Módulo de resiliência e durabilidade de misturas de areia de fundição com cimento

Abstract

A areia descartada de fundição (ADF) é um subproduto gerado pela indústria de fundição de metais. Anualmente, no Brasil, mais de 3 milhões de toneladas desse material são descartadas em aterros sanitários, sendo uma parte significativa no estado de Santa Catarina, na cidade de Joinville. Neste estudo buscou-se avaliar a possibilidade de melhoramento da ADF com uso de cimento. Investigou-se os efeitos da adição de diferentes teores de cimento à ADF (3%, 9% e 15%), compactada sob energias normal, intermediária e modificada, em termos de durabilidade (resistência ao desgaste) e módulo de resiliência (rigidez). Ensaios de durabilidade e módulo de resiliência foram executados em corpos de prova compostos por ADF, cimento e água (referente ao teor de umidade ótimo obtido em cada energia), curados por 28 dias. O ensaio de durabilidade permitiu avaliar a resistência da ADF melhorada com cimento quanto à degradação causada por ciclos de molhagem e secagem, simulando o intemperismo e o desgaste gerado, por exemplo, em camadas de revestimento de vias não pavimentadas. A incorporação de cimento demonstrou que, à medida que o teor de cimento diminui, ocorre maior perda de massa do CP. Após a conclusão de todos os ciclos de molhagem e secagem, a perda de massa em relação ao ciclo inicial/final totalizou 28% para a adição de 3% de cimento, 2% para a adição de 9% e 0,5% para a adição de 15%. Os valores de módulo de resiliência da ADF melhorada com cimento variaram de 310 a 2075 MPa, evidenciando o impacto positivo do aumento do teor de cimento e da energia de compactação, se comparado ao já medido na mesma ADF sem melhoramento. O comportamento resiliente da ADF foi representado com eficácia pelo modelo composto de Macêdo (1996), que incorpora tensões confinantes e desviadoras. O modelo, com R² superior a 0,98, demonstrou ser uma ferramenta confiável para prever o comportamento resiliente da ADF tratada com cimento.

Waste foundry sand (ADF) is a by-product generated by the metal foundry industry. Every year in Brazil, more than 3 million tons of this material are disposed of in landfills, a significant part of which is in the state of Santa Catarina, in the city of Joinville. This study aims to assess the possibility of improving ADF using cement. The effects of adding different levels of cement to ADF (3%, 9% and 15%), compacted under normal, intermediate and modified energies, were investigated in terms of durability (resistance to wear) and resilient modulus (stiffness). Durability and resilient modulus tests were carried out on specimens made up of ADF, cement and water (referring to the optimum moisture content obtained at each compaction energy), cured for 28 days. The durability tests were conducted to assess the resistance of cement-improved ADF to degradation caused by wetting and drying cycles, simulating the weathering and wear generated, for example, in unpaved road surfaces. As the cement content decreases, the specimen loss of mass increase. After completing all the wetting and drying cycles, the mass loss in relation to the initial/final cycle reached 28% for the 3% cement addition, 2% for the 9% addition and 0.5% for the 15% addition. The resilient modulus values of the ADF improved with cement ranged from 310 to 2075 MPa, showing the positive impact of the increase in cement content and compaction energy, compared to that already measured in the same ADF without improvement. The resilient behavior of the ADF was effectively represented by Macêdo (1996) composite model, which incorporates confining and deviatoric stresses. The model, with an R² greater than 0.98, proved to be a reliable tool for predicting the resilient behavior of cement-treated ADF.