Otimização de arranjos de mistura de Compósitos Cimentícios compactados com incorporação de resíduos de PEAD

Abstract

O elevado consumo de materiais poliméricos e o consequente aumento na geração de resíduos sólidos demandam à criação de rotas alternativas de reciclagem. Muitos estudos na área de materiais têm sido voltados para o reaproveitamento de resíduos como fase dispersa em materiais compósitos, principalmente os cimentícios, aliando questões ambientais, econômicas e tecnológicas. Dentre os materiais poliméricos, o polietileno de alta densidade (PEAD) é um dos mais produzidos, porém sua reciclagem não é feita de maneira expressiva e a pesquisa ainda se mostra incipiente. Sendo assim, esta tese de doutorado tem por otimizar a incorporação de resíduos poliméricos em compósitos cimentícios por meio de arranjos de misturas entre matriz cimentícia e agregados de PEAD e de quartzo, analisando sua influência na microestrutura e propriedades físico-mecânicas.. A metodologia DoE foi utilizada para planejar um experimento de misturas envolvendo partículas de PEAD, quartzo e cimento e o método desirability para fazer sua otimização. A relação água/cimento de 0,5 foi mantida constante, a relação agregado/cimento variou de 3,75 a 5,25 e foi definido um percentual mínimo de 30% de partículas de PEAD no experimento. Pôde-se notar que há uma baixa adesão entre as partículas de PEAD e a matriz cimentícia. Houve uma redução na resistência à compressão (até 80%), resistência à flexão (até 75%), velocidade de ultrassom (até 55%), módulo dinâmico (até 90%), densidade volumétrica e densidade aparente (até 50% para ambas) e aumento na porosidade (até 60%) e absorção de água (até 200%) à medida em que houve o aumento percentual da incorporação das partículas de PEAD. Foram otimizadas todas as variáveis respostas, sendo a proporção 0,21 de matriz cimentícia, 0,24 de PEAD e 0,55 de quartzo o ótimo individual, exceto para as variáveis densidades volumétrica e aparente em que o ótimo foi de 0,16 de matriz cimentícia e 0,84 de PEAD. Foram traçados seis diferentes cenários para otimização multiobjectivo em que se variou a importância dada as variáveis respotas, obtendo-se desirability individuais e compostas satisfatórias para todos os casos, o que mostra a possibilidade de incorporação de partículas de PEAD para diferentes objetivos. Os resultados revelam uma nova rota de reciclagem de PEAD em aplicações de microconcreto não estruturais.