V JORNADAS LUSO-BRASILEIRAS DE PAVIMENTOS: POLÍTICAS E TECNOLOGIAS

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1 ANTÔNIO QUERIDO JÚNIOR Graduando do curso de Engenharia Civil Universidade Presbiteriana Mackenzie São Paulo / Brasil oo.com.br RITA MOURA FORTES Prof. Doutora Universidade Presbiteriana Mackenzie/ UNICAMP/ São Paulo/Brasil br CONCRETO PARA PAVIMENTO COM ADIÇÃO DE BORRACHA Painel III: Integração das Novas Tecnologias SUMÁRIO A pavimentação que, em princípio, deve dar estabilidade à superfície de rolamento, permitindo o tráfego em qualquer época do ano, representa muito mais que isso, pois é um benefício que pode atender aos objetivos das comunidades em uma faixa ampla de necessidades. A restrição imposta, principalmente pela falta de recursos, obriga o estudo de novos materiais para o revestimento, que é a camada mais cara de um pavimento. Neste trabalho estudaram-se as características técnicas de traços de concreto com diferentes granulometrias de borracha, a fim de avaliar seu uso na pavimentação. 1. INTRODUÇÃO

2 O homem pré-histórico, em busca de alimentação e água, procurava deixar caminhos entre sua caverna e os campos de caça ou poços de água. Assim, com o aumento da freqüência de viagens, o problema estava em garantir que os caminhos e estradas fossem transitáveis em qualquer época do ano. Dentre os meios de transportes individuais, o mais utilizado atualmente é a rodovia. No início eram construídas estradas de terra. Depois com a procura de materiais para uma melhor estabilização do leito das estradas, começaram a ser usados revestimentos de pedras, misturas betuminosas ou de concreto de cimento Portland. Existem basicamente dois tipos de pavimentos: pavimento flexível, que tem em sua camada de revestimento material betuminoso delgado; pavimento rígido, que tem como camada de revestimento placa de concreto de cimento Portland. Os pavimentos flexíveis podem sofrer, dentro de certos limites, deformações elásticas, sem se romperem. Já os pavimentos rígidos não apresentam a mesma característica, pois a placa de concreto é um material pouco deformável que não resiste a valores elevados de tração [1]. Além disso, o concreto apresenta fraco rendimento à fadiga, que é a ruptura sob um número repetido de solicitações, menores que a sua resistência. Seguindo esse raciocínio, torna-se necessário a realização de estudos que melhorem as características das placas de concreto de cimento Portland (CCP), acrescentando alguma matéria-prima que supra as deficiências que o concreto apresenta como pavimento. Uma matéria-prima que vem sendo estudada é a borracha, que quando misturado ao concreto apresenta características positivas às propriedades do concreto. A borracha de pneus reciclados é uma opção útil e eficiente, pois no Brasil um grande número de pneus usados está espalhado em aterros, terrenos baldios, rios, lagos, e é um material que mesmo após o término de sua vida útil pode sofrer reciclagem [2]. Com a resolução nº. 258, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) exigiu que as fábricas e distribuidoras de pneus reciclassem cinco pneus reciclados, para cada quatro fabricados [3]. 2. ESCOPO DA PESQUISA Procurando uma maneira de contribuir para a redução do impacto desse material no meio ambiente buscou-se a sua utilização como agregado em pavimento de concreto, procurando-se estudar o efeito em suas características. Neste trabalho foram estudadas as características do concreto de cimento Portland com adição de borracha de pneus com diferentes granulometrias de borracha. A borracha que foi utilizada neste trabalho foi proveniente da raspa da banda de rodagem gasta do pneu retirado do processo de recauchutagem.

3 Esse estudo poderá ser útil ecologicamente, já que os pneus não se decompõem. Então se o pavimento com adição de borracha apresentar um bom desempenho, será ótimo para o reaproveitamento desse tipo de material, evitando que pneus fiquem armazenados criando problemas, tanto de decomposição, como para a disseminação de doenças como a dengue. A metodologia usada neste trabalho compreendeu a realização de ensaios de traços diferentes de concreto, com e sem a adição de borracha. Nos traços em que foram utilizados borracha, realizaram-se várias dosagens com variação da faixa granulométrica da mesma. Dentre os ensaios que foram realizados estão: determinação da resistência à compressão axial [4], módulo de deformação do concreto [5], resistência à tração na flexão [6], além de serem feitos ensaios de caracterização dos materiais utilizados, tais como o de granulometria, moldagem e cura dos corpos-de-prova conforme as normas vigentes. Também foi realizada a determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone [7]. A finalidade destes ensaios foi estudar a influência da borracha principalmente na tração na flexão e no módulo de deformação do concreto. Foi feita também uma conceituação dos tipos de pavimento. E para encerrar o trabalho, foi feita uma comparação entre os resultados dos ensaios do concreto com adição de borracha e do concreto convencional, a fim de verificar a viabilidade do uso do pavimento de concreto com adição de borracha. 3. PARTE EXPERIMENTAL Através da dosagem experimental efetuada por Antunes [8], o traço base foi fixado e foram feitas três variações: a) traço base: 1 : 1,86 : 2,94 : 0,47 (cimento, areia, brita e água), adicionando 1% de aditivo superplastificante sobre a massa de cimento. b) variação 1: traço base com 10 % de borracha, em relação ao volume de concreto. c) variação 2: traço base com borracha, de granulometria passante na peneira #16 (1,2mm), em relação ao volume de concreto. d) variação 3: traço base com 10 % de borracha, de granulometria retida nas peneiras #4 (4,8mm); #8 (2,4mm) e #16 (1,2mm), em relação ao volume de concreto. 3.1 Caracterização dos materiais Os materiais utilizados foram: cimento, areia, pedra, borracha, água e aditivo.

4 Foi feita a granulometria dos materiais, conforme NBR NM 248/03 [9], assim como, a determinação da massa específica e massa específica aparente [10, 11]. Foi usado o cimento CAUÊ CPII E-32, areia natural Arevalle de Taubaté com granulometria fina, pedra brita 1 de granito da usina Tupi e aditivo superplastificante de pega normal para concreto RHEOBUILD 1000 da Degussa Borracha A borracha foi adquirida em sacos de 10 kg na recauchutadora de pneus Auto 10 Michelin. Esta borracha provém da sobra do processo de recauchutagem, originada da raspa da banda de rodagem gasta do pneu. Portanto não foram encontrados fragmentos de aço, pois este permanece no restante da carcaça do pneu. Ensaios de caracterização foram feitos de acordo com normas de agregados miúdos, pois foi a granulometria encontrada no mercado. Encontrou-se as seguintes propriedades para a borracha utilizada: massa específica (γ) de 1,2 kg/l; diâmetro máximo (dmáx) de 4,8 mm; módulo de finura de 3,05. É um material leve e artificial, devido a sua massa específica aparente ser inferior a 2 g/cm³ Divisão da granulometria A análise granulométrica foi feita, conforme NBR NM 248/03 [9]. Separou-se a borracha em três porções de granulometrias diferentes: a) partículas de borracha retidas em todas as peneiras da série normal mais as passantes pela peneira #100 (0,15mm) (Figura 3); b) partículas de borracha passantes pela peneira #16 (1,2mm) (Figura 4); c) partículas de borracha retidas nas peneiras # 4 (4,8mm); # 8 (2,4mm) e #16 (1,2mm) (Figura 5).

5 Figura 3: Borracha com granulometria completa. Figura 4: Borracha com granulometria 1,2 mm

6 Figura 5: Borracha com granulometria > 1,2 mm. 3.2 Produção dos corpos-de-prova Para a produção de cada traço, foram utilizadas três betonadas de 22,8 litros, mantendo a mesma seqüência de materiais e de mistura. Antes de cada moldagem de corpo-de-prova [12], efetuou-se o ensaio de consistência pelo abatimento do tronco de cone Slump Test [7] Traço base A seqüência de produção do traço base foi a seguinte: a) lançada na betoneira, Brita 1 com um pouco da água de amassamento e misturou-se 30 s; b) ao parar a betoneira, adicionou-se cimento e misturou mais 30 s; c) adicionou 50 % da água de amassamento, mais todo o aditivo e misturou por 30 s; d) toda a areia adicionada e o restante da água aos poucos, deixando bater até formar uma mistura bastante homogênea; e) analisou-se a consistência do concreto e, ao ser aprovada, iniciou-se a determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone Traços com borracha

7 A seqüência de produção dos traços com borracha foi a mesma e será descrita a seguir: a) lançada na betoneira Brita 1, 50% da massa da borracha e ¼ da água total de amassamento, misturando por 30 s; b) ao parar a betoneira, adicionou-se cimento e conforme foi girando a betoneira por 30 s foi adicionando + 25% de borracha; c) adicionou-se então, aditivo + 50% da água de amassamento; d) depois de 30 s, toda a areia adicionada, misturou e foi completando com os 25% de borracha e 25% da água de amassamento restantes, até formar um aspecto homogêneo no concreto Considerações A consistência obtida para o traço base foi um valor muito alto de 216 mm, propositalmente, devido a experiências anteriores [6] terem obtido consistência muito seca. Para o mesmo fator água/cimento, as consistências dos traços com borracha variaram de 60 a 70 mm, ou seja, a borracha absorveu água da mistura. Os traços com borracha apresentaram inchamento volumétrico perceptível, em relação ao traço base (Figura 6). Figura 6: Inchamento volumétrico perceptível.

8 3.3 Ensaios Todos os ensaios foram realizados de acordo com as respectivas normas vigentes, após todo o processo de identificação, armazenamento e cura dos corpos-de-prova serem efetuados. Todos os corpos-de-prova a serem ensaiados receberam um capeamento em suas bases Determinação da resistência à compressão axial O ensaio de compressão axial [4] foi feito, para todos os traços, com dois corpos-de-prova cilíndricos de 15x30cm para serem ensaiados a 7 dias e dois corpos-de-prova cilíndricos de 15x30cm para serem ensaiados a 28 dias Resultados Na Figura 7 estão apresentadas as resistências a compressão dos diversos traços para as idades de 7 e 28 dias. 35 Compressão Axial 30 Tensão (MPa) dias 28 dias 5 0 Traço Base todas as granulometrias ganulometria < 1,2mm granulometria > 1,2mm Figura 7: Comparativo de resistência à compressão axial entre os diversos traços.

9 3.3.2 Determinação da Resistência à Tração na Flexão O ensaio de resistência à tração na flexão [6] foi feito, para todos os traços, com um corpo-deprova prismático de 15x15x50cm para 7 dias e 2 corpos-de-prova prismáticos de 15x15x50cm para 28 dias Resultados Na Figura 8 estão apresentadas as resistências a tração dos diversos traços para as idades de 7 e 28 dias. Tração na Flexão 7 dias 28 dias 4,5 4 3,5 Tensão (MPa) 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Traço Base granulometria completa granulometria < 1,2mm granulometria > 1,2mm

10 Figura 8: Comparação das resistências a tração na flexão entre os diversos traços Determinação do Módulo de Elasticidade O ensaio do módulo de elasticidade foi feito, para todos os traços, com dois corpos-de-prova cilíndricos de 15x30cm, obtendo a tensão real em cada corpo-de-prova e seus respectivos valores de módulo de elasticidade para 10% da carga de ruptura e para 80% da carga de ruptura Resultados A Figura 9 mostra os resultados do ensaio de módulo de elasticidade de cada traço com borracha em relação ao traço base. Módulo de Elasticidade Leitura L 0,1 Leitura L 0, Módulo de Elasticidade (GPa) Traço Base granulometria completa granulometria < 1,2mm granulometria > 1,2mm Figura 9: Módulo de elasticidade dos diversos traços com leituras de 10% e 80% da carga total de ruptura.

11 3.4 Análise dos resultados Na resistência à compressão axial notou-se um aumento de 54% em relação ao traço com 10% de borracha de granulometria > 1,2mm, que por sua vez, superou os outros traços de borracha em 10%. Na resistência à tração na flexão, o traço base superou em 32% todos os traços com adição de borracha. No módulo de elasticidade, o traço base superou em 80% todos os traços com adição de borracha. 4 CONCLUSÃO Quanto aos resultados, notou-se que o concreto sem adição de borracha apresentou melhores resultados tanto na resistência à compressão axial, como na resistência à tração na flexão e no módulo de elasticidade. Quanto ao custo, a borracha de pneu utilizada neste trabalho é um material barato. Dois sacos de 10 kg foram comprados a R$ 6,00. Em grande escala este preço pode ser reduzido à metade. Em contrapartida, deve-se prever que para se obter um concreto com resistências mais elevadas, necessita de um maior consumo de cimento. Como pesquisas futuras sugere-se que seja estudado o uso de borrachas trituradas de pneus não-servíveis, pois apresenta outra granulometria e fragmentos de aço, o que possivelmente melhoraria o desempenho do concreto. Por ser um material de custo baixo, serve de reciclagem de pneus velhos e não-servíveis. Pode também, ser aproveitado para outras finalidades, que exigem menos resistência a esforços como: defensas em estradas e pistas em cartódromo. 5 AGRADECIMENTOS Ao laboratório Tecconfuro Tecnologia do Concreto, que cederam os materiais e o espaço para essa pesquisa. À Eng. Olga Cristina Silva dos Reis e ao laboratorista Reginaldo Simonetto Schiapatti, que orientaram em todas as experiências. 6 REFERÊNCIAS

12 [1] Pitta, M. R. Dimensionamento de Pavimentos Rodoviários e Urbanos de Concreto pelo Método da PCA/1984. ET-97.2ed. ABCP, São Paulo, [2] Andrietta, A. J. Pneus em meio ambiente: um grande problema requer uma grande solução. Reciclar é Preciso, São Paulo, Disponível em: <http://www.reciclarepreciso.hpg.ig.com.br/recipneus.htm>. Acesso em: 23/05/2005. [3] CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução nº258, Brasília, 26 ago Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/index.cfm>. Acesso em: 20/05/05. [4] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739/1994 Concreto ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos, ABNT, Rio de Janeiro, [5] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. 1. NBR 8522/ Determinação do módulo de deformação estática e diagrama tensão - deformação, ABNT, Rio de Janeiro, [6] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR12142/ Concreto - Determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos, ABNT, Rio de Janeiro, [7] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67/1998 Consistência pelo abatimento do tronco de cone. ABNT, Rio de Janeiro, [8] Antunes, M.R. Verificação das Características Mecânicas do Concreto Quando Adicionado de Borracha de Pneu f. Trabalho de Graduação Interdisciplinar Universidade Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, [9] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248/2003 Determinação da composição granulométrica. ABNT, Rio de Janeiro, [10] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52/2003 Agregado miúdo determinação da massa específica e massa específica aparente. ABNT, Rio de Janeiro, [11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53/ agregado graúdo determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. ABNT, Rio de Janeiro, [12] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738/2003 moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos e prismáticos, ABNT, Rio de Janeiro, 2003.

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