ARTIGO ORIGINAL
SILVA, Haily Ribeiro [1], SANTANA, Patric Souza [2], COSTA, Ricardo de Oliveira Brasil [3], PRAT, Bernat Vinolas [4]
SILVA, Haily Ribeiro. Et al. Avaliação de pigmentos naturais para coloração de produtos realizados com solo-cimento. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 05, Ed. 10, Vol. 20, pp. 121-134. Outubro de 2020. ISSN: 2448-0959, Link de acesso: https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-civil/pigmentos-naturais
RESUMO
A fabricação de blocos de solo-cimento já pigmentados proporciona a quem adquiri-los blocos coloridos com pigmentos naturais e a base de água, sem presença de metais pesados. O objetivo geral do trabalho foi avaliar a eficiência de diferentes % de corantes naturais em corpos de prova realizados com solo-cimento. Em relação aos corantes naturais, foram utilizados três tipos de solo de cor vermelho e um de cor amarela, todos eles localizados nas proximidades das dependências da Universidade Federal dos Vales de Jequitinhonha – Campus JK. Para comparação dos pigmentos naturais foram realizados outros corpos de prova com corantes artificiais inorgânicos em pó (amarelo e vermelho). Foram avaliadas todas as cores dos corpos de prova produzidos a partir da Carta de Munsell. Os corpos de prova também foram submetidos a 20 ciclos de molhado/secado de duração 48 h cada ciclo, para avaliar a durabilidade da cor a longo prazo. Com alguns tipos de solos vermelhos e amarelos (pigmentação natural) se conseguiram colorações bem parecidas que com o uso de pigmentos artificiais. O uso de corantes naturais se mostrou mais eficiente a longo prazo, mantendo quase as mesmas colorações depois dos corpos de prova ter sido submetidos aos ciclos de molhado/secado.
Palavras-chave: solo-cimento, corantes naturais, carta de Munsell, pigmento.
1. INTRODUÇÃO
A busca por medidas sustentáveis e de menor degradação ambiental se faz presente no âmbito da construção civil, visando novas técnicas e conceitos a fim de evitar possíveis escassezes de recursos naturais (KARPINSK , 2009).
Os métodos tradicionais vêm sendo substituídos e/ou modificados com o auxílio de produtos naturais, renováveis e de fácil acesso, tais como o uso de corantes naturais ao invés de metais pesados, como o chumbo, evitando assim um dos maiores problemas da tintura convencional, a liberação de COV’S (compostos orgânicos voláteis) (SUSTENARQUI, 2013). O uso dos pigmentos naturais já na produção do concreto utilizado nos blocos de solo-cimento garante um alto valor econômico, tendo em vista que, não será necessário o uso de outros materiais na área de acabamento. Além de promover uma coloração a base de água, o uso dos corantes naturais não impermeabiliza a parede, permitindo que a mesma respire, obtendo um ambiente saudável. O pigmento natural tem alta resistência ao tempo e ainda sendo exposto a infiltração e lavagem ele consegue conservar a sua coloração (ECOCASA, 2017).
O solo-cimento é um material constituído pela homogeneização do solo, cimento e água, compactada e curada (GRANDE, 2003). Este material é cada vez mais utilizado, devido as vantagens econômicas, técnicas e a possibilidade de usar o solo do local onde será empregado (MIELI, 2009). Algumas aplicações do solo-cimento são na pavimentação de ruas e estradas, na construção de habitações (tijolos, blocos, lajotas, paredes monolíticas, fundações e pisos) e em obras de contenção, incluindo controle de erosão em taludes (PARIZ e WELDER, 2005).
A fabricação de blocos de solo-cimento já pigmentados proporciona a quem adquiri-los blocos coloridos com pigmentos naturais e a base de água, sem presença de metais pesados (como nas tintas convencionais) logo, livres de COV’s (compostos orgânicos voláteis) e por sua vez, não será necessário o gasto adicional com pintura e/ou acabamento, melhorando também a troca de gases entre a parede e o meio permitindo que a mesma “respire”, evitando o acumulo de fungos.
A partir do ano de 1951 foi deferido pelo Departamento de Agricultura dos Estados Unidos da América como método oficial de determinação da cor do solo a comparação visual com os padrões da carta de Munsell. Desde então o sistema de cores de Munsell vem sendo utilizado por pesquisadores de solos mundialmente (GUIMARÃES, 2016). A Carta de Munsell é um instrumento utilizado na agronomia e em outras áreas de conhecimento para identificar da cor de um solo. Consiste em um caderno com um conjunto de exemplos de cores relacionados cada um a um código composto de três números (MUNSELL SOIL COLOR COMPANY, 1975). Esta carta pode servir para identificar de forma simple e com baixo custo cores obtidas na produção de peças de solo-cimento.
Segundo Cuti (2017), concreto colorido pode ser empregado de diversas formas, desde pré-fabricados, passando pelo piso, blocos e telhas de cimento até as grandes estruturas em paredes de concreto moldadas ou industrializadas. Desde que atenda às recomendações do fabricante, o concreto agregado de pigmentos pode ser preparado tanto pela indústria quanto na própria obra.
O objetivo geral de este trabalho foi avaliar a eficiência de diferentes % de corantes naturais em corpos de prova realizados com solo-cimento. Os objetivos específicos foram:
– Comparar a cor obtida a traves de pigmentos naturais e artificiais baseado na carta de Munsell.
– Avaliar a durabilidade da cor dos pigmentos naturais e artificiais devido a exposições cíclicas de calor e umidade.
2. MATERIAIS
O solo de referência escolhido como fonte de material foi o Argissolo Amarelo (EMBRAPA, 2018), solo predominante do campus JK da UFVJM, que apresenta 78 % de areia, 1 % de silte e 21 % de argila.
O cimento escolhido Portland Pozolânico (CP-IV) que possui baixo calor de hidratação, alto teor de Pozolana (entre 15 e 50%), o que proporciona estabilidade no uso com agregados reativos e em ambientes de ataque ácido, além de ser altamente eficiente em solo-cimento (LIMA et al., 2016).
Em relação aos corantes naturais, foram utilizados três tipos de solo de cor vermelho e um de cor amarela, todos eles localizados nas proximidades das dependências da Universidade Federal dos Vales de Jequitinhona e Mucuri – Campus JK. Para os corantes artificiais foram utilizados pigmentos inorgânicos em pó (amarelo e vermelho) comprados na empresa Maq Barros localizada na cidade de Belo Horizonte – MG.
Para produção de corpos de prova foram utilizados moldes cilíndricos metálicos de diâmetro interno de 5 cm.
3. METODOLOGIA
O trabalho foi conduzido na sala de construções sustentáveis saudáveis localizado no Laboratório Integrado de Pesquisas Multiusuário dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (Lipemvale) da Universidade Federal dos Vales de Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM) em Diamantina, Minas Gerais. As Coordenadas são: 18° 12´ 10.0´´ S; 43° 34´30.7 ´´ W.
Na produção dos corpos de prova que iriam a ser utilizados nos testes para a obtenção de dados em relação a cor foram pré-definidos paramentos a serem utilizados para a produção. A massa total seca de cada corpo de prova foi de 100 gr. A porcentagem de cimento foi de 15% da massa total (15 gr.) e uma porcentagem de 85% de solo (85 gr.). A umidade da agua 15% em relação ao peso de 100 gr. A quantidade de corante artificial colocado foi de 0,3%, 0,6%, 0,9% e 1,2% em relação as 15 gr. de cimento. Foram estabelecidos 16 tipos de corpos de prova a serem produzidos de acordo com a tabela 1, sendo elaborados 8 corpos de prova para cada tipo.
A quantia de 15% (15 gr.) de cimento foi instituída tendo em vista as porcentagens granulométricas apresentados no solo, visto que, segundo um estudo de Grand (2003) estas porcentagens permitem ter uma resistência mínima de 2 Mpa.
Após estabelecermos os parâmetros iniciou-se o processo de produção, e a seleção dos materiais que iriam ser utilizados. As normatizações estabelecidas pela NBR-6457 – Amostras de solos – preparação para ensaios de compactação e caracterização (ABNT, 2006) foram utilizadas a fim de separar granulometricamente os solos que iriam ser utilizados. O solo foi levado a uma estufa para que o mesmo ficasse com uma umidade inferior a 5% e superior a 3% e logo após foi peneirado com o auxílio de uma peneira n°4 (4,8mm). O cimento utilizado, do tipo Portland, não necessita de uma constatação de umidade, então o mesmo foi peneirado apenas na peneira n°4 (4,8mm). Os corantes utilizados não necessitavam de pré-seleção, apenas de variadas porcentagens em relação a quantidade de cimento. Feita a seleção dos materiais, foram pesados individualmente cada amostra.
Tabela 1- Tipos de corpos de prova produzidos – Quantidade de material (quantidades em gramas)
| Tipo corpo de prova | Solo vermelho I | Solo vermelho II | Solo vermelho II | Corante
amarelo |
Corante vermelho | Solo puro I | Solo Amarelo | Cimento |
| 1 | 85 | – | – | – | – | – | – | 15 |
| 2 | – | 85 | – | – | – | – | – | 15 |
| 3 | – | – | 85 | – | – | – | – | 15 |
| 4 | – | – | – | 0,045 | – | 85 | – | 15 |
| 5 | – | – | – | 0,09 | – | 85 | – | 15 |
| 6 | – | – | – | 0,135 | – | 85 | – | 15 |
| 7 | – | – | – | 0,180 | – | 85 | – | 15 |
| 8 | – | – | – | – | 0,045 | 85 | – | 15 |
| 9 | – | – | – | – | 0,09 | 85 | – | 15 |
| 10 | – | – | – | – | 0,135 | 85 | – | 15 |
| 11 | – | – | – | – | 0,18 | 85 | – | 15 |
| 12 | – | – | – | 0,045 | 0,135 | 85 | – | 15 |
| 13 | – | – | – | 0,09 | 0,09 | 85 | – | 15 |
| 14 | – | – | – | 0,135 | 0,045 | 85 | – | 15 |
| 15 | – | – | – | – | – | 85 | – | 15 |
| 16 | – | – | – | – | – | – | 85 | 15 |
Fonte própria
Realizada a pesagem, o solo foi misturado ao cimento de acordo as instruções da NBR-12024 – solo-cimento – moldagem e cura de corpo-de-prova cilíndricos (ABNT, 1992), sendo assim, ambos foram combinados em um recipiente até que a mistura estivesse homogenia e então adicionou-se o corante e misturou-se até que a mistura obtivesse uma nova homogenia e por fim adicionou-se água para que a liga solo-cimento fosse realizada.
Seguindo as normatizações da NBR-12024 (ABNT, 1992) as ligas já elaboradas foram colocadas em formas cilíndricas para o processo de modelagem, sendo submetidas a uma força/pressão de 70kg.
Feitas todas as amostras, foram colocadas para o processo de cura, este processo utilizou da normativa NBR-12024 (ABNT, 1992) e então os corpos de prova ficaram em secagem durante 7 dias a uma temperatura de aproximadamente 23°C e com uma umidade do ar superior a 95%. Durante o período de cura todas as amostras foram marcadas e catalogadas de acordo com sua porcentagem de corante e/ou solo utilizado.
Tendo todas as amostras já prontas, se deu início aos testes relacionados à cor dos corpos de prova de solo-cimento. Um dos objetivos do trabalho era avaliar a cor no inicio da produção e a cor a longo prazo, avaliando se esta podia ter mudanças ao longo de seu ciclo de vida. Para avaliar este fato, no laboratório procedeu-se utilizando como base um estudo de Gram (1983) em que o tempo de saturação médio é de 17 horas de imersão em água, após completamente saturado, os corpos de prova foram colocados em estufa a 70 °C por 30 horas. Foi então estabelecido o ciclo de 48 horas sendo 17 h em água a 22 °C, 30 h em estufa a 70 °C e 1 h esfriando ao ar, antes da próxima saturação, para evitar fissuração por choque térmico. Foram realizados 20 ciclos.
A cor foi avaliada em três instantes de tempo: imediatamente depois de ter passado o período de cura de 7 dias, depois de ter passado por 10 ciclos de molhado/secado e depois de ter passado por 20 ciclos de molhado secado.
A cor foi avaliada a traves do sistema de Munsell. O sistema Munsell de cores (Munsell Soil Color Company, 1975) possui três componentes de classificação das cores: Matiz, Valor e Croma, em que a matiz é a cor espectral dominante, o valor é a tonalidade da cor e o croma é a pureza da cor (Guimarães, 2016).
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Nas figuras 1,2 e 3 se observam alguns corpos de prova realizados com diferentes tipos de pigmento.
Figura 1: corpos de prova antes dos ciclos
Figuras 2 e 3: corpos de prova após os ciclos
As tabelas 3, 4, 5 e 6 mostram de acordo com a Carta de Munsell, a cor dos corpos de prova antes dos ciclos, durante e posterior a realização dos 20 ciclos de molhado/secado. Utilizando a tabela comparamos os corpos de prova ao decorrer de 20 ciclos. Como é de se esperar a coloração dos corpos de prova variaram durante os ciclos realizados. As conclusões que podemos chegar são as seguintes:
– Após os 10 primeiros ciclos a cor de 6 dos 16 tipos de corpo de prova já se estabilizaram, sendo eles: 0,6% de corante vermelho, 0,6% vermelho + 0,6% amarelo, 0,9% amarelo, solo puro I , solo vermelho II e solo amarelo.
– Quanto maior é a quantidade de corante artificial colocado, maior é a tendência de perda de cor. Em parte devido a que a cor inicial é mais forte. Por exemplo, no corpo de prova tipo 8 (0,3% de pigmento vermelho) depois de 20 ciclos, a cor só muda 1 unidade, de 5 YR 6/4 até 5 YR 6/3. Já quando o tipo é o 11 (1,2% de pigmento vermelho) a cor muda 2 unidades no segundo dígito e 1 no primeiro. Passa da cor 2.5 YR 4/6 até 2.5 YR 5/6.
– Com alguns tipos de solos vermelhos (pigmentação natural) se conseguem colorações bem parecidas que com o uso de pigmentos artificiais. Por exemplo no caso do corpo de prova tipo 2 temos colorações bem parecidas comparadas quando colocamos um 0,9 % de corante artificial (tipo 10). O mesmo acontece com o solo amarelo (tipo 16) que tem colorações bem parecidas ao tipo 7 (1,2 % de pigmento amarelo).
– Quando utilizamos o pigmento natural (solos vermelhos e solos amarelos), as mudanças que temos de cor são mínimas depois dos ciclos aos que são submetidos os corpos de prova. Por exemplo, no caso do tipo 2 (solo vermelho II) e do tipo 16 (solo amarelo) não existe mudança nenhuma na coloração depois de 20 ciclos. E no caso do tipo 1 (solo vermelho I) e tipo 3 (solo vermelho tipo III) as mudanças são pequenas. De uma cor numerada com 7.5 YR 6/6 passamos a 10 YR 5/6. E duma cor tipo 10 YR 5/8 se passa a uma cor 10 YR 5/6.
Tabela 3. Coloração dos corpos de prova com pigmento natural.
Tabela 4 colorações dos corpos de prova com pigmento artificial (corante amarelo).
Tabela 5 coloração dos corpos de prova com pigmento artificial (corante vermelho).
Tabela 6 colorações dos corpos de prova com pigmento artificial (corante amarelo + vermelho).
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Utilizar pigmentos naturais utilizando cores a partir das colorações do próprio solo permite atingir colorações bem semelhantes ao uso de corantes artificiais. Estas colorações podem perdurar ao longo da vida útil do produto realizado com solo-cimento.
Constatou-se que os corpos de prova com menores porcentagens de pigmentos (3% e 6%) e os blocos com mistura de diferentes colorações (amarelo e vermelho) apontaram melhor conservação de cor, sendo esses então a melhor opção para confecção de corpos de prova. Em todos os casos as propriedades mecânicas dos corpos de prova não foram alteradas. Então, a possível produção de blocos de solo-cimento apresenta também um ótimo custo benefício, já que com pequenas quantidades de corante é possível pigmentar um número considerável de blocos, além de que, com o solo da própria região é possível criar colorações semelhantes aos do pigmento.
Por fim pode-se destacar a sustentabilidade do projeto, um conceito fundamental para a engenharia civil atualmente. Os blocos já pigmentados não necessitam de acabamento final em tinturas o que liberta a construção dos compostos pesados presentes na maioria das tintas, permitindo então que a parede “respire” sem que haja impedimento, ou seja, melhora a fluxo de ar do ambiente evitando o acumulo de humidade e mofo. Os dados obtidos nesta pesquisa podem servir de base para projetos futuros como parâmetros para a fabricação de peças modulares, como alguns tipos de tijolos e de placas buscando novos meios para melhoramento da qualidade de estes produtos.
AGRADECIMENTOS
A Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG). A Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Ao Programa de Pós-graduação em Saúde Sociedade e Ambiente da UFVJM. A Pró-reitora de Pesquisa e Pós-graduação (PRPPG) da Universidade Federal dos Vales de Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM).
REFERÊNCIAS
ABNT – NBR. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12024. Solo-cimento – Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1992.
ABNT – NBR. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 06457. Amostras de solos – preparação para ensaios de compactação e caracterização. Rio de Janeiro, 2006.
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ECOCASA – Tecnologias Ambientis (2017). Tinta mineral natural. Disponível em: < http://www.ecocasa.com.br/tinta-mineral-natural>. Acesso em 04 de Fevereiro de 2017.
EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. Centro Nacional de Pesquisa de Solos: Rio de Janeiro, 2018.
GUIMARÃES, T.L.B DETERMINAÇÃO DA COR DO SOLO PELA CARTA DE MUNSELL E POR COLORIMETRIA. Brasília: Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Universidade de Brasília, 2016, 57 Páginas. Monografia
GRANDE, F. M. (2003). Fabricação de tijolos modulares de solo-cimento por prensagem manual com e sem adição de sílica ativa (Tese doutoral, Universidade de São Paulo).
GRAM, H. E. (1983). Durability of natural fibres in concrete. Swedish Cement and Concrete Research Institute. CBI Research fo, 1(83), 255.
KARPINSK, L. A. (2009). Gestão diferenciada de resíduos da construção civil: uma abordagem ambiental. Edipucrs.
LIMA, C. S. B.; CORDEIRO, L. C. A.; RIBEIRO, R. C.; JÚNIOR, V. J., GUIMARÃES, W. S.; BENARROSH, P. F. P. M. (2016). Produção, utilização e vantagens do cimento Portland e CP IV. Revista FAROCIENCIA, 4.
MIELI, P. H. (2009). Avaliação do tijolo modular de solo-cimento como material na construção civil. Trabalho de Conclusão de Curso, COPPE/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, Brasil.
MUNSELL SOIL COLOR COMPANY, Munsell soil color chats, Munsell color, Macbeth Division of Kollmorgen Corporation, Baltimore, Maryland, USA. 1950, revised 1975.
PARIZ, S. O.; WELDER, A. P. (2005). Prensa hidráulica para fabricação de tijolos de solo-cimento. Trabalho de Conclusão de Curso. Universidade Federal do Espírito Santo. Centro tecnológico do departamento de engenharia mecânica.
SUSTENARQUI (2013). Use tintas livres de COV’s. Disponível em: <http://sustentarqui.com.br/dicas/use-tintas-livres-de-covs/>. Acessado em 02/05/2020.
[1] Discente no Bacherelado em Ciência e Tecnologia.
[2] Graduado em Bacherelado em Ciência e Tecnologia.
[3] Mestre em Saúde Sociedade e Ambiente – UFVJM.
[4] Orientador. Doutor em engenharia da construção.
Enviado: Maio, 2020.
Aprovado: Outubro, 2020.
