APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DE PP (POLIPROPILENO) COMO AGREGADO PARA CONCRETO ESTRUTURAL NA CONSTRUÇÃO CIVIL

Transcrição

1 APROVEITAMENTO DE RESÍDUOS DE PP (POLIPROPILENO) COMO AGREGADO PARA CONCRETO ESTRUTURAL NA CONSTRUÇÃO CIVIL P. M. Correa¹; R. M. C. Santana¹; A.G. Graeff²; D. Guimarães² Departamento de Engenharia de Materiais¹ Departamento de Engenharia Civil² Universidade federal do Rio Grande do Sul UFRGS Avenida Bento Gonçalves 9500, Prédio 74, Sala 119 RESUMO Atualmente vem-se desenvolvendo novos materiais para a construção civil a partir do aproveitamento de resíduos, visando à redução do custo das habitações e a preservação do meio ambiente,. O emprego dos resíduos de polipropileno (PP) na construção civil contribui para a solução dos problemas ambientais, com isso o estudo foi direcionado para o desenvolvimento de um agregado leve, a ser usado na produção de concreto estrutural. O PP foi utilizado como substituto parcial da areia nos diferentes teores: 0%, 10%, 20% e 30% e posteriormente foram avaliadas as condições de trabalhabilidade e propriedades mecânicas do concreto. Os resultados do ensaio mecânico mostram que ocorreu uma redução de 18%, 27% e 35% da resistência à compressão axial para os teores 10%, 20% e 30% e o módulo de elasticidade uma redução de 11%, 15% e 19% respectivamente. A trabalhabilidade do concreto é afetada com a redução da água de amassamento devido à característica apolar do PP. Palavras-chave: concreto estrutural, plástico pós-consumo, polipropileno e propriedades mecânicas. INTRODUÇÃO O comércio de embalagens está completamente engajado ao aumento da economia, sendo que, quanto maior a fabricação de bens de consumo e produtos maiores é a necessidade de recipientes. A ampla fabricação de embalagens plásticas preocupa a sociedade devido ao crescente volume de utilização e as implicações ambientais inerentes ao seu descarte não racional pós-consumo, como no setor alimentício (1). Quanto maior o nível econômico da população maior é o uso de embalagens descartáveis e acumulo de polímeros no lixo, isso ocorre também devido ao estilo de vida devido a fortes mudanças de hábitos alimentares favorecendo um aumento da oferta de alimentos pré - preparados, necessitando de embalagens próprias para o 3155

2 uso. A tecnologia proporciona a utilização de polímeros para uma melhora na qualidade de vida, mas isso também resulta em grande problema com a grande quantidade de resíduos gerados e descartados inadequadamente. O polipropileno (PP) é uma das resinas termoplásticas mais consumidas no planeta, em 2013, o consumo mundial deste polímero foi de aproximadamente 55 milhões de ton. com previsão de aumento em 6% nos próximos seis anos (2). O PP é um polímero termoplástico com forte resistência química e baixa massa específica, além de não apresentar toxidade, resistência em atmosferas alcalinas e ácidas e apresenta boa tenacidade (3). Por outro lado, o setor da construção civil absorve em abundancia, matérias primas naturais de fontes não renováveis, gerando grande impacto no meio ambiente, como no caso da extração da areia. De acordo com um relatório da divisão de meio ambiente da ONU (Organização das Nações Unidas), foram removidos por meio de mineração 11 bilhões de toneladas de areia no mundo em 2010, apenas para o setor de construção civil. Na China, por exemplo, consome a cada ano um quarto da areia do planeta, Dubai já esgotou os recursos dos emirados (4) O concreto com agregados reciclados é uma alternativa para a redução da problemática do consumo abusivo da areia natural, aplicado em diversas áreas da construção civil. Com isso o presente trabalho tem como objetivo a substituição parcial da areia pelo PP, a fim de analisar a influencia da adição do polímero nas propriedades mecânicas do concreto estrutural. 2 MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais Para o desenvolvimento do trabalho foram utilizados os seguintes materiais: o PP pós-consumo provindas de embalagens de sorvete pós-consumo, onde estas foram limpas e moídas em um moinho de facas (Figura 1), brita do tipo zero, areia do tipo média, cimento do tipo Portland V e água sem tratamento precedente. 3156

3 a) b) Figura 1: Imagens do: a) Moinho de facas b) PP pós-consumo moído 2.2 Confecções dos Corpos de Prova As amostras de concreto foram preparadas com cimento Portland V, areia média, brita e PP moído. O traço calculado para o concreto de referência é um traço de fck de 60MPa, na proporção de cimento, areia e brita respectivamente de (1 : 0,92 : 2,05), com relação água cimento de 0,31. As substituições do PP pela areia em volume foram nas seguintes proporções: 10%, 20% e 30%. Todos os materiais foram misturados em uma betoneira onde na Tabela 1 é descrita a ordem e o tempo para a adição do material na betoneira para a obtenção da massa cimenticia. Tabela 1 Ordem de adição dos materiais e o tempo de mistura para a produção do concreto Ordem de adição Material Tempo (min) 1 Brita + 25% água 1 2 Cimento + 25% de água 1 3 Areia + PP +75% de água* 3 *Na referência não foi adicionado o polímero. Para os ensaios foram utilizados moldes cilíndricos de 10x20 cm (diâmetro x altura) onde foi passada desmoldante para promover uma fácil desmoldagem conforme a norma NBR 5738, para uma melhor homogeneização do concreto fresco, estes foram colocados sobre uma mesa vibratória. Os corpos de prova foram desmoldados após 24h e foram colocadas na câmara úmida à temperatura de 23 C e umidade relativa de 95% por 28 dias para sua cura. 3157

4 Para o ensaio de compressão axial os corpos-de-prova estes foram retificados (Figura 2) com para garantir a planicidade e não interferir nos resultados do ensaio Figura 2: Imagem da retificação do corpo de prova 2.3 Caracterização Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone O método visa definir a consistência do concreto fresco com base no seu assentamento, podendo ser realizado em laboratório ou obra (Figura 3). Este ensaio é realizado conforme a norma NBRNM67 (1998). Figura 3: Imagem do teste abatimento do tronco de cone Ensaio de compressão O ensaio de compressão axial foi realizado em uma prensa hidráulica (Figura 4), onde todos os corpos foram ensaiados após 28 dias de cura em câmara úmida, sendo em total, três corpos de prova da amostra de referência e do concreto com adição de PP. O carregamento do ensaio deve ser aplicado de forma continua com a 3158

5 velocidade de carregamento (0,45 MPa/s), a velocidade deve se mantida constante durante o ensaio, conforme especificado pela norma NBR 5739 (ABNT, 2007). Figura 4: Imagem do Ensaio de compressão axial da amostra de concreto Ensaio de módulo de elasticidade estático O ensaio de determinação do módulo de elasticidade do concreto com adições foi realizado conforme a NBR 8522 (ABNT, 2008). O ensaio foi realizado considerando a aplicação de carga até 30% da resistência última, com uma velocidade de carga controlada de 0,45 MPa/s, no qual se afere os deslocamentos verticais dos corpos de prova com auxilio de LVDTs (Transformador diferencial variável linear), representado na Figura 5. Figura 5: Imagem do Ensaio de módulo de elasticidade da amostra de concreto 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Trabalhabilidade do concreto 3159

6 Em todos os traços, foi analisada a trabalhabilidade pelo abatimento do tronco de cone das amostras de concreto em função do teor de PP incorporado. Os resultados são mostrados na Figura 6. Figura 6: Trabalhabilidade das amostras de concreto em função do teor de PP incorporado. Observa-se que as amostras de concreto com a adição do PP apresentou o abatimento maior do que o limite estabelecido de 10 ± 2 cm. Não foi adicionado aditivo superplastificante na mistura a fim de verificar a influência do PP na trabalhabilidade do concreto. O aumento da trabalhabilidade do concreto aumenta com o aumento do teor de PP, e isso ocorre devido à menor absorção de água do agregado reciclado, em nenhum dos traços foi observada exsudação do concreto. Trabalhos no qual adicionam agregados reciclados observam um aumento da trabalhabilidade, pois o PP é hidrofóbico repelindo a água da mistura, aumentando assim a trabalhabilidade e esse aumento é mais visível para os teores maiores de PP (5;6). 3.2 Influencia do PP na resistência à compressão axial do concreto Na Figura 7 apresentam-se os resultados do ensaio de compressão axial aos 28 dias de cura para os seguintes traços estudados. Observa-se uma redução da resistência para todos os teores, quando comparado ao concreto convencional, e isso ocorre por conta que estas partículas de PP apresentam baixa adesão a massa cimenticia. Alguns trabalhos onde incorporaram o PP ao concreto observaram a 3160

7 redução da tensão máxima de ruptura, devido ao aumento de vazios gerado pela introdução do polímero na composição (6;7). Figura 7: Resistência a compressão axial das amostras de concreto em função do teor de PP incorporado. A fraca adesão destas particulas polimericas na massa cimenticia, conforme a pesquisa na literatura, favorece para a formação de vazios que consequentemente reduz a resistência a compressão axial do concreto, essa redução é proporcional ao aumento do teor de PP (6). 3.2 Influencia do PP na módulo de elasticidade do concreto Na Figura 8 apresentam-se os resultados do módulo estático de elasticidade dos traços de concretos analisados nesta pesquisa. Observa-se uma pequena redução do módulo elástico do concreto com o aumento do teor de PP. 3161

8 Figura 8: Módulo de elasticidade das amostras de concreto em função do teor de PP incorporado. A variação do módulo elástico do traço de referência para a amostra com o teor de PP de 30% é de aproximadamente 14%, considerando o grande volume de inserção do PP, a redução é pequena. A baixa influencia da incorporação deste polímero na rigidez do concreto, é devido ao módulo de elasticidade de este ser semelhante ao da areia (1,03 GPa e 1GPa) respectivamente, com isso os módulos resultantes das amostras de concreto são similares. (6,7). Conclusões No estado fresco, o concreto com PP apresentou uma trabalhabilidade inferior à referência, devido à característica hidrofóbica do polímero. A resistência à compressão axial também foi influenciada pela incorporação do polímero, apresentando uma redução de na resistência, isso ocorre devido à falta de adesão do PP na massa cimenticia, por causa da sua característica apolar, favorecendo assim o aumento de vazios devido a pobre adesão do mesmo ao concreto. Em relação à rigidez do concreto, esta propriedade não foi intimamente afetada devido ao módulo de elasticidade do polipropileno se assemelhar ao da areia. Agradecimentos Os autores agradecem ao apoio financeiro do CNPQ e UFRGS, assim como ao laboratório LEME (Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais). REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1) FORLIN, J.F; FARIA J.A., Considerações Sobre a Reciclagem de Embalagens Plásticas. Polímeros, vol.12; nº.1, São Carlos, ) MARKET STUDY: Polypropylene (3rd edition), Ceresana, ) CANEVAROLO, JR. S. V., Ciência dos Polímeros Um Texto Básico para Tecnólogos, ) NEXO: Disponível em: < em 22 de agosto de

9 5) POON, C. S. e CHAN, D.The use of recycled aggregate in concrete in Hong Kong.In: Resources Conservation andrecycling, v. 50, n. 3, p , ) CORREA, P. M. Estudo Comparativo da Influência da Adição de PET e PP Pós-consumo na Produção do Concreto Estrutural p. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Programa em Pós- Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, ) NEVILLE A. M. Propriedades do concreto, Bookman, 2015.NBR 7223: concreto determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, NBR 5739: concreto ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, NBR 8522: concreto determinação dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação e de curva tensão-deformação. Rio de Janeiro, NBR 5738: concreto Procedimento para moldagem e cura de corposde-prova: Rio de Janeiro, 2015; INFLUENCE OF THE ADDITION OF POST-CONSUMER PET IN PROPERTIES OF CERAMIC COMPOSITE ABSTRACT Nowadays new materials for the civil construction are being developed from the use of waste, aiming at reducing the cost of housing and preservation of the environment. The use of polypropylene (PP) waste in civil construction contributes to the solution of environmental problems, with this the study was directed to the development of a light aggregate, to be used in the production of structural concrete. The PP was used as partial substitute of the sand in the different contents: 0%, 10%, 20% and 30% and later were evaluated the conditions of workability and mechanical properties of the concrete. The results of the mechanical test show that a reduction of 18%, 27% and 35% of the axial compressive strength was observed for the contents 10%, 20% and 30% and the modulus of elasticity was reduced by 11%, 15% and 19 % respectively. The workability of the concrete is affected by the reduction of the kneading water due to the apolar characteristic of the PP.Keywords: structural concrete, post-consumer plastic, polypropylene and mechanical properties. 3163

10 Keywords: structural concrete, post-consumer plastic, polypropylene and mechanical properties. 3164