OBTENÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DO BIOPOLÍMERO DO RESÍDUO DE ANNONA MURICATA PARA A INCORPORAÇÃO EM ARGAMASSA CIMENTÍCIA

Abstract

RESUMO A argamassa de cimento é composta principalmente de material cimentício, água e agregado fino, sendo um material de engenharia indispensável. Ele oferece inúmeras vantagens, como boa trabalhabilidade, alta resistência, construção conveniente e bom desempenho em assentamento de blocos, e tem sido amplamente utilizado na engenharia de construção. Muitas pesquisas foram realizadas misturando argamassas com vários tipos de materiais, como exemplo têxteis, polímeros, produtos químicos, materiais de cimentação e aditivos minerais. De modo geral utilizam-se aditivos sintéticos, mas, nos últimos anos buscaram a incorporação de aditivos sustentáveis. Resíduos de graviola (Annona muricata) são gerados em boa quantidade pela indústria regional e tem grande potencial para aplicação nas áreas de materiais. Desta forma, o objetivo desta pesquisa é obter e caracterizar o polissacarídeo dos resíduos de graviola para incorporar em argamassa cimentícia. A obtenção dos resíduos da graviola foram em uma fábrica de polpa de frutas localizada na cidade de Teresina-PI. Inicialmente, o polissacarídeo foi extraído e purificado, e o seu rendimento calculado. Composição química de monossacarídeos por GC, FTIR, DRX, TG-DTG e MEV, e propriedades funcionais foram as caracterizações realizadas do polissacarídeo. Granulometria, massa específica e inchamento foram as caracterizações realizadas do agregado miúdo da argamassa. Foram realizados ainda, ensaios de consistência de argamassa em seu estado fresco com o auxílio da mesa de consistência com e sem incorporação da Annona muricata e para as amostras em seu estado endurecido foram realizados ensaios mecânicos de resistência à compressão e ensaio de aderência atração em substrato. As concentrações foram feitas com adição em massa do pó da graviola não purificada em percentuais de 0% (amostra Padrão), 1,0%, 3,0%, 5,0% e 7,0% na mistura da argamassa. O biopolímero na forma de pó amarelado e fibroso foi obtido com um rendimento de 7,5% para a amostra purificada e 22% para a amostra não purificada. Os resultados demonstraram características favoráveis de solubilidade, índice de intumescimento e capacidade de absorção de água. As análises de açucares indicaram que o polissacarídeo é composto por glicose, galactose, manose, xilose e arabinose. Padrões estruturais e morfológicos característicos de polissacarídeos vegetais foram demonstrados nas análises químicas e físico-químicas. Nas caracterizações do agregado miúdo da argamassa a granulometria utilizando peneiras da série normal definiu-se como areia média (Dmax=1,2mm, MF=2,3) e sua massa específica foi de 2,62 g/cm³. A adição do biopolímero do resíduo da graviola em pó na mistura melhorou a trabalhabilidade da argamassa, melhorando o fator água/cimento, porém não teve aumento em sua resistência. O rompimento à compressão dos corpos de prova nas idades iniciais e final, 7 dias e 28 dias, foram obtidos mostrando que ao adicionar 1% do resíduo teve aumento de sua resistência, mas aumento a concentração houve perda. O teste de aderência à tração no substrato na idade de 28 dias demonstrou que houve perda de resistência ao adicionar 1% do resíduo da graviola e que não obteve aderência quando aumentada a concentração.

ABSTRACT Cement mortar is mainly composed of cementitious material, water and fine aggregate, and is an indispensable engineering material. It offers numerous advantages, such as good workability, high strength, convenient construction and good performance in block laying, and has been widely used in construction engineering. Many researches have been carried out mixing mortars with various types of materials, such as textiles, polymers, chemicals, cementing materials and mineral additives. Synthetic admixtures are generally used, but in recent years the incorporation of sustainable admixtures has been sought. Soursop residues (Annona muricata) are generated in good quantities by the regional industry and have great potential for application in the field of materials. Thus, the objective of this research is to obtain and characterize the polysaccharide from soursop residues for incorporation in cement mortar. The soursop residues were obtained in a fruit pulp factory located in the city of Teresina-PI. Initially, the polysaccharide was extracted and purified, and its yield calculated. Chemical composition of monosaccharides by GC, FTIR, DRX, TG-DTG and SEM, and functional properties were the characterizations performed on the polysaccharide. Granulometry, specific mass and swelling were the characterizations of the fine aggregate of the mortar. Consistency tests of mortar in its fresh state were performed with the aid of the consistency table with and without incorporation of Annona muricata, and for the samples in their hardened state, mechanical tests of compressive strength and bond strength test were performed. The concentrations were made by adding the unpurified soursop powder by mass in percentages of 0% (Standard sample), 1.0%, 3.0%, 5.0% and 7.0% in the mortar mixture. The biopolymer in the form of yellowish, fibrous powder was obtained with a yield of 7.5% for the purified sample and 22% for the unpurified sample. The results showed favorable solubility characteristics, swelling index and water absorption capacity. Sugar analyses indicated that the polysaccharide is composed of glucose, galactose, mannose, xylose, and arabinose. Structural and morphological patterns characteristic of plant polysaccharides were demonstrated in the chemical and physicochemical analyses. In the characterizations of the fine aggregate of the mortar, the granulometry using sieves of the normal series was defined as medium sand (Dmax=1.2mm, MF=2.3) and its specific mass was 2.62 g/cm³. The addition of the biopolymer of soursop residue powder in the mixture improved the workability of the mortar, improving the water/cement factor, but did not increase its strength. The rupture to compression of the specimens at initial and final ages, 7 days and 28 days, were obtained showing that by adding 1% of the residue there was an increase in strength, but increasing the concentration there was a loss. The test of adherence to traction on the substrate at the age of 28 days showed that there was loss of strength when adding 1% of soursop residue and that no adherence was obtained when the concentration was increased.