculdade de Engenharia Agrícola / Unicamp.

lialp@agr.unicamp.br

Gladis Camarini
Professora Doutora da Faculdade de Engenharia Civil /

Unicamp.
camarini@fec.unicamp.br

RESUMO

A utilização de cimentos especiais, adições minerais e químicas na produção de concretos e
argamassas, com o objetivo de alterar suas propriedades físico-químicas, é cada vez mais freqüente,
visando melhorar o desempenho desses materiais em relação à durabilidade. Este trabalho teve por
objetivo analisar o comportamento físico e mecânico de compósitos biomassa vegetal-cimento
modificados com polímeros. Foram utilizadas dispersões de polímeros de base acrílica e a base de
estireno butadieno. Determinou-se o teor de sólidos dos látex poliméricos, e realizaram-se ensaios
de determinação do tempo de início de pega para dosagens de 5%, 10% e 15% de polímero sólido
em relação à massa de cimento (relação P/C). Essas determinações resultaram nas dosagens
ótimas de 5% e 10% para látex à base de SBR e 5% e 15% para látex de base acrílica. Observaram-
se as seguintes propriedades do compósito: absorção total e por capilaridade, as resistências
mecânicas à compressão simples e à tração por compressão diametral e a velocidade de propagação
de onda ultra-sônica. Os resultados obtidos permitiram concluir que a utilização de polímeros pode
vir a melhorar a durabilidade dos compósitos biomassa vegetal-cimento, uma vez que reduz sensi-
velmente suas propriedades de transferência.

ABSTRACT

Special Portland cement, chemical and mineral additions used for concrete and mortar production
have the purpose to modify its physical and chemical properties. This is important to improve their
performance and their durability. The aim of this work was to observe the physical and mechanical
performance of vegetal fiber-cement composites modified by polymers. For this, it was used dispersions
of acrylic polymer and styrene-butadiene polymer. It was determined the solid content for all
polymers used. Setting time was determined to observe the polymer influence on this property. The
results showed that the best performances were the addition of 5% and 10% of SBR latex, by weight
of cement, and 5% and 15% of acrylic latex, by weight of cement. The composite properties
observed were total absorption by immersion and absorption by capilarity, compressive strength,
tensile strength by brazilian test, and ultrasonic wave determination. The tests results showed that
the use of latex polymer could improve the performance and the durability of vegetal fiber-cement
composites when compared to the conventional mortar because of the improvement of its transfer
properties.

AVALIAÇÃO DE
COMPÓSITOS

BIOMASSA
VEGETAL-CIMENTO

MODIFICADOS POR
POLÍMERO

Gestão de Resíduos



agosto  2005 27

INTRODUÇÃO
Compósitos biomassa vegetal -

cimento (CBVC) podem ser utilizados
para as mais diversas finalidades em vista
de suas características especiais, tais
como, baixa massa específica, isolamento
térmico, resistência ao fogo,
impermeabilidade e resistência mecânica
que, embora não seja tão alta quanto à
do concreto, não chega a ser
desprezível.

As utilizações mais comuns do CBVC
são na fabricação de: painéis anti-ruído,
revestimentos, forros, vedação de
equipamentos industriais, pisos e blocos
não-estruturais.

Produtos à base de aglomerantes
inorgânicos e madeira começaram a ser
produzidos a partir da década de 30,
sob forma de painéis leves de madeira
e magnesita. O desenvolvimento da
tecnologia para a utilização de resíduos
de madeira com aglomerantes
orgânicos efetuou-se mais rapidamente
do que a utilização dessa matéria-prima
vegetal com aglomerantes minerais
(BERALDO, 1997).

Atualmente, devido ao encarecimento
dos aglomerantes orgânicos e à
proibição da utilização do amianto em
alguns países, pesquisas sobre a
viabilidade da utilização de compósitos
biomassa vegetal-cimento voltaram a ser
desenvolvidas. Outro fator que
impulsiona a ampliação dessa linha de
pesquisa é a preocupação com o meio
ambiente, buscando-se, por meio da
utilização de resíduos provenientes da
agroindústria, minimizar o gasto de

energia para a produção de elementos
construtivos e evitar danos ao meio
ambiente causados pela queima desses
resíduos.

Em todo o mundo esses
fibrocimentos alternativos já fazem parte
de programas de transferência
tecnológica, especialmente no que se
refere aos sistemas de cobertura de
baixo custo (GRAM et al, 1994)
(SAVASTANO, 2000).

O surgimento dos concretos
modificados com polímeros ocorreu na
Inglaterra, em 1923, quando a primeira
patente foi criada por Cresson, com a
adição de borracha natural ao concreto
para aplicação em calçamentos. Durante
a década de 20 apareceram as primeiras
publicações e outras patentes usando
borracha natural. Na década de 30, o
alemão Rodwell utilizou pela primeira vez
um látex sintético em concreto, o látex de
acetato de polivinila. Nas décadas de 40
e 50 continuaram aparecendo outros
polímeros na Europa e no Japão, onde,
em 1978, ocorreu a primeira publicação
de norma de ensaio. Hoje, a norma
japonesa é a mais completa sobre
concretos modificados com polímeros
(CESTARI, 2001).

Existem três classes principais
de concretos utilizando polímeros: o
concreto impregnado por polímero,
quando, após o endurecimento, o
concreto de cimento Portland recebe
impregnação de resina polimérica;
concreto modificado por polímero,
quando o polímero é empregado na
forma de uma dispersão em água
(látex), com a água de amassamento no

processo de mistura do concreto; e o
concreto polímero – neste caso, o
aglomerante é uma resina polimérica,
podendo o cimento Portland ser
empregado como filler ou não.

Neste trabalho se optou pelo uso da
técnica do concreto modificado com
látex. A utilização dessa técnica visa
melhorar propriedades como ligação
entre o concreto e o substrato, melhorar
a resistência ao impacto, à penetração
de água e sais dissolvidos e a ação de
congelamento e degelo (ACI, 1997).

A indústria Faber Castell, situada em
São Carlos – estado de São Paulo, gera
com a produção de lápis uma
quantidade de aproximadamente
2,16 mil t/mês de resíduos, constituídos
basicamente por partículas de Pinus
caribaea, madeira de reflorestamento
utilizada pela indústria.

A opção pelo uso desse tipo de
resíduo foi definida pela diminuição no
número das possíveis variáveis que
influenciam na questão da
incompatibilidade química entre
biomassa vegetal e o cimento, como a
padronização da idade de corte e da
granulometria do resíduo, regular em
cada etapa de fabricação. Além disso,
não ocorre mistura entre as espécies.

O desenvolvimento de compósitos
biomassa vegetal-cimento passa por
uma série de questões básicas a serem
solucionadas: a necessidade de um
estudo geoeconômico para verificar a
potencialidade do resíduo como matéria-
prima para fabricação de compósitos;
minimizar a incompatibilidade química
entre o resíduo e a matriz cimentícia;



Revista Brasileira de Ciências Ambientais  –   número 128

fazer com que o elemento construtivo
atenda às especificações físicas e
mecânicas e de durabilidade de
elementos construtivos similares
existentes no mercado. Este trabalho
visou, com a adição de polímeros,
melhorar a durabilidade das fibras e,
conseqüentemente, do compósito.

MATERIAIS E MÉTODOS

Caracterização dos materiais
Os materiais utilizados foram os

agregados formados pelas partículas de
Pinus caribaea, e pela areia lavada, de
rio. O aglomerante empregado foi o
cimento Portland de alta resistância
inicial; CP V-ARI, da marca CIMINAS. Os
polímeros utilizados foram o látex de
base acrílica e o látex à base de estireno
butadieno, ambos marca FOSROC-REAX.

Agregado vegetal e mineral
O resíduo vegetal e a areia natural

tiveram suas curvas granulométricas
determinadas conforme recomenda a
NBR 7217 (1987). No entanto, o
resíduo vegetal não foi avaliado como o
agregado mineral, pois suas partículas

não apresentam grãos arredondados
como os agregados convencionais.

O resíduo vegetal utilizado tinha
partículas curtas e de cor avermelhada
devido ao processo químico de
impregnação da madeira com parafina e
corante.

A Figura 1 apresenta a curva
granulométrica das partículas do resíduo
vegetal.

A análise granulométrica do agregado
mineral é apresentada na Figura 2.

Segundo a NBR 7211 (1983), que
estabelece limites granulométricos para
o agregado miúdo em função das
porcentagens retidas acumuladas, esse
material pode ser classificado como
areia média.

Polímeros
Os polímeros empregados no

trabalho experimental foram de base
acrílica (CHAPIX AR) e à base de
estireno-butadieno (CHAPIX SBR) da
marca FOSROC-REAX. Esses produtos
são facilmente encontrados no mercado
e foram caracterizados pela
determinação do teor de sólidos. O
ensaio foi executado secando a amostra
do látex até constância de massa à
temperatura de 100 ºC. Esse

procedimento foi adaptado do
ACI548.3R (1997) a indicar três
temperaturas e tempos de secagem. Os
valores obtidos foram de 20% para o
CHAPIX AR (base acrílica) e de 13%
para o CHAPIX SBR (base estireno
butadieno).

Para a determinação do consumo de
polímero em relação à massa de
cimento foram adotados valores iniciais
de 5, 10, e 15%. Com o objetivo de
avaliar as porcentagens mais adequadas,
determinaram-se os tempos de início de
pega das pastas com esses teores, para
observar se havia interferência do teor
de látex nessa propriedade. O
procedimento foi baseado na
NBR 11581 (1991) para a
determinação do tempo de início e fim
de pega. Com o teor de sólidos de cada
um dos látex fez-se a correção da
relação água/cimento (a/c) da mistura.
A água da pasta de consistência normal
para o cimento CP V ARI foi de 29,5%.

Como ocorreu um atraso no tempo
de início de pega de 60 minutos para a
utilização de 15% de látex à base de
SBR, optou-se por trabalhar, nesse caso,
com dosagens inferiores, ou seja, de 5%
e 10%. Para o látex de base acrílica se
trabalhou com dosagens de 5% e 15%.

Figura 2 – Distribuição granulométrica do agregado mineral
Fonte: Autoras

Areia Lavada

Abertura Malha (mm)

%
 R

et
id

a 
A

cu
m

u
la

d
a

Figura 1 – Distribuição granulométrica – Resíduo vegetal
Fonte: Autoras

Resíduo Vegetal

Abertura Malha (mm)

%
 R

et
id

a 
A

cu
m

u
la

d
a



agosto  2005 29

METODOLOGIA

Misturas experimentais
Definiu-se pela utilização da

proporção de mistura em massa
1:1:0,15 (cimento: areia: resíduo) e
relação a/c = 0,63. Essa proporção foi
escolhida em função de já ter sido
empregada em trabalho anterior
(PIMENTEL, 2000), visando ao
aproveitamento do mesmo resíduo. A
nomenclatura empregada para
identificar as misturas está detalhada no
Quadro 1.

A mistura dos materiais foi executada,
manualmente, em cuba de aço
inoxidável. Primeiro misturaram-se o
cimento e a areia natural. Após a
homogeneização desses materiais
adicionaram-se as fibras de madeira,
realizando-se nova homogeneização.
Finalmente, após a mistura dos materiais
secos, adicionou-se a água previamente
misturada ao látex.

Moldagem, cura e ruptura dos
corpos-de-prova
A cura e ruptura dos corpos-de-

prova tiveram como referência a norma
NBR 7215 (1996). A moldagem dos
corpos-de-prova foi efetuada em três
camadas, compactadas com golpes de
espátula de 2 cm de largura e 1 mm de
espessura. Esse procedimento foi
utilizado de forma a permitir a ligação

entre as camadas pelo posicionamento
das fibras, o que não ocorreria com o
uso do soquete normatizado. O
processo de cura consistiu em,
imediatamente após a moldagem,
colocar as fôrmas em câmara úmida por
um período de 24 horas. Após esse
período, os corpos-de-prova foram
desmoldados e permaneceram em
câmara úmida até atingirem a idade de
7 dias. A partir dessa idade a cura
prosseguiu ao ar livre até que os
corpos-de-prova atingissem as idades de
ensaio.

Os corpos-de-prova foram ensaiados
à compressão axial, aos 7 e 28 dias de
idade, em máquina universal de ensaios,
marca VEB Werkstoffprüfmaschinen, do
Departamento de Máquinas Agrícolas da
FEAGRI – Unicamp.

A resistência à tração foi determinada
por compressão diametral, segundo
NBR 7222 (1994), para corpos-de-
prova com idade de 28 dias.

Absorção
Aos 21 e aos 56 dias de idade os

corpos-de-prova foram submetidos ao
ensaio de absorção total, conforme a
NBR 9778 (1987) e ao ensaio de
absorção por capilaridade com a
determinação dos índices de resistência
à penetração de água e sorção,
determinados conforme procedimentos
estipulados no manual CYTED (1998),
no que concerne ao ensaio de

Quadro 1 – Nomenclatura
das misturas experimentais

argamassa. Os corpos-de-prova foram
secos em estufa até constância de
massa; em seguida, sua face lateral foi
impermeabilizada. Após a secagem
do impermeabilizante, os corpos-de-
prova foram dispostos sobre suportes
que permitiam o contato da água com a
face inferior do mesmo. O nível de água
foi mantido constante em 1 cm acima da
face inferior do corpo-de-prova. O
coeficiente de absorção por capilaridade
(K) foi calculado como sendo:

(g /cm2 . s1/2) (1)

Onde:

A = Massa do corpo-de-
prova depois de
determinado período de
tempo (g);

B = Massa do corpo-de-
prova seco (g);

S = Área da seção
transversal do corpo-de-
prova (cm2);

T = Tempo do ensaio (s).

O coeficiente de resistência à
penetração da água (M) foi calculado
como sendo:

(h/mm2) (2)

Onde:

T = Tempo do ensaio (h);

Z = Profundidade de
penetração da água (mm).



Revista Brasileira de Ciências Ambientais  –   número 130

Ultra-som
Na medição do tempo de

propagação da onda ultra-sônica através
dos corpos-de-prova cilíndricos, utilizou-
se o equipamento Ultrasonic Tester,
modelo BP-7, da STEINKAMP, com
transdutores exponenciais com
freqüência de ressonância de 45 kHz.
Mediu-se o tempo de propagação
da onda ultra-sônica através dos corpos-
de-prova, no sentido longitudinal,
antes de submetê-los aos ensaios para
a determinação das resistências
à compressão axial e à tração por
compressão diametral. Assim, procurou-se
observar a existência de correlação entre

os resultados dos ensaios (tensões de
ruptura) e os resultados obtidos no
ensaio de ultra-som (velocidade de
propagação da onda).

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Absorção
Com relação ao ensaio de absorção

por imersão, não se observaram
diferenças significativas na capacidade
de absorção entre as misturas
empregadas no trabalho experimental.
A média da absorção foi de 14,03%.

A Sorção capilar (S) (capacidade de
ascensão da água por capilares de
pequeno diâmetro) foi calculada como
sendo:

(mm/h1/2) (3)

Onde:

M = Coeficiente de
resistência à penetração de
água (h/mm2)

Figura 4 – Resultados de absorção por capilaridade em
função da √t para 56 dias
Fonte: Autoras

Absorção por Capilaridade – 56 dias

Figura 6 – Resultado de resistência à penetração de água
em função do tratamento
Fonte: Autoras

Resistência à penetração de água – 56 dias

Tratamentos

(h
/m

m
^

2
)

Figura 5 – Resultado de resistência à penetração de água
em função do tratamento
Fonte: Autoras

Resistência à penetração de água – 28 dias

Tratamentos

(h
/m

m
2
)

Figura 3 – Resultados de absorção por capilaridade em
função da √t para 28 dias
Fonte: Autoras

Absorção por Capilaridade X (t)1/2

Raiz do tempo

A
b
so

rç
ão

 (
g/

cm
2
)



agosto  2005 31

para a argamassa testemunho,
como pode se observar no gráfico da
Figura 4.

A resistência à penetração de água foi
significativamente superior para o
compósito modificado com 10% de látex
à base de estireno butadieno, conforme
se pode observar na Figura 5 para a
média das repetições à idade de
21 dias.

Após 56 dias, a resistência à
penetração da água reduziu para todas
as argamassas, porém a que sofreu
menor redução foi a argamassa tratada
com 15% de látex acrílico (AC15), como
se pode observar na Figura 6.

A Figura 7 apresenta a fotografia das
seções dos corpos-de-prova após
ensaio de absorção por capilaridade.

Segundo os critérios de avaliação do
CYTED (1998), concreto com sorção
capilar até 6 mm/√h pode ser utilizado
em ambientes medianamente severos.
Os valores obtidos para as argamassas
em estudo variaram de 2,64 a 3,78 para
a idade de 21 dias. A Figura 8 apresenta
os resultados dos valores de sorção.

Após 56 dias, a sorção aumentou
para todas as argamassas, porém a que
sofreu menor alteração foi a argamassa
tratada com 15% de látex acrílico (AC15),
como se pode observar na Figura 9.

Figura 7 – Aspecto dos
corpos-de-prova em função
do tratamento; da
esquerda para a direita os
corpos-de-prova seguem a
seguinte ordem de
tratamento: SBR10, SBR5,
AC15, AC5, T
Crédito: Autoras

Cumpre ressaltar que esse valor está
abaixo do valor máximo normatizado
para blocos e artefatos de concreto
(20%).

Os resultados do ensaio de absorção
capilar em função da raiz quadrada do
tempo (√t) para a média das repetições
de cada tratamento são apresentados
na Figura 3. Observou-se que o
tratamento com látex à base de estireno
butadieno a 10% apresentou a menor
capacidade de absorção.

Após 56 dias de idade, observou-se
uma perda na capacidade de
impermeabilização, tanto para as
argamassas tratadas com látex como

Figura 8 – Resultados de sorção
Fonte: Autoras

Sorção – 28 dias

Tratamentos

(m
m

/h
^

1
/2

)

Figura 9 – Resultados de sorção – 56 dias
Fonte: Autoras

Sorção

Tratamentos

(m
m

/h
^

1
/2

)



Revista Brasileira de Ciências Ambientais  –   número 132

Resistência mecânica
Aos 7 dias de idade notou-se

melhora da resistência apenas para o
tratamento com 15% de látex acrílico,
conforme pode ser observado na
Figura 10.

Os melhores resultados de resistência
aos 28 dias foram obtidos para os
tratamentos de base acrílica e de SBR na
dosagem de 5%; a resistência média
para estes tratamentos é da ordem de
26 Mpa (Figura 11).

Observou-se pequena superioridade
da resistência à tração por compressão
diametral para o tratamento com látex
acrílico a 15%. A Figura 12 apresenta os
resultados desse ensaio.

Ultra-som
Os resultados obtidos com a

velocidade de propagação da onda
ultra-sônica através dos corpos-de-prova
foram relacionados com as
propriedades mecânicas obtidas com os
diversos tratamentos dos compósitos
biomassa vegetal polimérica.

Os valores obtidos de R2 calculados
para uma regressão linear estão listados
no Quadro 2 e indicaram não haver
correlação entre a velocidade e a
resistência à compressão e a resistência
à tração por compressão diametral.

Quadro 2 – Resultados da regressão linear

Figura 11 – Valores de resistência à compressão, em função do
tratamento do compósito
Fonte: Autoras

Resistência Compressão – 28 dias

Tratamentos

(M
P

a)

Figura 10 – Valores de resistência à compressão em função
do tratamento do compósito
Fonte: Autoras

Resistência Compressão Simples – 7 dias

Tratamentos

(M
P

a)

Figura 12 – Valores de
resistência à tração por
compressão diametral,
em função do
tratamento do
compósito
Fonte: Autoras

(M
P

a)

Tratamentos



agosto  2005 33

ANÁLISE E CONCLUSÕES
A partir das condições nas quais se

desenvolveu o presente trabalho, as
análises permitiram concluir que a
utilização de polímeros em compósitos
biomassa vegetal-cimento pode vir a
melhorar a durabilidade destes
compósitos, assim como vem
contribuindo para a durabilidade do
concreto. Esse resultado é possível
devido à capacidade de reduzir
sensivelmente sua permeabilidade. O
ensaio de absorção por capilaridade
mostrou-se mais sensível para a
determinação das propriedades de
transferência do que o ensaio de
absorção por imersão.

A resistência à compressão foi melhor
para argamassas tratadas com 5 e 15%
de látex de base acrílica, e para a
argamassa tratada com 5% de látex à
base de estireno butadieno.

A partir desses resultados
preliminares, observa-se que a adição de
polímeros aos compósitos biomassa
vegetal-cimento apresentou resultados
interessantes. No entanto, pesquisas
mais aprofundadas são necessárias para
avaliar o desempenho desses
compósitos, tanto macro como
microscopicamente. Nesse sentido,
ensaios de envelhecimento natural e

acelerado, a utilização de microscopia
óptica e eletrônica de varredura deverão
ser executados para avaliar mais
detalhadamente a durabilidade do
compósito e da fibra vegetal utilizada.

BIBLIOGRAFIA
ACI     548.3R-95. Manual of concrete practice.
EUA: American Concrete Institute, Part 4,
p. 1-48, 1997.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS
TÉCNICAS, ABNT. NBR 7211 Agregados para
concreto, especificação, Rio de Janeiro: ABNT,
1983. 5p.

. NBR 7217 Agregados: Determinação da
composição granulométrica, método de
ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1987, 3p.

. NBR 9778 Argamassa e concreto
endurecido – Determinação da absorção de
água ou imersão – índice de vazios e massa
específica. Rio de Janeiro: ABNT, 1987, 3p.

. NBR 11581 – Cimento Portland –
Determinação dos tempos de pega Método
de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT, 1991, 5p.

. NBR 7222 – Argamassa e Concreto –
Determinação da resistência à tração por
compressão diametral de corpos de prova
cilíndricos, Método de Ensaio. Rio de Janeiro:
ABNT, 1994, 3p.

. NBR 7215 Cimento Portland:
Determinação da resistência à compressão,

método de ensaio. Rio de janeiro: ABNT,
1996, 8p.

BERALDO, Antonio Ludovico. Compósitos
Biomassa Vegetal-Cimento. In: SIMPÓSIO
SOBRE MATERIAIS NÃO CONVENCIONAIS
PARA CONSTRUÇÕES RURAIS, Campina
Grande, UFPB, Editores Romildo Dias Toledo
Filho, José Wallace Barbosa do Nascimento,
Khosrow Ghavami, 1997, p. 01-48.

CESTARI, Daniel. O efeito da adição do
copolímero vinil veova em argamassas de
revestimento. 2001. 154p. Dissertação
(Mestrado) FEC – Universidade de Campinas,
Campinas, SP, 2001.

CYTED, Manual de inspeccion, evaluacion y
diagnostico de corrosion en estructuras de
hormigon armado. Programa Iberoamericano
de Ciencia y Tecnologia para el Desarrollo.
p. 28 - 47, 1998.

GRAM, H; CUT, P. Directives pour le
controle de qualite. St. Gallen: SKAT/BIT,
Serie Pedagogique TFM/TVM, Outil 23,
p. 69, 1994.

PIMENTEL, L. P. Telhas onduladas à base de
cimento Portland e resíduos de Pinus
caribaea. 2000. 67p. Dissertação (Mestrado)
FEAGRI – Universidade de Campinas,
Campinas, SP, 2000.

SAVASTANO, H. J., PIMENTEL, L. L. Viabilidade
do aproveitamento de resíduos de fibras
vegetais para fins de obtenção de material de
construção. Revista Brasileira de Eng.
Agrícola e Ambiental, Campina Grande PB,
DEAg / UFPB, v. 4, n. 1, p. 103-110, 2000.