ESTUDO DA RECICLAGEM DO RESÍDUO DA CONSTRUÇÃO CIVIL PARA USO EM ESTACA DE COMPACTAÇÃO

Transcrição

1 ESTUDO DA RECICLAGEM DO RESÍDUO DA CONSTRUÇÃO CIVIL PARA USO EM ESTACA DE COMPACTAÇÃO Ronaldo Alves de Medeiros Junior Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco (POLI/UPE), Recife, Brasil, Stela Paulino Fucale Escola Politécnica de Pernambuco Universidade de Pernambuco (POLI/UPE), Recife, Brasil, RESUMO: A indústria da construção civil é uma das maiores consumidoras de matérias-primas naturais, e o seu volume de resíduos descartado atualmente no Brasil é consideravelmente grande. Dentro deste contexto, esta pesquisa visa analisar a viabilidade técnica do uso de agregado reciclado de Resíduo da Construção Civil (RCC) para produção de argamassa a ser utilizada como material de composição de estacas de compactação para melhoramento de solos em obras de fundação, por meio de ensaios laboratoriais de caracterização e de resistência à compressão simples, com amostras de RCC e com amostra de agregado miúdo natural (pó-de-pedra). Os resultados obtidos indicaram que os Resíduos da Construção Civil apresentaram comportamento e características semelhantes ao do material tomado como de referência, pó-de-pedra, justificando o seu uso na aplicação proposta. PALAVRAS-CHAVE: Resíduos da Construção Civil, Agregado Reciclado, Estacas de Compactação. 1 INTRODUÇÃO Em todo o mundo é perceptível o aumento do mercado da reciclagem no setor da construção civil. Produtos que passariam a ser depositados em aterros, ou muitas vezes, lançados clandestinamente em terrenos abandonados e nas margens dos rios passaram a ser estudados com intuito de viabilizar sua reutilização. O principal motivo da preocupação da reciclagem dos Resíduos da Construção Civil (RCC) é devido ao fato da indústria da construção civil ser uma das maiores consumidoras de matérias-primas naturais, produzindo resíduos em alta escala, que provocam diversos impactos ambientais. O alto crescimento da população requer uma grande quantidade de obras, que por sua vez geram elevados índices de resíduos. Esses resíduos são provenientes de construções, reparos, reformas, e demolições de estruturas e estradas. No decorrer do processo construtivo, o alto índice de desperdício de matéria-prima do setor da construção civil é uma das principais causas da geração de resíduos. Apesar de nem toda perda se transformar efetivamente em resíduo, pois uma parte permanece na própria obra, de acordo com Zordan (2007), a quantidade de entulho gerado corresponde, em média, a 50% do material desperdiçado. A falta de um correto gerenciamento dos RCC causam diversos problemas, como enchentes, deterioração da paisagem, contaminação do solo, diminuição de matériaprima, e proliferação de vetores nocivos à saúde. Segundo Schneider (2003), a deposição irregular decorre de uma lógica econômica que, para reduzir custos de produção, externaliza os custos de transportes e destinação dos RCC à toda a comunidade, pelo uso dos espaços comuns como vazadouros. Carneiro (2005) comenta que a grande produção de RCC ocasiona em problemas que vão desde o momento da sua geração, quando

2 em virtude do desperdício, há um acréscimo na quantidade de materiais utilizados e conseqüentemente de recursos retirados da natureza, até o momento da sua disposição final, já que na maior parte das vezes esses resíduos não são dispostos de maneira adequada, resultando no surgimento e agravamento de problemas urbanos. A reciclagem dos resíduos diretamente no canteiro de obra é uma alternativa experimentada hoje no Brasil. Tal solução é feita de forma rápida e econômica pois se eliminam os gastos com os transportes dos resíduos. No entanto, é fundamental que a construtora possua um britador, ou outro equipamento que possua cumprir essa função, para produzir os agregados a serem aplicados, em geral, em contra-piso e no revestimento de paredes dos banheiros, cozinhas e áreas de serviço. 1.1 Resolução CONAMA O Conselho Nacional do Meio Ambiente CONAMA, através da resolução Nº 307 de 5 de julho de 2002, estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão de resíduos da construção civil. A resolução define gerenciamento de resíduos como sendo o sistema de gestão que visa reduzir, reutilizar ou reciclar resíduo, incluindo planejamento, responsabilidades, práticas, procedimentos e recursos para desenvolver e implementar as ações necessárias ao cumprimento das etapas previstas em programas e planos, e é a partir dessa definição que as empresas construtoras devem basear-se para uma menor geração de resíduo e um menor dano ao meio ambiente. A Resolução Nº 307 do CONAMA foi embasada em experiências já realizadas com sucesso na reciclagem de RCC em vários municípios brasileiros como também em outros países, no entanto, uma forte dificuldade encontrada pela resolução diz respeito aos geradores, muitas vezes insatisfeitos, pois passaram a adquirir uma nova condição de responsabilidade pelos resíduos que geram (SARDÁ, 2003). 1.2 Agregados Reciclados A demanda por agregados, tais como brita, areia e outros, é elevada no mundo inteiro. Esses materiais são bastante utilizados pela indústria da construção civil, setor esse fundamental para a maioria dos países desenvolvidos ou em desenvolvimento. Sendo assim, a reciclagem dos RCC para utilização como agregado reciclado é, sem dúvida, uma alternativa muito interessante. Como a maioria dos materiais que compõem o RCC são de alto valor agregado, a transformação de uma fonte de despesas em uma fonte de faturamento faz a utilização dos agregados reciclados ganhar força. O ganho ambiental decorrido pela substituição de agregados naturais por agregados reciclados é imensurável. Para a possibilitação da ocorrência acima citada, pesquisas são estimuladas em muitas universidades com o objetivo de utilizar os RCC reciclados. Há na literatura trabalhos que verificam a utilização dos resíduos da construção civil para produção de blocos e artefatos de concreto; usos em pavimentações; sistemas de drenagem e muro de peso em obra de contenção, dentre outras. 1.3 Melhoramento de Solos Através de Estacas de Compactação A implantação do procedimento de melhoramento de camada superficial do solo com estacas de compactação é prática corrente nas obras de fundações na cidade de Recife, desde a década de 70, com a finalidade de viabilizar o uso de fundações superficiais, e reduzir de forma significativa os custos da fundação, uma vez que a execução dessa técnica possibilita elevar a resistência do solo e reduzir o nível de deformabilidade dos mesmos (GUSMÃO FILHO et al., 1998). O Objetivo de melhorar a camada superficial é assegurar estabilidade à fundação e evitar recalques excessivos que possam trazer danos à obra. Dentre os tipos de estacas de compactação mais comuns destaca-se: estacas constituídas de areia e brita; estacas de cimento e areia; e estacas de cimento, areia e brita. O material

3 normalmente utilizado na composição dessas estacas, o qual provém de matéria-prima natural, é uma mistura de areia ou pó-de-pedra lavado. A presente pesquisa realiza um estudo da viabilidade técnica do uso de agregado reciclado de RCC em substituição ao agregado miúdo natural (pó-de-pedra) utilizado na produção de estacas de compactação para melhoramento de solos. 2 PROGRAMA EXPERIMENTAL 2.1 Coleta das Amostras A amostra de RCC foi escolhida de uma obra de elevação vertical de uma construtora da cidade de Recife-PE. No momento da coleta da amostra, a obra estava na fase de alvenaria (Figura 1). Figura 2. Material miúdo natural (pó-de-pedra) coletado. Após a coleta, as amostras foram armazenadas em bombonas e encaminhadas para o Laboratório de Mecânica dos Solos da Escola Politécnica de Pernambuco (POLI/UPE). 2.2 Beneficiamento do RCC A amostra de RCC foi submetida a um processo de beneficiamento para poder ser utilizada nos ensaios laboratoriais que se seguem. O material passou por um britador de mandíbula, o que possibilitou a redução do tamanho das partículas da amostra de RCC para uma dimensão máxima de 4,8mm. 2.3 Ensaios de Caracterização Figura 1. Amostra de RCC de fase de alvenaria. A participação dessa obra no Sistema de Gerenciamento de Resíduos (SGR), inserido no projeto Entulho Limpo (SINDUSCON/UPE), sob a coordenação do grupo de pesquisa AMBITEC da Escola Politécnica de Pernambuco, foi de grande importância para seleção da mesma, uma vez que no próprio canteiro da obra já era realizada uma separação preliminar dos resíduos reciclados como agregados, dos demais resíduos gerados. O pó-de-pedra foi coletado em uma obra que se encontrava executando o procedimento de melhoramento de solo através de estaca de compactação de areia e brita (Figura 2). Em decorrência da inexistência de normas técnicas específicas para a realização de ensaios de laboratório com RCC, utilizou-se para as amostras investigadas, a fim de haver padronização, as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e do Departamento Nacional de Estradas e Rodagens (DNER) para Mecânica dos Solos Ensaio de Granulometria O ensaio de granulometria foi realizado de acordo com a norma da ABNT NBR 7181/84 (Análise Granulométrica).

4 2.3.2 Ensaio de Densidade Real O ensaio de densidade real foi baseado na norma do DNER/ME 093/94 (Solo Determinação da Densidade Real Método de Ensaio), utilizando-se, no entanto, uma bomba de vácuo para retirada do ar existente entre os vazios das amostras, ao invés de aquecer o conjunto, como é determinada na norma Ensaio de Limites de Consistência Com a finalidade de aprofundar o conhecimento da forma dos grãos das amostras investigadas, foram realizados os ensaios de Limite de Liquidez, Limite de Plasticidade e Limite de Contração. O ensaio de limite de liquidez foi realizado de acordo com a norma da ABNT NBR 6459/84 (Solo- Determinação do Limite de Liquidez). O ensaio de limite de plasticidade foi realizado segundo a norma da ABNT NBR 7180/84 (Solo Determinação do Limite de Plasticidade). O ensaio de limite de contração foi executado conforme estabelece a norma da ABNT NBR 7183/82 (Solo Determinação do Limite de Contração). 2.4 Ensaio de Resistência à Compressão Simples Em campo, na execução das estacas de compactação para melhoramento de solos, as estacas compostas de cimento, pó-de-pedra e brita são chamadas de estacas argamassadas. Porém, apesar do nome adotado, essas estacas são compostas de um concreto simples, uma vez que em sua composição há cimento, agregado miúdo e agregado graúdo. Sendo assim, o ensaio de compressão simples foi realizado com o objetivo de determinar a resistência mecânica do concreto feito com resíduo da fase de alvenaria em substituição ao agregado miúdo natural, e do concreto convencional com o pó-de-pedra como agregado miúdo. Foram moldados 6 corpos-de-prova (CP s) de cada amostra estudada, sendo rompidos 2 CP s em cada dia de cura escolhido, possibilitando assim a elaboração de uma média aritmética entre esses dois valores de tensão de ruptura obtidos. Os corpos-de-prova foram rompidos com 7, 14 e 28 dias de cura. Foram utilizados no experimento o cimento Portland CP II-Z-32 e brita 25mm. Os moldes cilíndricos utilizados para moldagem dos CP s possuíam 15cm de diâmetro e 30cm de altura. O traço, em volume, usualmente utilizado na execução das estacas de compactação de cimento, pó-de-pedra e brita é o 1: 8: 4 (cimento : pó-de-pedra ou areia : brita) com um fator água cimento igual a 0,3. Portanto, foi adotado neste estudo o traço 1: 8: 4 para a elaboração do concreto convencional e um fator água cimento de 0,6, uma vez que o fator a/c 0,3 proporcionou um concreto sem nenhuma trabalhabilidade, ou seja, não foi possível moldar os corpos-de-prova através do procedimento descrito a seguir com fator a/c 0,3. Vale ressaltar que em campo, na execução dessas estacas de compactação, muitas vezes não é feito o controle da quantidade de água adicionada, modificando assim o fator água cimento. O fator a/c 0,6 permitiu a moldagem dos corpos-de-prova com o processo de compactação com o auxílio de um soquete de 5Kg caindo em queda livre de uma altura de 55cm, uma vez que o concreto apresentou característica bastante seca com Slump 0 (zero). Esse processo é utilizado em empresa de moldagem e ruptura de concreto seco na cidade de Recife-PE. Para a elaboração do concreto com amostra de RCC substituindo o agregado miúdo natural (pó-de-pedra), em função dos resíduos estudados apresentar em sua composição materiais como tijolo e cerâmica, provocou uma absorção de água pelo agregado miúdo do concreto muito maior do que a absorção proveniente do pó-de-pedra do concreto convencional. Sendo assim, a relação a/c foi modificada de 0,6 para 1,17, com o objetivo de mater o traço 1 : 8 : 4 e o Slump 0 (zero). O processo de moldagem desses corpos-de-prova foi o mesmo do concreto convencional. Para moldar os corpos-de-prova, dividiu-se visualmente o molde em cinco camadas

5 aproximadamente igual e preencheu-se essas camadas, uma por uma, com o concreto rodado, compactando cada camada com 30 golpes de um soquete anteriormente especificado, totalizando 150 golpes para cada corpo-deprova moldado. Os golpes do soquete foram aplicados perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada camada. Para compactar a quinta camada, foi necessário colocar um cilindro complementar nos moldes possibilitando uma melhor compactação e uma menor perda de material. Terminado o procedimento, os CP s permaneceram por 24hs sob uma manta úmida para adquirir resistência sem perder água. Passadas às 24hs, os corpos-de-prova foram desmoldados e encaminhados para uma câmara úmida, onde ficaram em cura até os dias de ruptura. Dentro da câmara úmida, com o auxílio de um pequeno chuveiro que despejava água automaticamente em intervalos de tempo, a temperatura foi mantida em 27º Celsius e a umidade em 96%. Os corpos-de-prova foram capeados e rompidos por uma prensa de compressão com acionamento elétrico e capacidade máxima de 100 ton (Figura 3). 3 RESULTADOS 3.1 Ensaios de Caracterização Ensaio de Granulometria A realização do ensaio de granulometria possibilitou conhecer a variação dos tamanhos dos grãos das amostras. A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para a amostra de pó-depedra e do RCC estudado. Tabela 1. Resultados do ensaio de granulometria. Amostra Pedregulho Areia Silte Argila Pó-de-Pedra 0% 86% 10% 4% RCC 0% 94% 3% 3% A análise das Tabelas 1 possibilitou verificar que a amostra de RCC e a amostra de agregado natural são compostas, predominantemente, por materiais classificados como areia, possuindo, no entanto, uma pequena proporção correspondente a silte e argila. A observação das Tabelas 1 permite concluir que as amostras estudadas não apresentaram presença de pedregulho. Essa ocorrência é justificada devido ao beneficiamento do RCC ter garantido o tamanho das partículas inferiores a 4,8mm Ensaio de Densidade Real A Tabela 2 apresenta os resultados do ensaio de densidade real realizado com amostra de RCC e com a amostra de pó-de-pedra. Tabela 2. Resultados do ensaio de densidade real. Amostra Densidade Real Figura 3. Ruptura do corpo-de-prova. Pó-de-Pedra 2,765 RCC 2,644 Os valores da densidade real encontrados para as duas amostras estudadas são valores típicos de materiais arenosos. A densidade real do RCC apresentou um valor 4,37% menor que o valor da densidade real do RCC (Tabela 2).

6 3.1.3 Ensaio de Limites de Consistência Por serem caracterizados como materiais arenosos, como constatado nos ensaios anteriores, a amostra de RCC e a amostra de póde-pedra não apresentaram LL, LP e LC. 3.2 Ensaio de Resistência à Compressão Simples A execução do ensaio de resistência à compressão simples com a amostra de RCC de fase de alvenaria e amostra de agregado natural (pó-de-pedra) permitiu conhecer a tensão de ruptura das amostras para 7, 14 e 28 dias de cura. A Figura 4 apresenta o gráfico Tensão de Ruptura X Dias de Cura para os corpos-deprova moldados com RCC e com agregado natural. Tensão de Ruptura (Mpa) Compressão Simples Dias de Cura Pó-de-Pedra Figura 4. Resultados do ensaio de resistência à compressão simples. De acordo com a Figura 4, verifica-se ao longo dos dias de cura que os valores da resistência à compressão simples, obtidos pela amostra de pó-de-pedra foram próximos aos valores encontrados para a amostra de RCC. Entretanto, é importante destacar que o concreto rodado com Resíduo da Constração Civil possuiu praticamente o dobro de água que o concreto rodado com agregado miúdo convencional. Uma vez que a quantidade de água no concreto influencia na resistência à compressão simples dos corpos-de-prova, de modo que quanto maior a quantidade de água menor a resistência do concreto, os valores das tensões de ruptura atingidos pelo concreto com RCC foram bastante significativos. RCC O máximo valor da resistência à compressão simples atingido pelo pó-de-pedra foi de 7,70MPa, enquanto o valor atingido pela amostra de agregado reciclado de fase de alvenaria foi de 7,33MPa. 4 CONCLUSÃO A realização deste trabalho permitiu afirmar que a amostra de resíduo da construção estudada e a amostra de pó-de-pedra apresentam características predominantes de material arenoso, não apresentando valores de LL, LP e LC. As características arenosas das amostras também foram verificadas no ensaio de granulometria e no ensaio de densidade real. O ensaio de resistência à compressão executado na amostra de RCC e na amostra de pó-de-pedra apontou que o concreto rodado com agregado reciclado obteve uma resistência a compressão simples similar a resistência à compressão simples atingida pelo concreto rodado com pó-de-pedra. Contudo, o concreto com RCC teve que ter sua relação a/c modificado de 0,6 (concreto com pó-de-pedra) para 1,17 devido a alta absorção de água apresentada pelo resíduo da construção. Sendo assim, para não modificar o traço préestabelecido 1 : 8 : 4, foi necessária essa modificação na relação água cimento do concreto com agregado reciclado. Foi verificado que a alta absorção de água do concreto com agregado reciclado foi devido a presença de materiais como tijolo e cerâmica. Diante todo exposto, conclui-se que a amostra de resíduo da construção civil se comportou de forma satisfatória nos ensaios realizados, apresentando comportamento e características semelhantes ao do material tomado como de referência, pó-de-pedra, justificando o seu uso na aplicação proposta. AGRADECIMENTOS Agradeço à FACEPE e ao CNPQ pelo auxílio financeiro fornecido durante a realização desta pesquisa e ao Grupo de Pesquisa AMBITEC da

7 Escola Politécnica de Pernambuco (POLI/UPE) pelo apoio no desenvolvimento da mesma. REFERÊNCIAS 7183 (1982). Solo Determinação do Limite de Contração Procedimento. Rio de Janeiro (1984). Solo Análise Granulométrica Procedimento. Rio de Janeiro (1984). Solo Determinação do Limite de Liquidez Procedimento. Rio de Janeiro (1984). Solo Determinação do Limite de Plasticidade Procedimento. Rio de Janeiro. Carneiro, F. P. (2005) Diagnósticos e Ações da Atual Situação dos Resíduos de Construção e Demolição na Cidade do Recife. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Urbana, Universidade Federal da Paraíba, João Pessoa, 131p. DNER Departamento Nacional de Estradas e Rodagens. ME 093 (1994), Solo Determinação da Densidade Real Método de Ensaio. Gusmão Filho, J. A. (1998) Fundações do Conhecimento Geológico à Prática da Engenharia. Editora Universitária, UFPE, Recife, 345p. Sardá, M. C. (2003) Diagnóstico do Resíduo da Construção Civil Gerado no Município de Blumenal- SC Potencialidade de Uso em Obras Públicas. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil - PPGEC, Universidade Federal da Santa Catarina, Florianópolis, 118p. Schneider, D. M. (2003) Deposições Irregulares de Resíduos da Construção Civil na Cidade de São Paulo. Dissertação de Mestrado, Programa de Pós- Graduação em Saúde Pública da Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo, Universidade de São Paulo, São Paulo, 130p. Zordan, S. E. Entulho da Indústria da Construção Civil. Fichas Técnicas. Disponível em: Acesso em: 15 de Março de 2009.