AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE CONCRETO PRODUZIDO COM VIDRO MOÍDO COMO AGREGADO MIÚDO

Transcrição

1 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS DE CONCRETO PRODUZIDO COM VIDRO MOÍDO COMO AGREGADO MIÚDO G.B. Machado 1 ; A.L.C. Ramos 2 ; S.B. de Castro 3 ; J.L.R. Techio 4 ; M.N. Castro 5 ; R.M. Castro 6 1,2,3,4,5,6 Departamento de Engenharia Civil Pontifícia Universidade Católica de Goiás - Av, Universitária 1.440, Setor Universitário - Goiânia-GO, CEP: Fone: +55 (62) gabrielgbm14@gmail.com RESUMO Este estudo estuda a viabilidade da substituição de vidro moído como agregado miúdo no concreto, a partir da análise de suas propriedades físicas e mecânicas. Foram produzidos 48 corpos de prova em triplicata para a realização de ensaios de compressão axial e slump test com período de cura de 3, 7, 14 e 28 dias. Os corpos de prova foram moldados em três tratamentos distintos: 1) concreto sem vidro moído (nomeado no trabalho como Testemunha ou T0); 2) substituição de 10% do agregado miúdo por vidro moído, nomeado de T1; 3) substituição de 25%, denominado de T2; e 4) substituição de 35%, denominado T3. Os resultados obtidos indicam que a adição de vidro moído implica na redução de resistência à compressão axial do concreto, entretanto tais reduções não se mostraram expressivas, tornando a sua adição uma alternativa viável em grande escala, especialmente o tratamento T2 que obteve melhor desempenho. Palavras-chave: concreto; vidro moído; propriedades mecânicas. INTRODUÇÃO Hodiernamente, como consequência das Revoluções Industriais ao longo dos séculos XVIII, XIX e XX, a produção de resíduos vêm ocasionando inúmeros impactos ambientais como poluição dos solos e rios, além da propagação indesejada de pestes e doenças. Assim, ressalta-se que a preocupação com a sustentabilidade é necessária 2769

2 em todos os ramos da economia, afinal, para garantir a qualidade de vida de gerações futuras é importante reinventar a forma de se utilizar os recursos naturais, de modo que se gere menos impactos ambientais. O estudo sobre a adição de vidro moído na produção de concreto vem como uma alternativa de preservação do meio ambiente, uma vez que o consumo de agregados na construção civil é muito alto, sendo o ramo com maior demanda de recursos naturais dentre todas as economias (JOHN, 2000) (9). De acordo com o CEMPRE (8) (2011), a produção média brasileira é de 980 mil toneladas de embalagens de vidro por ano, sendo cerca de 45% de matéria-prima reciclada em formato de cacos. Aproximadamente 470 mil toneladas de vidro foram recicladas em 2011 no Brasil. Tais números indicam que por volta de 50% do que é produzido retorna à linha de produção. Na Suíça, esse índice chegou a 95% no mesmo período. Uma maneira sustentável de se reduzir o desperdício de vidro em lixões é incorporá-lo na construção civil, mais especificamente na produção de concreto. Como o concreto é feito a partir da mistura de agregados, uma possibilidade é adicionar sucata de vidro moído como substituto da areia (RIGHI et al., 2012) (10). A presente pesquisa apresenta os resultados do estudo da adição de areia de vidro moído em substituição da areia, em diferentes proporções, na fabricação de um concreto mais sustentável, analisando suas propriedades físicas e mecânicas, além de sua viabilidade em larga escala. O concreto sem adição de vidro é o Testemunha, para análise de comparação. OBJETIVOS O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento físico do concreto com emprego de vidro moído como agregado miúdo através da análise de sua resistência à compressão com a incorporação gradual de areia reciclada. MATERIAIS E MÉTODOS Este estudo foi realizado na cidade de Goiânia-GO no Laboratório de Concreto e Dosagem no Campus I da PUC Goiás. O concreto foi produzido com a adição de vidro reciclado moído em substituição parcial ao agregado miúdo natural (areia). Os 2770

3 tratamentos empregados testaram as proporções de substituição parcial da areia por vidro moído em: 0, 10, 25 e 35%. O vidro utilizado foi obtido de uma empresa de reciclagem, cuja procedência é composta por vidro de garrafas long neck, garrafas de azeite, refrigerante e cacos avulsos. O material foi limpo com água para a retirada de rótulos e resíduos. Após a limpeza, o vidro foi moído na Máquina de Ensaio de Abrasão Los Angeles até obter areia do processo (Figura 1). Figura 1 Máquina Los Angeles e tamanhos de grão. O ensaio de granulometria dos agregados foi realizado com peneiramento manual, segundo a ABNT NBR 248:2003 (2). De acordo com a ABNT NBR 7211:2005 (5), o agregado graúdo (brita) utilizado foi o passante do peneiramento de malha 75 mm e retido de 4,75 mm, enquanto do agregado miúdo (areia natural e areia de vidro reciclado) foi o passante na peneira de 4,75 mm. A Tabela 1 apresenta a porcentagem retida acumulada média de vidro moído em cada peneira para dois ensaios. A massa específica da areia de vidro foi 2,49 g/cm³, segundo procedimentos da ABNT NBR NM 52:2009 (1). 2771

4 Abertura Nominal da Peneira Massa Retida (g) Tabela 1 Ensaio granulométrico do vidro moído. Vidro Moído 1ª Determinação 2ª Determinação % Retida Massa Individual Acumulada Retida (g) % Retida Individual Acumulada % Retido Acumulado Médio 4,8 mm 9,4 1,9 2 10,6 2, ,4 mm 219,6 44, ,9 43, ,2 mm 81,6 16, ,4 16, ,6 mm 53,2 10, ,7 10, ,3 mm 22,8 4, ,8 5, ,15 mm 41,1 8, ,0 8, Fundo 71,8 14, ,9 14, Total 499,5 100,0-499, Módulo de Finura: 3,45 Dimensão Máxima Característica: 4,8 A fim de se conhecer todos os materiais utilizados no concreto, foi realizado o ensaio granulométrico, segundo ABNT NBR 248:2003 (2), da areia natural e da brita. As Tabelas 2 e 3 indicam a porcentagem retida acumulada dos agregados nos ensaios de granulometria. Tabela 2 Ensaio granulométrico da areia. Areia Abertura Nominal da Peneira Massa Retida (g) Individual % Retida Acumulada 9,5 mm 1, ,3 mm 9, ,8 mm 12, ,4 mm 51, ,2 mm 63, ,6 mm 96, ,3 mm 37, ,15 mm 23, Fundo 3, Total 299,77 100,0 - Módulo de Finura: 3,47 Dimensão Máxima Característica: 6,3 mm 2772

5 Abertura Nominal da Peneira Tabela 3 Ensaio granulométrico da brita. Massa Retida (g) Brita Individual % Retida Acumulada 12,5 mm 543,48 36,4 36 9,5 mm 845,72 56,6 93 6,3 mm 85,15 5,7 99 4,8 mm 9,05 0,6 99 2,4 mm 1,73 0,1 99 1,2 mm 0,12 0,0 99 0,6 mm 0,14 0,0 99 0,3 mm 0,05 0,0 99 0,15 mm 0,28 0,0 99 Fundo 9,41 0,6 100 Total 1495,13 100,0 - Módulo de Finura: 19 mm Dimensão Máxima Característica: 6,89 Realizado a caracterização de todos os materiais, o experimento contemplou a moldagem de 48 corpos-de-prova (CP) cilíndricos, com dimensões de 10 x 20 cm (diâmetro x altura), seguindo as recomendações da ABNT NBR 5738:2016 (3). O delineamento experimental empregado foi o inteiramente casualizado (DIC), no qual os 4 tratamentos, em triplicata, constituídos pelo emprego de diferentes percentuais em substituição parcial de areia comum por vidro moído, nos teores: 0%, 10%, 25% e 35% totalizando 48 corpos de prova analisados. Para o preparo do concreto e determinação dos períodos de cura (3, 7, 14 e 28 dias) foram adotadas as especificações da ABNT NBR 7215:2018 (6). O concreto produzido para o experimento mantém a quantidade de cimento e relação água cimento (A/C) constante, alterando apenas as quantidades de areia, de modo que haja referência para efeitos de comparação. O cimento utilizado foi CP II-Z-32. O teor de argamassa foi mantido em 53% para todos os traços. A Tabela 2 indica o traço unitário calculado a partir do traço bruto (1:3,5). Tabela 2 Traço unitário do concreto. Traço unitário Cimento Areia Brita (A/C) 1,000 1,120 1,880 0,

6 utilizados. Na Tabela 3 apresentam-se os traços e as respectivas quantidades de materiais Tabela 3 Quantidade em massa dos materiais em cada traço. Traço betonada (kg) % Vidro Cimento Areia Brita Água Vidro 0 14,572 16,321 27,396 6, ,572 14,689 27,396 6,120 1, ,572 12,241 27,396 6,120 4, ,572 10,608 27,396 6,120 5,712 Total 58,288 53, ,584 24,480 11,424 A fim de se realizar os ensaios de resistência à compressão, os corpos-de-prova foram ensaiados na prensa EMIC série PC 100C conforme a ABNT NBR 5739:2007 Concreto ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos (4). RESULTADOS E DISCUSSÃO Para efeitos de simplificação, as nomeações dos tratamentos de concreto com substituição de agregado foram identificadas como T0 para a Testemunha, com 0% de vidro moído substituído, T1, T2 e T3 com, respectivamente, 10, 25 e 35% de vidro moído. Na Tabela 4 indicam-se as médias de resistência à compressão axial para os respectivos tratamentos e tempo de cura. O coeficiente de variação (CV) é uma análise estatística preliminar, com o intuito de se analisar a variabilidade dos resultados de um experimento. Por via de regra, a amostra é aceita se seu valor for inferior a 25% (BARBOSA; COURA; MENDES, 2008) (7). 2774

7 Tabela 4 Médias de valores de resistência à compressão axial do concreto, Coeficiente de variação e Desvio padrão. Tratamentos com substituição de areia por vidro moído Fcm (MPa) 3D 7D 14D 28D Desvio Padrão (MPa) CV (%) Fcm (MPa) CV (%) Fcm (MPa) CV (%) Fcm (MPa) T0 (0%) 24,85 3,44 28,98 9,19 34,31 8,64 36,12 4,27 4,79 T1 (10%) 23,44 10,83 29,42 10,87 31,97 11,51 33,24 5,43 4,45 T2 (25%) 20,02 12,08 26,33 2,69 29,21 9,39 31,47 6,48 4,63 T3 (35%) 20,28 4,11 25,49 5,73 29,86 6,49 28,06 11,52 3,98 CV (%) De acordo com a Tabela 1, verifica-se que todos os tratamentos apresentaram resistência crescente durante o período de cura. O único momento em que esse padrão não foi verificado foi no T3 entre 14D e 28D, apresentando queda. O T0 foi o tratamento que melhor apresentou resistência em todos os períodos, adquirindo 24,85 MPa já aos 3D e 36,12 MPa aos 28D. T2 e T3 obtiveram resultados similares nos três primeiros períodos, entretanto aos 28D, T2 se distanciou com 31,47 MPa, contra 28,06 MPa de T3. Os tratamentos T0 e T1 adquiriram resistência acima de 32 MPa aos 28D, o que está dentro do parâmetro de proposta do cimento (CP II-Z-32) que prevê resistência de no mínimo 32 MPa. Vale ressaltar que, de acordo com a análise do CV, todas as amostram foram aceitas, uma vez que nenhuma apresentou valor inferior à 25%, tendo máximo valor no T2 (3D) de 12,08%, grandeza bem abaixo do previsto. A partir do Gráfico 1 percebe-se que o maior ganho de resistência entre o período de 3 e 28 dias foi do tratamento T2, com 57% de aumento. Nesse mesmo período, T3 houve aumento de 38%. Aos 7 dias de cura, o tratamento T2 teve alto ganho de resistência inicial, com 32%, valor elevado quando comparado ao tratamento T1, cujo ganho foi de 25%. 2775

8 Gráfico 1 Valores de resistência à compressão. T0 (0%) T1 (10%) T2 (25%) T3 (35%) Resistência à Compressão (MPa) 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 0, Dias Ao final do monitoramento dos tratamentos (28D), nota-se que a resistência é maior para o T0, cuja substituição de areia natural foi de 0%, e decresce conforme se adiciona areia reciclada. Houve uma perda de 22% de resistência comparando T3 (35%) com o tratamento sem adição de vidro moído. Em relação aos corpos-de-prova contendo areia reciclada, a perda de resistência foi de 16% analisando T3 com T1. Tais perdas ocorrem possivelmente pelo fato do agregado miúdo reciclado ser um agregado mais fino que o natural, e consequentemente absorve mais água na massa de concreto no estado fresco. Visto que a quantidade de água adicionada foi a mesma para todos os tratamentos, os corpos-de-prova com maior quantidade de areia reciclada apresentaram consistência mais seca, afetando negativamente a trabalhabilidade e consequentemente a resistência à compressão. Analisando a viabilidade da incorporação deste agregado miúdo na produção de concreto, a relação custo-benefício mostra-se satisfatória, uma vez que a perda de resistência não é significativa em relação ao tratamento T0, tendo decréscimo de apenas 8% e 12,9% para T1 e T2, respectivamente. Além disso, há o benefício ambiental visto que os tratamentos T1 e T2 utilizam 10% e 25% de areia reciclada, evitando o uso de areia natural de rio. 2776

9 CONCLUSÃO Aos 3 dias de cura o tratamento de maior valor de resistência foi o T0 (24,85 MPa) e o menor T2 (20,02 MPa). Já aos 7 dias de cura, o maior valor apresentado foi T2 (29,42 MPa), enquanto o menor foi T3 (25,49 MPa). Para os resultados obtidos aos 14 dias o maior valor de resistência foi novamente T0 (34,31 MPa) e o menor T2 (29,21 MPa). Por último, aos 28 dias, T0 obteve o maior valor (36,12MPa), e o tratamento com menor foi T3 (28,06 MPa). Observou-se que incorporação de vidro moído como agregado miúdo no concreto impacta negativamente tanto na resistência à compressão quanto na trabalhabilidade do mesmo. Pôde-se notar aos 28 dias de cura que esta interferência ocorre de maneira gradual, ou seja, o concreto perde resistência conforme se aumenta os teores de areia de reciclada. Tais consequências, no entanto, não tornam o concreto inutilizável, posto que as perdas não são significativas, principalmente para as substituições de 10 e 25%, que apresentaram resistência superior à 30 MPa aos 28 dias. Dadas tais considerações, a utilização de vidro moído como substituição parcial na produção concreto apresenta-se como uma opção viável para a adição materiais recicláveis na construção civil, uma vez que suas propriedades físicas e mecânicas permanecem utilizáveis e diminui os impactos ambientais, tanto reutilizando o vidro que seria descartado na natureza, quanto diminuindo a extração de areia natural de rio, matéria prima não renovável. REFERÊNCIAS 1 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52: Agregado miúdo: determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: Agregados Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro,

10 3 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5738 Concreto - procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, Brasil, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 5739 Concreto ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, Brasil, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR Agregado para concreto Especificação. Rio de Janeiro, Brasil, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 7215: Cimento Portland determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, BARBOSA, M. T. G.; COURA, C. V. G.; MENDES, L. de O. Estudo sobre a areia artificial em substituição à natural para confecção de concreto. Ambiente Construído, Juiz de Fora, v. 8, n. 4, p.51-60, dez CEMPRE. Consórcio Empresarial para a Reciclagem. Disponível em: < Acesso em: 09 mar JOHN, V.M. Reciclagem de resíduos na construção civil contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. São Paulo, p. Tese (livre docência) Escola Politécnica, Universidade de São Paulo. 10 RIGHI, Débora et al. Efeitos da Substituição de Areia por Vidro Moído no Comportamento de Concretos em Elevadas Temperaturas. Engenharia Estudo e Pesquisa., Alegrete, v. 11, n. 2, p.28-35, dez

11 EVALUATION OF PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF CONCRETE PRODUCED WITH MILLED GLASS AS FINE AGGREGATE ABSTRACT This study discusses the feasibility of replacing milled glass as a fine aggregate in the concrete, from the analysis of its physical and mechanical properties. It was produced forty-eight specimens in triplicate to perform axial compression and slump test with cure period of 3, 7, 14 and 28 days. The specimens were cast in three different treatments: 1) concrete without milled glass (named in the project as Witness or T0); 2) replacement of 10% of the aggregate by milled glass, named T1; 3) replacement of 25%, called T2; and 4) replacement of 35%, denominated T3. The results indicate that the addition of milled glass implies the reduction of the axial compressive strength of the concrete, however, such reductions were not expressive, making its addition a viable alternative on a large scale, especially the T2 treatment that obtained better performance. Keywords: concrete; milled glass; mechanical properties. 2779