i. Models i teories d’aprenentatge en simulació
2. Models mentals i aprenentatge de bucle únic o doble
Fonte: Da Autora, 2019.
No gráfico de superfície de resposta nota-se que a resistência mecânica com 7 dias de idade é uma variável dependente dos dois elementos relacionados. Observa-se que o ponto central da curva de nível é a que menos apresentou resistência à compressão. Para esclarecimento, o ponto sobre a parte verde escuro representa a resistência obtida pela composição 1.
De acordo com o modelo desta análise a proporção em valores de massa de 20,50% de silicato adicionado a 21,00% de lodo de anodização (ou 11% de LAA e 16% de Silicato) obter-se-ia a melhor resistência para este experimento.
A Equação 9 refere-se à regressão do modelo linear, o qual melhor representou a resistência mecânica com 7 dias de idade.
Equação 9: Regressão do modelo linear quanto a resistencia mecânica à compressão com 7 dias de idade.
Resistência mecânica =
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A resistência obtida para a idade de 7 dias é aproximada a encontrada por Spricigo (2017). Obteve-se 3,90 MPa, apesar de utilizar materiais precursores, cura térmica e parâmetros diferentes deste trabalho, o autor obteve resultados parecidos para esta mesma idade.
Para 28 dias foi encontrada uma resistência média de 13,62 MPa, pela composição 6, a qual é composta por 35% de vidro, 15% de LAA, 20% de fíler, 10% de NaOH e 20% de Silicato de Sódio, sendo esta a maior resistência encontrada para essa idade, com desvio padrão de 1,64 MPa e coeficiente de variação de 12%.
A variação entre as amostras é considerada pequena o que garante a possibilidade de repetitividade do experimento. Considera-se como satisfatório coeficientes de variação de até 15%.
Observou-se um aumento na resistência mecânica dos geopolímeros se comparada com 7 dias de idade.
Relata-se que as composições 1, 2 e 3 apresentaram características de umidade, o que significa que estes corpos de prova não estavam totalmente endurecidos. Estas composições possuem maiores teores de líquidos (40% em valores de massa da composição), indicando que os geopolímeros necessitam de maior tempo de cura em temperatura ambiente ou cura térmica para total reação.
Na Tabela 12 é apresentada a análise de variância para a resistência mecânica dos geopolímeros com 28 dias de idade.
Tabela 12 – Análise de variância da resistência mecânica com 28 dias de idade. Análise de variância Modelo SQ GL MQ F p R² Linear 214,98 5 42,99 96,03 0,0002 0,991 Total Ajustado 216,77 9
Onde: SQ = soma dos quadrados; GL = graus de liberdade; MQ = médias quadráticas; F = teste de Fischer; p = teste de confiabilidade; R2 = ajuste ao modelo
Fonte: A Autora, 2019.
O modelo linear ajustado mostrou-se satisfatório estatisticamente, por apresentar um valor p muito menor que o nível de significância pré-determinado e R² de 0,991 para 28 dias de idade.
Na Figura 24 é apresentado o diagrama de Pareto para a resistência mecânica à compressão com 28 dias de idade.
Figura 24 – Diagrama de Pareto da resistência mecânica com 28 dias de idade.
Fonte: Da Autora, 2019.
Como pode ser observado no diagrama de Pareto, o fíler e o silicato de sódio são os elementos que mais influenciaram positivamente na resistência mecânica dos geopolímeros com 28 dias de idade. No entanto, a solução de hidróxido de sódio (NaOH) e o lodo de anodização influenciaram de forma negativa para esta idade.
A Figura 25 apresenta o gráfico de superfície de resposta para a resistência mecânica dos geopolímeros com 28 dias de idade, para observação do comportamento da resistência mecânica em relação aos elementos que mais influenciaram positivamente estatisticamente.
Figura 25 – Gráfico de superfície de resposta para a resistência mecânica dos geopolímeros com 28 dias de idade.
Fonte: A Autora, 2019.
No gráfico de superfície de resposta observa-se que a resistência mecânica com 28 dias de idade se eleva ao passo que aumenta a concentração de silicato de sódio na composição. Como ressaltado anteriormente o fíler e o silicato são os elementos que mais influenciaram positivamente na obtenção de resistência mecânica do material aos 28 dias de idade.
Observa-se no gráfico de superfície que proporções de 20-20,5% de silicato de sódio são as que mais oferecem desempenho quanto a resistência mecânica, a proporção de 17-18,5% deste material é o que menos apresentou resposta positiva. A resposta melhora com proporção de 16% de silicato adicionado a 30% de fíler em sua composição.
Ambos os elementos observados no gráfico são fornecedores de moléculas de SiO2 para a reação.
As composições 1 e 2 apresentam-se na área crítica do gráfico, com as piores resistências para o experimento, o que indica que composições com proporções dentro dos intervalos propostos devem ser evitadas.
A Equação 10 refere-se à regressão do modelo linear, o qual melhor representou a resistência mecânica com 28 dias de idade.
Equação 10: Regressão do modelo linear quanto a resistência mecânica à compressão com 28 dias de idade.
Nota-se por meio desta análise que o lodo da anodização de alumínio que anteriormente influenciava positivamente, começou a interferir de maneira negativa para a resistência à compressão. Isso ocorre pela formação da matriz geopolimérica não ser linear e pela perda de umidade ser lenta, em cura com temperatura ambiente. Justifica-se essa influência num primeiro momento positiva e posteriormente negativa, devido a reação entre os elementos da matriz ocorrer de maneira não linear, variando a interferência no decorrer da reação.
Na Tabela 5, na sessão 3.4 deste trabalho, observa-se que as proporções Na2O/SiO2 e H2O/Na2O para as composições 1 e 2 são bastante discrepantes das
demais composições, isso ocorre devido a redução da solução de NaOH e consequentemente de água nas composições a partir da composição 3 em diante, a molécula Na2O é fornecida pelo silicato e pela solução de hidróxido. Como
mencionado anteriormente o excesso de água e NaOH foram identificados como elementos prejudiciais ao ganho de resistência à compressão.
As análises realizadas com 90 dias de cura demonstraram maior resistência mecânica se comparadas aos elementos testados aos 7 e 28 dias, o que comprova que a argamassa geopolimérica precisa de um tempo prolongado para alcançar o endurecimento final e ganho de resistência.
A composição 5 obteve a maior média de resistência à compressão, com 17,78 MPa, desvio padrão de 1,01 MPa e coeficiente de variação de 6%, o CP com maior resistência obteve 19,33 MPa.
O coeficiente de variação baixo demonstra que o ensaio é passível de reprodutibilidade. Resistência mecânica =
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Na Tabela 13 são apresentados os resultados da análise de variância para os elementos testados com 90 dias de cura.
Tabela 13 – Análise de variância da resistência mecânica com 90 dias de cura. Análise de variância Modelo SQ GL MQ F p R² Linear 313,15 5 313,15 38,87 0,001 0,979 Total Ajustado 319,59 9 Fonte: A Autora, 2019
Por meio da análise de variância percebeu-se uma boa confiabilidade dos resultados, o fator p é de 0,001 para a função linear, muito a baixo do nível de significância considerado e R² de 0,979, confirmando que o modelo é adequado para a análise da resistência à compressão.
Na Figura 26 apresenta-se o diagrama de Pareto para a resistência mecânica à compressão com 90 dias de cura.
Figura 26 – Diagrama de Pareto da resistência mecânica com 90 dias de idade.
Como pode ser observado no diagrama de Pareto, todos os elementos influenciaram positivamente na resistência mecânica dos geopolímeros com 90 dias de cura, exceto a solução de hidróxido de sódio (NaOH) como já observado para as idades anteriores.
Ressalta-se que a adição da solução de hidróxido de sódio (NaOH) é a que mais influenciou negativamente em todas as idades.
Para esta idade constatou-se que os elementos que mais influenciaram positivamente na composição foram os silicato de sódio e o lodo de anodização de alumínio (LAA).
O gráfico de superfície de resposta é apresentado pela Figura 27. Onde foi considerada relação entre os dois elementos que mais influenciaram positivamente para a composição.
Figura 27 – Gráfico de superfície de resposta para 90 dias de idade.
Fonte: A Autora, 2019.
No gráfico de superfície de resposta observa-se que a resistência mecânica aumenta conforme se utiliza-se silicato de sódio.
Segundo a análise a proporção entre LAA e silicato de sódio apresenta-se com silicato na proporção 20 a 20,5% da composição.
A Equação 11 refere-se à regressão do modelo linear, a qual, melhor representa a resistência mecânica com 90 dias de cura.
Equação 11: Regressão do modelo linear quanto a resistência mecânica à compressão com 90 dias de idade.
Para verificação do ganho de resistência por meio de cura térmica, sintetizou-se amostras da composição 5 e 6, três unidades de cada composição. Após desmoldados os corpos de prova foram deixados para endurecimento em temperatura ambiente por 3 dias e em seguida foram levados a estufa a 50ºC por 4 dias, os mesmos foram rompidos com idade de 7 dias. Obteve-se os resultados apresentados pela Tabela 14.
Tabela 14 – Tabela das resistência mecânica aos 7 dias para corpos de provas endurecidos em cura térmica.
Composição Amostra 1 Amostra 2 Amostra 3 Média
(MPa) σ (MPa)
5 28,53 30,18 30,96 29,89 1,01
6 33,17 29,99 31,23 31,46 1,31
Fonte: A Autora, 2019.
Verificou-se o rápido ganho de resistência à compressão por meio da cura térmica, comprovando que a temperatura é um fator muito importante para a reação no processo de geopolimerização. O processo pode ser caracterizado como endotérmico.
Em análise das resistências obtidas, pode-se afirmar que as composições 5 e 6 foram as que apresentaram maior resistência mecânica à compressão, a razão SiO2/Al2O3 destas composições são3,25 e 5,69 respectivamente demonstrando que
esta relação não influencia diretamente na resistência mecânica Resistência mecânica =
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4.4.2 Porosidade
Para obtenção do percentual de porosidade de cada composição utilizou-se da Equação 6 apresentada na sessão 3.5.2 deste trabalho, para tal, foi necessário caracterizar as densidades (aparente e real) de cada geopolímero.
A densidade aparente do material foi obtida com 90 dias de idade do geopolímero. Os resultados são apresentados na Figura 28.
Figura 28 – Densidade aparente das composições geopoliméricas com 90 dias de idade em kg/m³.
Fonte: A Autora, 2019.
As densidades aparentes dos geopolímeros variaram de 1.298,29 kg/m³ a 1.621,00 kg/m³. As composições 5, 6 e 7 foram as que obtiveram os maiores resultados. Este fato pode ser explicado devido as proporções dos elementos utilizados nas composições. Percebe-se que composições com maior teor de lodo de anodização possuem maiores densidades devido a massa específica unitária deste material ser maior que os demais componentes utilizados na síntese dos geopolímeros. A massa específica do vidro, do LAA e fíler são 2,50 g/cm³, 3,84 g/cm³ e 3,15 g/cm³, respectivamente.
Em análise das amostras avaliadas por este ensaio, obteve-se um coeficiente de variação de 7% entre os resultados, o que indica que as densidades aparentes encontradas podem ser consideradas pouco diferentes umas das outras.
Os resultados da determinação da densidade real das composições geopoliméricas com 90 dias de idade estão apresentados na Figura 29.
Figura 29 – Densidade real das composições geopoliméricas com 90 dias de idade em kg/m³.
Fonte: A Autora, 2019.
Os resultados mostram variação entre 1.699 a 2.276 kg/m³. O menor e o maior resultado para a densidade real foram encontrados nas composições 1 e 5, respectivamente.
Como mencionado anteriormente, a densidade do geopolímero depende principalmente da massa unitária dos agregados usados na mistura.
A composição com menor teor de LAA obteve uma densidade inferior em comparação com as demais. Conforme comprovado pela análise de variância apresentada na Tabela 15, este material foi o que mais influenciou para o aumento da densidade real.
Obteve-se um coeficiente de variação de 9% analisando-se todas as amostras do ensaio e assim como ocorreu no ensaio de densidade aparente, pode- se dizer que houve pouca variação da densidade real entre as composições.
A Tabela 15 está apresentada a análise de variância para a densidade real com 90 dias de idade.
Tabela 15 – Análise de variância da densidade real dos geopolímeros com 90 de idade. Análise de variância Modelo SQ GL MQ F p R² Linear 269762,31 5 53952,46 5,62 0,0596 0,875 Total Ajustado 308149,92 9
Onde: SQ = soma dos quadrados; GL = graus de liberdade; MQ = médias quadráticas; F = teste de Fischer; p = teste de confiabilidade; R2 = ajuste ao modelo
Fonte: A Autora, 2019.
Percebeu-se uma boa confiabilidade estatística dos resultados: o fator p é de 0,0596 para a função linear, com uma confiabilidade dos resultados obtidos de 94,04%, estatisticamente apropriada para a análise do efeito dos componentes do geopolímero sobre a sua densidade real.
Por meio da observação dos coeficientes encontrados na análise da variância chega-se a uma regressão linear, observa-se que a densidade real aumenta conforme se utilizam-se os resíduos industriais e o silicato, enquanto o uso de hidróxido de sódio (NaOH) nas composições reduz a densidade real do material.
A Equação 12 refere-se à regressão do modelo linear, que melhor define a densidade real com 90 dias de idade.