DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE CONCRETO C40 E C50 EXECUTADO COM AGREGADOS RECICLADOS CINZA

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1 Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE CONCRETO C40 E C50 EXECUTADO COM AGREGADOS RECICLADOS CINZA Caio Henrique Tinós Provasi Faculdade de Engenharia Civil CEATEC Lia Lorena Pimentel Grupo Tecnologia do Ambiente Construído CEATEC Resumo: O setor de construção civil mostrou-se o grande responsável pela degradação ambiental devido à quantidade de resíduos gerados e depostos em locais inapropriados e em aterros. Desse modo, a reciclagem apresenta-se como solução para reduzir esse problema, assim como para a preservação de recursos naturais. A incorporação do agregado reciclado no concreto afeta diretamente sua qualidade, pois as características do agregado reciclado são muito variáveis. Atualmente, há especificações técnicas as quais permitem o uso do agregado reciclado na produção de concreto não estrutural. Este trabalho tem por objetivo estudar a viabilidade do uso de resíduos de construção e demolição na produção de concreto estrutural, sendo necessário o desolvimento de proporções de mistura para atingir classes de resistência C40 e C50, assim como a avaliação de permeabilidade deste concreto, para uma efetiva análise de sua durabilidade. O trabalho se inicia com o desolvimento de revisão bibliográfica na seqüência foi feita a caracterização dos agregados e o estudo de dosagem para as duas classes de resistência propostas. Para cada classe de resistência foi executada uma mistura referência e outra com 30% de substituição da brita pelo agregado reciclado, sendo essa substituição definida pelo resultado de maior massa unitária compactada da mistura de agregado natural e agregado reciclado. Para o concreto foi determinada a resistência à compressão axial e à tração por compressão diametral, o módulo de elasticidade, e as características físicas relacionadas à durabilidade, como absorção de água por imersão e por capilaridade. Os resultados mostramse favoráveis e apontam a viabilidade do uso do agregado reciclado na produção do concreto para fins estruturais. Palavras-chave: Resíduos de construção; Concreto; Durabilidade. Área do Conhecimento: Engenharias I Materiais e componentes de Construção CNPq. 1. INTRODUÇÃO Diante do grande investimento em edificações e infraestrutura, a construção civil desponta como grande causadora de impacto ambiental, visto que no Brasil, cerca de 60% em massa dos resíduos gerados são provenientes das atividades de construção e demolição, com 500 kg/hab.ano[1]. Na cidade de Campinas a geração de RCD é de 3000 toneladas por dia. Tamanha quantidade é usualmente destinada a aterros ou locais inapropriados, sendo contribuição direta para a degradação da qualidade ambiental, ocupação de áreas urbanas valorizadas e para problemas de saneamento público. A maior parte desses resíduos são restos de argamassa, tijolo, alvenaria, concreto, cerâmica, gesso, madeira, metais, entre outros, classificados como inertes [2]. A falta de qualidade de bens e serviço causa perdas materiais e aumentam a geração de resíduos, sendo, então, a primeira solução para essa problemática, o desolvimento de uma boa gestão da obra [3]. Considerando a resolução CONAMA nº 307 em 2002 [4], é de responsabilidade dos geradores o destino final dos resíduos de construção civil. Para que a gestão e o gerenciamento dos resíduos sejam eficazes, toma-se fundamental a não geração dos mesmos, depois a reutilização, a reciclagem, e pôr fim à disposição adequada dos rejeitos, os quais não têm mais utilidade, sendo instrumento para essa gestão o Plano Municipal de Gestão de Resíduos da Construção Civil. Pela impossibilidade de zerar a geração de resíduos e de modo a evitar a ocupação excessiva dos aterros, a reciclagem no próprio setor torna-se uma solução viável. Para a utilização dos resíduos é necessário que seja feito sua britagem ou a moagem, sendo a primeira usada geralmente para obter grãos maiores, como agregados graúdos, e a segunda para grãos mais finos, agregado miúdo. A aplicação desses resíduos com agregado reciclado está associada aos concretos sem função estrutural e de pavimentação, como especificada pela norma NBR 15116:2004 [5].

2 Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN São possibilidades para a reciclagem de RCD, a produção de agregados para aplicação em: camadas de base e sub-base para pavimentação, coberturas primárias de vias, fabricação de argamassas de assentamento e revestimento, fabricação de concretos e de pré-moldados não estruturais, camadas drenantes e etc. A análise da composição granulométrica é de importância para verificar a influência da mudança granulométrica na resistência do concreto, assim como na trabalhabilidade e no grau de compacidade. A granulometria dos agregados reciclados varia com o tipo de resíduo, os equipamentos do beneficiamento e sua granulometria original, gerando uma curva granulométrica particular [3]. Os RCDs são compostos de materiais porosos acarretando na diminuição da massa específica e da massa unitária do agregado reciclado quando comparados aos naturais, assim como o aumento da capacidade de absorção de água. A determinação de massa específica, massa unitária e absorção de água são necessárias para o estudo de dosagem do concreto, e especialmente a absorção de água para a análise da durabilidade. Devido a essa absorção elevada, há necessidade da pré-molhagem do material para que este não absorva a água de hidratação do cimento e trabalhabilidade do concreto [3]. A alta porosidade e quantidade de fissuras do agregado promovem diminuição da resistência, assim como a presença de impurezas prejudiciais ao desempenho do concreto [6]. Os concretos produzidos com esse tipo de agregado apresentam suas propriedades variáveis, devido às propriedades dos agregados serem variáveis também. A resistência à compressão, durabilidade, trabalhabilidade, permeabilidade e higroscopia são as propriedades ligadas ao agregado [7]. A quantidade, tipo, tamanho e distribuição dos poros dos agregados e da pasta de cimento são determinantes para as propriedades do concreto. Porém, a heterogeneidade dos agregados provenientes de RCD faz com que os valores de resistência sejam muito diferentes, dificultando a relação clara entre a resistência mecânica do concreto com a porosidade do agregado [8]. Patologias correlacionadas a fenômenos de carbonatação, corrosão, penetração de cloretos, e outros, declaram o fim da vida útil, assim como esta também será influenciada pela qualidade do concreto e sua execução [9]. Para que haja uma longa vida útil da estrutura, de modo que a armadura esteja protegida, o concreto deve ser durável, e este está olvido com a permeabilidade, o movimento de fluidos a- gressivos ao interior do concreto e com mudanças físico-químicas [10]. São critérios para determinar a durabilidade do concreto: a absorção capilar, permeabilidade e difusão. A composição, dosagem e execução do concreto deve receber atenção de modo que os critérios determinantes para a durabilidade sejam otimizados. A porosidade do agregado graúdo afeta a absorção de água, assim como a relação água/cimento [11]. A característica porosa dos agregados reciclados faz com que esta proporcione menor durabilidade ao concreto, sendo um ponto fraco para a produção de concreto estrutural. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho teve como base diversas publicações existentes sobre o uso de agregado reciclado em concreto estrutural. Para a produção dos concretos a serem analisados, foram utilizados os seguintes materiais: Cimento Portland CP V ARI de resistência 38MPa aos 28 dias; Areia quartzosa natural de leito fluvial; Brita 1, sendo este o agregado graúdo basáltico natural; Agregado reciclado proveniente do beneficiamento de Resíduos de Construção e Demolição classe A de uma Unidade Recicladora de Várzea Paulista SP; Aditivo Glenium 3400 (teor de sólidos = 45%). Para cada classe de resistência C40 e C50, foram executados dois traços: sem agregado reciclado (C e C)e com 30% de substituição do agregado graúdo natural pelo reciclado (C e C). Este valor de substituição foi definido em função da massa unitária compactada obtida pela NBR NM 45 [12] para diversas proporções de mistura, 30% foi a que apresentou maior massa unitária compactada. Primeiramente foi feito um estudo de dosagem segundo o método IPT/EPUSP, definindo as proporções de mistura para obtenção de resistências de 40MPa e 50MPa. Para os traços com agregado reciclado, a substituição considerou a massa especifica menor deste agregado. Previamente ao estudo de dosagem houve a caracterização dos agregados através de uma curva granulométrica pela NBR NM 248 [13], determinação de massa específica e absorção pela NBR NM 53 [14], e especialmente o agregado reciclado teve o teor de finos. Posteriormente os corpos de prova foram moldados segundo a NBR 5738 [15], e suas características mecânicas e físicas foram mensuradas pelos seguintes ensaios:

3 Porcentagem retida acumulada (%) Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN Determinação da consistência do concreto no estado fresco utilizando abatimento de tronco de cone, segundo NBR NM 67:1998 [16]. Determinação da resistência à compressão axial, segundo NBR 5739:2007 [17]. Determinação da resistência à tração por compressão diametral, NBR 7222:2010 [18]. Determinação do módulo de elasticidade, segundo NBR 8522:2008 [19]. Absorção de água por imersão, segundo NBR 9778:2005 [20]. Absorção de água por capilaridade, segundo NBR 9779:2012 [21]. As idades de ensaio foram 7, 28 dias e após 7 semanas de elhecimento acelerado, que constituíram-se em ciclos de 7 dias, no qual os corpos de prova ficaram imersos em água por 3 dias, depois eram colocados na estufa à uma temperatura de 60 C por 2 dias e resfriavam por 2 dias para serem submersos novamente. O traço definido pelo estudo de dosagem está expresso na Tabela 2. Tabela 2. Traço utilizado na produção dos concretos Cimento Areia Brita RCD a/c aditivo 1 1,76 2,24-0,42 0,50% 1 1,76 1,56 0,57 0,50 0,50% 1 1,12 1,74-0,33 0,75% 1 1,12 1,22 0,44 0,35 0,75% 3. RESULTADOS 3.1. Caracterização dos agregados Com base no ensaio de determinação granulométrica, o agregado miúdo possui dimensão máxima característica de 2,36 mm e módulo de finura de 2,68 (zona ótima), sendo classificada como areia média. Do mesmo modo, pôde-se obter a composição granulométrica para os agregados graúdos utilizados: natural e reciclado. As curvas granulométricas sobrepostas, expressas na Figura 1, são um comparativo entre os agregados, salientando a maior parcela de agregados de dimensões superiores na composição da amostra dos agregados naturais Reciclado Natural 0 10 abertura peneira 40 (mm) Figura 1. Curva granulométrica dos agregados graudos Pôde-se determinar a massa específica e a capacidade de absorção de água dos agregados, sendo expressos na Tabela 1, juntamente com as outras características dos agregados graúdos obtidos pelo ensaio de composição granulométrica. Tabela 1. Resultados da caracterização dos agregados graúdos Dimensão máxima (mm) Módulo de finura Massa específica (g/cm³) Absorção de água (%) Agregado Natural 25 7,50 2,72 0,10 Agregado reciclado 25 8,71 2,30 5,84 Nota-se a elevada absorção de água do agregado reciclado, evidenciando sua estrutura porosa, o qual influencia nos resultados de absorção do concreto. Devido à absorção do RCD é necessário fazer uma molhagem anteriormente à realização da mistura para que o agregado reciclado possa estar um pouco saturado e não afete a hidratação do cimento. O teor de finos do agregado reciclado pode ser mensurado pelo ensaio, sendo igual a 2,56%. Tal característica pode afetar no preenchimento dos vazios do concreto, influenciando na permeabilidade e na resistência Caracterização do concreto Nas tabelas 3 e 4, estão os resultados da caracterização dos quatro traços produzidos. Os valores são de abatimento pelo tronco de cone, massa específica do concreto no estado fresco (γ), relação á- gua//cimento (a/c), resistência a compressão axial (Fck), resistência a tração por compressão diametral (FtD) e módulo de elasticidade (E). Tabela 3. Características do concreto no estado fresco abatimento (mm) γ (kg/m³) fresco a/c , , , ,35 Tabela 4. Características do concreto no estado endurecido Fck (MPa) FtD (MPa) E (GPa) 28 dias Env 28 dias Env 28 dias Env 43,66 38,65 5,06 3,80 55,63 45,78 46,27 25,75 3,83 3,23 40,28 34,27 61,42 47,80 5,01 4,14 53,96 41,89 49,07 38,30 5,09 4,88 54,11 43,39

4 Resistencia a tração por compressão diametral (MPa) Resistencia a compressão axial (MPa) Módulo de Elasticidade (GPa) Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN A variação do abatimento e seus valores baixos foram devido à utilização variada de aditivo e relação a/c, sem visar uma determinada consistência. Os gráficos a seguir, nas figuras 2, 3 e 4 que mostram a resistência à compressão axial (Fck), resistência à tração por compressão diametral (FtD) e Módulo de elasticidade permitem fazer o comparativo entre os traços referência e os com substituição de agregado reciclado, para idades de 7 e 28 dias e após elhecimento acelerado dias 28 dias Envelhecido Figura 2. Resistencia à compressão axial em Mpa de cada traço em cada idade Em quase todas as situações os resultados mostram-se como se esperava: os valores do concreto com agregado reciclado são inferiores comparados com os do referência. Em 28 dias o traço obteve valores superiores ao. Vale notar que o possui relação a/c maior que o. Com isso mostra-se eficaz o uso do a- gregado reciclado, sendo possível a obtenção de boas resistências.na classe 50, com relação a/c mais próxima, o obteve resultado inferior. O concreto com agregado reciclado da classe 40 teve maior queda de resistência comparado ao convencional. Na classe 50 essa maior queda foi do concreto sem agregado reciclado. 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 7 dias 28 dias Envelhecido Figura 3. Resistencia à tração por compressão diametral em MPa Os traços da classe de resistência C40 obtiveram resultados de resistência à tração como se esperava: resultados inferiores do concreto com agregado reciclado e mais significativa a 28 dias. Para a classe C50, os resultados foram mais satisfatórios, a 28 dias e após elhecimento, quando o obteve resistência superior ao dias Envelhecido Figura 4. Modulo de elasticidade em GPa Na avaliação do módulo de elasticidade, o concreto com agregado reciclado mostrou-se satisfatório apenas na classe de resistência C50, a qual obteve resultados equivalentes ou superiores ao concreto convencional. Já para a classe C40, o traço mostrou-se inferior ao convencional, porém ressaltase a maior relação a/c desse traço. Desse modo pode-se esperar que o concreto com agregado reciclado consiga atingir valores significativos. Como era esperado, o concreto com substituição de 30% de agregado reciclado atingiu valores inferiores nos ensaios mecânicos comparados com o concreto convencional. Em situações em que houve uma inversão, pode ter ocorrido o aumento da resistência devido a cura interna resultante da água absorvida pelos agregados reciclados ou mesmo um processo de empacotamento devido ao elevado teor de finos que o agregado reciclado apresenta. Tendo em vista uma análise sobre durabilidade, os ensaios de absorção foram realizados e os valores de absorção por imersão estão expressos na tabela 5. Tabela 5 Absorção de água em % para concreto a 28 dias e após elhecimento 28 dias elhecido 3,56 3,40 3,24 3,09 3,39 1,70 4,14 2,42

5 Coeficiente de Capilaridade (g/cm²) Coeficiente de Capilaridade (g/cm²) Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN A absorção superior do traço evidencia a influência do agregado reciclado na absorção do concreto. Esperava-se que o traço obtivesse a maior absorção dos quatro por possuir agregado reciclado e por ter maior relação a/c, podendo ser devido ao elevado teor de finos do agregado reciclado. Após o elhecimento, os resultados de absorção foram inferiores e seguiram o mesmo padrão que os de 28 dias, sendo que a queda dos valores da classe C50 foi maior. Os valores do coeficiente de capilaridade para cada traço a 28 dias e após elhecimento podem ser visualizados pelos gráficos da figura 5 e 6. 1,500 1,000 0, horas 6 horas 24 horas48 horas72 horas Figura 5. Coeficiente de capilaridade a 28 dias em g/cm² 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0, horas 6 horas 24 horas48 horas72 horas Figura 6. Coeficiente de capilaridade após elhecimento dias em g/cm² Após 72 horas de ensaio, os traços de maior resistência possuíram menor coeficiente de capilaridade, sendo este valor compatível com a influência da maior quantidade de finos na mistura proporcionando maior preenchimento dos vazios. Esperava-se uma maior absorção dos concretos com agregado reciclado. Para a classe C40 constata-se essa afirmação, sendo o coeficiente de capilaridade do concreto superior ao. Além do mais, o traço possui relação a/c superior. Para a classe C50, há uma inversão, o traço mostrou-se mais suscetível à absorção por capilaridade, podendo ser uma influência do alto teor de finos no traço, o qual obteve valor menor de coeficiente de capilaridade. Após os ciclos de elhecimento acelerado, apenas o manteve-se com o menor resultado e o com o maior. Na classe C40 o concreto com agregado reciclado foi superior ao convencional, e na classe C50 o contrário. 6. CONCLUSÃO Considerando os resultados de ensaios mecânicos, os concretos produzidos com 30% de substituição por agregado reciclado evidenciou-se capaz de atingir resistências altas e próximas dos valores do concreto referência, sendo este resultado esperado com base em publicações realizadas sobre o tema. Os concretos com agregado reciclado em geral possuem valores de resistência inferiores ao convencional, porém valores satisfatórios, assim como a existência de amostras que se demonstram mais resistentes. Os ensaios de absorção mostraram a influência do agregado reciclado, o qual possui absorção elevada, colocando em questão a durabilidade. O concreto obteve resultados de resistência a compressão axial a 28 dias elevado, e considerando sua alta relação a/c comparado ao referência, os resultados podem ser considerados satisfatórios. É importante considerar o teor de finos elevado dos agregados reciclados que pode gerar maior preenchimento dos vazios, a qual afeta a resistência. Porém em resultados de capilaridade este traço não se demonstrou de qualidade. Os traços da classe C50 mostraram-se eficientes nos ensaios mecânicos, assim como na capilaridade. O ensaio de elhecimento mostrou a continuidade das características do concreto com agregado reciclado após os ciclos de elhecimento. De modo geral, é eficiente o uso do agregado reciclado no concreto, propondo uma solução ambiental para os resíduos de construção civil, assim como a diminuição do consumo de outros agregados graúdos, como a brita. Pretendendo-se um concreto de qualidade, é imprescindível o controle do beneficiamento dos resíduos, sua caracterização e um estudo para o melhor uso do agregado reciclado específico utilizado na produção, atentando-se para sua heterogeneidade. AGRADECIMENTOS Agradecemos à FAPESP pelo auxílio à pesquisa Projeto 2014/ e à Pontifícia Universidade Católica de Campinas pela bolsa de Iniciação cientifica.

6 Anais do XX Encontro de Iniciação Científica ISSN REFERÊNCIAS [1] Pinto, T.P. (2005) Gestão Ambiental de Resíduos da Construção Civil: A experiência do SindusCon-SP. São Paulo, SP. [2] Costa, N. et al. (2007) Planejamento de programas de reciclagem de resíduos de construção e demolição no Brasil: Uma análise multivariada. v. 12, n.4. [3] Lovato, P.S. (2007)Verificação dos parâmetros de controle de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição para utilização em concreto. 180p. Dissertação Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS. [4] Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). (2002) Resolução CONAMA nº Diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. [5] Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2004)NBR 15116: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural Requisitos. [6] Moreira, L.H.H. (2010)Avaliação da influencia da origem e do tratamento dos agregados reciclados de resíduos de construção e demolição no desempenho mecânico do concreto estrutural. 92p. Dissertação Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. [7] Bauer, F. (2000) Materiais de construção. Vol 1. 5ªedrevisada. LTC. [8] Angulo, S.C. (2005)Caracterização de agregados de resíduos de construção e demolição reciclados e a influência de suas características no comportamento de concretos. 167p. Tese Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, SP. [9] Rebmann, M.S. (2011)Durabilidade de concretos estruturais com baixo consumo de cimento Portland e alta resistência. 186p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. São Carlos, SP. [10] Rosa, M.A. (2001)Efeito da cura térmica e de cimentos com escoria granulada de alto-forno na durabilidade do concreto de cobrimento. 154p. Dissertação Universidade Estadual de Campinas. Campinas, SP. [11] Vieira, G.L. (2003) Estudo do processo de corrosão sob aação de íons cloreto em concretos obtidos a partir de agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. 150p. Dissertação. Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto Alegre, RS. [12] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2006) NBR NM 45: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. [13] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2003) NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. [14] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2009)NBR NM 53: Agregado graúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. [15] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2003) NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. [16] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2003) NBR NM 67: Concreto Determinação da consistência pelo abatimento de tronco de cone. [17] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2007) NBR 5739: Concreto Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. [18] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2011) NBR 7222: Concreto e argamassa Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. [19] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2008) NBR 8522:Concreto - Determinação do módulo estático de elasticidade à compressão [20] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2005) NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica [21] Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2005) NBR 9779: Argamassa e concreto endurecidos Determinação da absorção de água por capilaridade.

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