CONCRETO COM FIBRAS DE BORRACHA RECICLADA DE PNEUS

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1 CONCRETO COM FIBRAS DE BORRACHA RECICLADA DE PNEUS Alina S. Carvalho, Anderson H. Barbosa, Jailma M. M. Granja, Ricardo F. Ferraz, Rita de Cássia L. e Silva Universidade Federal do Vale do São Francisco, Campus Juazeiro/BA, CEP , Tel.: , anderhb80@gmail.com RESUMO A reutilização de pneus como material em compostos cimentícios tem sido alvo de pesquisas com foco na minimização de impactos ambientais. Este trabalho apresenta a avaliação da inserção de fibras de borracha reciclada de pneus em concretos. Foram realizados ensaios mecânicos de resistência à: compressão, tração por compressão diametral e tração na flexão. Para este estudo foram considerados dois tamanhos distintos de partículas de resíduo de borracha de pneu, tomando-se como porcentagem da massa de cimento de 1% a 5%. Os resultados foram comparados a uma amostra de referência, sem a inserção de fibras. Nos percentuais de 1% e 2%, de uma maneira geral pode-se observar ganhos nos ensaios de tração sem variação significativa na resistência à compressão, mostrando viabilidade de aplicação para concretos de baixa resistência. Palavras-chave: fibras de borracha, pneus, concreto. INTRODUÇÃO O objetivo dessa pesquisa é avaliar a inserção de resíduo de borracha de pneu recauchutado como fibra ao concreto, observando as alterações nas propriedades mecânicas do composto. Entre os resíduos sólidos produzidos pela população os pneus, considerados resíduos especiais, começam a ocupar papel de destaque na discussão dos impactos sanitários e ambientais (17). Atualmente os aterros sanitários não os recebem inteiros, pois tais resíduos por serem manufaturados com o objetivo de ter vida longa e superar os constantes impactos, tornam-se estruturas difíceis de serem eliminadas. Quando são compactados inteiros, os pneus tendem a voltar à sua forma original e retornam à superfície, causando movimentações no solo. Dificuldades também são encontradas para o seu armazenamento, onde grandes espaços são ocupados, espaços estes preciosos nas grandes cidades. Para serem aterrados, os pneus devem ser desintegrados, o que incide no custo dessa operação e, embora minimize o volume ocupado, não resolve a questão da ocupação 2793

2 do espaço, pois a quantidade de pneus inservíveis gerados, nos centros urbanos, na atualidade, é muito grande. No Brasil, as resoluções 258 (10), 301 (11) e 416 (12) do Conselho Nacional do Meio Ambiente obrigam os fabricantes de pneus a providenciar a correta destinação de pneus inservíveis (aqueles que não têm mais condições de serem utilizados para circulação ou reforma). Alguns dados quantitativos sobre o destino dos pneus inservíveis são disponibilizados pelo Compromisso Empresarial para Reciclagem (18), e indicam que, no Brasil, 39% das 386 mil toneladas de pneus inservíveis geradas pelo país foram destinadas a fornos de clínquer das empresas produtoras de cimento no período de 1999 a 2004, resultando numa média anual de 25 mil toneladas. Os pneus inservíveis quando descartados em pilhas, tornam-se locais ideais como criadouro de insetos, diversos vetores de transmissão de doenças, entre eles o Aedes aegypti, mosquito transmissor da dengue, doença que se encontra largamente disseminada no Brasil (17). No Brasil, uma das formas mais comuns de reaproveitamento dos pneus inservíveis é como combustível alternativo para as indústrias de cimento. Outros usos dos pneus são na fabricação de solados de sapatos, borrachas de vedação, dutos pluviais, pisos para quadras poliesportivas, pisos industriais, além de tapetes para automóveis. Recentemente, surgiram estudos para utilização dos pneus inservíveis como componentes para a fabricação de manta asfáltica e asfalto-borracha, processo que tem sido acompanhado e aprovado pela indústria de pneumáticos (8). Além disso, segundo (14), fibras de polipropileno e de náilon são utilizadas para o controle da fissuração plástica em pavimentos. Atuando no sentido de minimizar o risco de fissuração plástica, em virtude da sua taxa de deformação, que é semelhante a fibra do pneu. O processo de reforma dos pneus pode ser repetido uma única vez para pneus de automóveis de passeio, e até três vezes para caminhões de carga (18). Assim, outro importante ator nesta cadeia são as empresas de transporte de pessoas e de cargas. Em alguns casos estas empresas possuem unidades reformadoras internamente. Portanto, o pneu só retorna à sua cadeia através da reutilização pela reforma. E este é um retorno limitado, o que significa que este material não é passível de refazer o ciclo, portanto reciclar. 2794

3 Uma das alternativas para a reciclagem da borracha do pneu, esgotadas as possibilidades de recauchutagem, é a sua utilização em compostos cimentícios, por ser um material capaz de absorver impactos, podendo contribuir na melhoria de suas propriedades mecânicas. Ao adicionar qualquer tipo de fibra ao concreto simples, ocorre uma alteração nas condições de consistência do concreto e, consequentemente, uma redução na sua trabalhabilidade. Isto se deve principalmente ao fato de, ao se adicionar fibras ao concreto, está se adicionando uma grande área superficial que demanda água de molhagem e, além disso, a presença das fibras aumenta a resistência mecânica nos processos de mistura dos materiais e vibração do concreto, que depende da geometria e da rigidez das fibras. A perda na resistência mecânica em concretos com adição de borracha é menor quanto à tração na flexão e maior quanto à compressão (16), chegando a uma redução de 36% na resistência à compressão e 15% na resistência à tração na flexão. A aplicação de resíduos de borracha em substituição em relação à massa de cimento influencia no aumento na resistência à tração na flexão da ordem de 40% e redução da ordem de 34% da resistência à compressão (9). Apesar dos resultados de alguns trabalhos apontarem para a perda acentuada de resistência à compressão, principal propriedade do concreto, propriedades alternativas como a resistência à tração são melhoradas, o que propicia a aplicação dos concretos produzidos em elementos de piso, por exemplo, onde a capacidade de resistir à tração é de extrema importância. MATERIAIS E MÉTODOS Coleta e separação do resíduo O material utilizado nesta pesquisa foi coletado junto à empresa Tyresoles Reformadora de Pneus, localizada em Juazeiro, oriundo da recauchutagem de pneus usados. Na Figura 1 são destacados os tamanhos das fibras utilizadas nesta pesquisa. 2795

4 Caracterização dos materiais Figura 1 Tamanho das fibras utilizadas na pesquisa. A análise granulométrica foi realizada no laboratório de materiais de construção da UNIVASF, seguindo a NBR NM 248:2003 (4). A granulometria do resíduo de borracha foi preestabelecida, sendo esta fixada nas peneiras de 4,75 mm e 2,36 mm. Para os agregados graúdo e miúdo foram utilizados granulometrias de 12,5 mm e 1,18 mm, respectivamente. Foram realizados testes de massa específica para os agregados e para o resíduo de borracha. Para os agregados encontrou-se, segundos a NBR NM 53:2009 (2) e NBR 52:2009 (3), respectivamente, 2,68 g/cm³ para agregado graúdo e 2,64 g/cm³ para agregado miúdo. Para a realização dos testes de massa específica do resíduo de pneu utilizou-se três métodos, isso ocorreu porque encontrou-se na literatura valores bastantes diferentes como 0,57 g/cm³ (15) e 1,09 g/cm³ (13), assim, ter-se-ia um resultado mais preciso e confiável. Foram realizados testes no frasco de Chapman, na proveta e no picnômetro, encontrando-se 1,11 g/cm³, 1,07 g/cm³ e 0,93 g/cm³, respectivamente. Para os testes do frasco de Chapman e proveta o líquido utilizado foi o álcool, pois a borracha flutua na água, o que impossibilitaria a leitura do resultado no menisco. Dosagem e moldagem dos corpos de prova Caracterizados os materiais, por meio do método da ABCP, foram dosados os concretos com a inserção das fibras nos percentuais de 1%, 2%, 3%, 4% e 5% em relação a massa de cimento. O traço padrão utilizado para produção dos concretos foi 1:1,97:2,47:0,58 (cimento:areia:brita:água), todos os concretos foram produzidos com esse mesmo traço, mudando apenas a quantidade de fibras e diâmetro da borracha. 2796

5 O nível de resistência à compressão requerido na dosagem dos concretos foi de 25 MPa e o cimento utilizado foi o CP V da marca Mizu. O concreto foi produzido de forma convencional acrescentando-se as fibras de borracha aos poucos à mistura. Após a produção do concreto realizou-se o slump test (1), efetuando-se também o ajuste da quantidade de água para que o resultado ficasse entre 7 e 11 cm (9 +/- 2 cm). Para a caracterização do concreto no estado endurecido foram utilizadas as normas NBR 5739:2007 (5) para resistência à compressão, NBR 7222:2011 (6) para resistência à tração por compressão diametral e NBR 12142:2010 (7) para resistência à tração na flexão. RESULTADOS E DISCUSSÃO Nas Tabelas 1, 2 e 3 podem ser observados os resultados das avaliações de resistência à compressão, resistência à tração na flexão e a resistência à tração por compressão diametral, respectivamente. Tabela 1 Valores médios do ensaio de resistência à compressão. Aplicação de fibra Resistência à compressão (MPa) Diâmetro Percentual Referência 0 27, , ,24 #4,75mm 3 27, , , , ,63 #2,36mm 3 23, , ,44 Com esses resultados é possível observar que houve um aumento da resistência à tração, observou-se esse aumento nas porcentagens de 1% e 2% em ambas as granulometrias, chegando a um resultado positivo de até 11,8% para a granulometria de 4,75mm na porcentagem de 1%. Também é notável o ganho na resistência a compressão, chegando a quase 9% para o uso de 1% de fibras. 2797

6 Tabela 2 Valores médios do ensaio de resistência à tração na flexão. Aplicação de fibra Resistência à tração na flexão (MPa) Diâmetro Percentual Referência 0 3,72 1 3,75 2 3,93 #4,75mm 3 3,74 4 3,50 5 3,24 1 3,63 2 3,76 #2,36mm 3 3,67 4 3,66 5 3,45 Tabela 3 Valores médios do ensaio de tração por compressão diametral. Aplicação de fibra Resistência tração por Diâmetro Percentual compressão diametral (MPa) Referência 0 2,88 1 3,22 2 3,03 #4,75mm 3 2,84 4 2,83 5 2,33 1 2,80 2 2,95 #2,36mm 3 2,71 4 2,69 5 2,40 Observou-se uma tendência de queda na resistência mecânica, tanto na tração como na compressão a partir da porcentagem de 3%, apresentando assim, caso mais crítico nos traços de porcentagens de 5%, chegando a uma queda de 19%. Observou-se que os resultados dessa pesquisa divergem de alguns textos no que se refere aos resultados em relação a granulometria, o que geralmente se encontra na literatura são resultados mais eficientes com fibras menores, já nesse projeto, foi encontrado valores maiores de resistência mecânica na granulometria de 4,75 mm do que na granulometria de 2,36. Porém, os resultados se confirmam no que se trata dos ganhos com acréscimos de 1% e 2% e as perdas já registradas com aumento da porcentagem de fibras. 2798

7 CONCLUSÃO A borracha de pó de pneu é um material que apresenta a possibilidade de ser utilizado como fibra em pequenos percentuais para a produção concreto. Dessa forma, esse resíduo que causa grande impacto negativo à natureza, pode ser visto como uma alternativa ecologicamente viável que objetiva contribuir com o meio ambiente, além de contribuir com o desenvolvimento tecnológico da construção civil. Entre as fibras estudadas, observou que a granulometria de melhor desempenho foi a 4,75 mm, com melhores resultados nas porcentagens de fibras de 1% e 2%, nos quais chegou-se a obter ganhos de até 11,8% para a tração e 8,66% para a compressão. É importante notar que até a porcentagem de 4% não há queda superior a 10% na resistência mecânica à compressão, acontecendo apenas em 5%, caso onde se obteve um decréscimo da ordem de 19%. REFERÊNCIAS (1) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67: Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, (2). NBR NM 53: Agregado graúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, (3). NBR NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, (4). NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, (5). NBR 5739: Concreto Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, (6). NBR 7222: Concreto e Argamassa Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, (7). NBR 12142: Concreto: determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos. Rio de Janeiro, (8) ASSOCIAÇÃO NACIONAL DA INDÚSTRIA DE PNEUMÁTICOS Disponível em: < Acesso em: jun (9) CÈSAR, S. A. B. M.; MOSCA, A. M. A.; LINTZ, R. C. C.; CARNIO, M. A. Estudo das propriedades mecânicas do concreto com adição de borracha de pneu, 48º Congresso Brasileiro do Concreto, Rio de Janeiro, (10) CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução CONAMA 258. Brasília,

8 (11). Resolução CONAMA 301. Brasília, (12). Resolução CONAMA 416. Brasília, (13) FAZZAN, J. V.; SOUZA, R. C. A.; AKASAKI, J. L; MELGAS, J. L. P.; BERNABEU, J. J. P.; ROSADO, M. V. B. Uso de aditivos superplastificantes em concretos com adição de resíduo de borracha de pneu. 52 Congresso Brasileiro do Concreto, Fortaleza, (14) FIGUEIREDO, A. D. Concreto com Fibras. Concreto: Ensino, Pesquisa e realizações, Editado por Isaia, G. C. IBRACON, São Paulo, (15) GRANZOTTO, L. Concreto com adição de borracha: uma alternativa ecologicamente viável. Dissertação de Mestrado, Universidade Estadual de Maringá, (16) JACINTHO, A. E. P. G. A.; PIMENTEL, L. L.; LINTZ, R. C. C.; AUN, R. J.; GODOY, J. L. Estudo das características mecânicas e de durabilidade do concreto com borracha, 54º Congresso Brasileiro do Concreto, Maceió-AL, (17) MORAIS, C. M. P.; GÜNTHER, W. M. R. Descarte de pneus inservíveis: um problema na grande são Paulo. XVIII Congresso Interamericano de Ingeneria Sanitaria y Ambiental, México, (18) MOTTA, F. G. A cadeia de destinação dos pneus inservíveis O papel da regulação e do desenvolvimento tecnológico. Ambiente & Sociedade, v. XI, n. 1, p , Campinas, ABSTRACT CONCRETE WITH RECYCLED FIBER RUBBER TIRES This paper presents the evaluation of the insertion of recycled rubber fibers tire in concrete. Mechanical strength tests were performed at: compression, tensile by diametrical compression and tension in flexion. For this study were considered two distinct sizes of particles of waste rubber tire, taking as a percentage of the cement mass of 1% to 5%. The results were compared to a reference sample, without the inclusion of fibers. In percentages between 1% and 2%, generally can observe gains in tensile tests without significant variation in compressive strength, for showing the feasibility of using low specific strength. Keywords: rubber fibers; tire; concrete. 2800