ESTUDO DO USO DE BORRACHA DE PNEU EM CONCRETO PARA CONFECÇÃO DE BLOCOS VIBRO PRENSADOS

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1 1 UNIVERSIDADE COMUNITÁRIA DA REGIÃO DE CHAPECÓ ÁREA DE CIÊNCIAS EXATAS E AMBIENTAIS CURSO DE ENGENHARIA CIVIL ESTUDO DO USO DE BORRACHA DE PNEU EM CONCRETO PARA CONFECÇÃO DE BLOCOS VIBRO PRENSADOS Catiane Sebben Selung Chapecó Julho, 2012

2 2 CATIANE SEBBEN SELUNG ESTUDO DO USO DE BORRACHA DE PNEU EM CONCRETO PARA CONFECÇÃO DE BLOCOS VIBRO PRENSADOS Monografia apresentada ao Curso de Engenharia Civil da Universidade Comunitária da Região de Chapecó UNOCHAPECÓ. Orientadora: Andrea Giovana Foltran Menegotto. Chapecó Julho, 2012

3 Dedico este trabalho a meus pais, esposo, amigos e colegas de trabalho. 3

4 4 AGRADECIMENTOS Primeiramente agradeço Deus por todas as oportunidades que colocaste no meu caminho. Agradeço com muito carinho todo o incentivo para seguir com a profissão de Engenharia Civil recebido do Professor e amigo Henrique Muller e sua esposa. Agradeço ao Sr. Idércio França Neves da Itambé, a GB Pneus- Comércio e Recapagem de Pneus Alvorada Ltda. e, a empresa Eco Laje que possibilitaram a execução do objetivo desta pesquisa. Agradeço a Engenheira e responsável pelo Laboratório de Engenharia Civil, Rebecca Pillar e estagiários pelo auxílio em todo desenvolvimento da pesquisa. Agradeço aos amigos e colegas de trabalho que me auxiliaram, acompanharam e deram força durante esta caminhada. Agradeço ao Prof. Mauro Leandro Menegotto e a Prof.ª Andrea Giovana Foltran Menegotto, que me orientaram no decorrer deste trabalho com muita dedicação, confiança e apoio. Agradeço especialmente a meu querido esposo Edson e meus pais Cleucir e Dirlene, por me incentivarem e fazerem de mim a pessoa que sou. E a vocês que juntamente com demais familiares compreenderam a minha ausência em vários momentos importantes, sempre me incentivando e acreditando no meu potencial, obrigado.

5 5 Mesmo que algo lhe pareça insignificante é muito importante que você o faça. Mahatma Gandhi

6 6 RESUMO SELUNG, Catiane Sebben. Estudo do uso de borracha de pneu em concreto para confecção de blocos vibro prensados. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Civil), Curso de Engenharia Civil, Universidade Comunitária da Região de Chapecó, UNOCHAPECÓ, Chapecó, O estudo busca a redução e possível solução para a reutilização de um resíduo em acumulo na natureza e que possui constante reposição, ao se considerar a grande frota de veículos existentes. Na construção civil, a obtenção das matérias primas agride diretamente o meio ambiente, com sua extração. A possível utilização de resíduos de borracha de pneu, sejam resultantes de processo de recapagem ou de pneus inservíveis moídos, como agregados para os processos da construção civil, é uma alternativa viável para ambos os setores. Esta pesquisa buscou um traço de concreto com adição de resíduos de borracha de pneu para blocos vibro prensados que possa vir a melhorar as características e benefícios do produto final, buscando inclusive um menor custo, sendo algo de grande interesse não só ambiental, mas também social e empresarial. Foram confeccionados três traços de blocos vibro prensados com porcentagem de borracha em massa de 6%, 10% e 14%, chamados de T2, T3 e T4 respectivamente, estes foram comparados com um traço padrão chamado T1. Analisou-se amostras dos quatro traços para resistência a compressão, absorção de água e dimensões, onde o traço T2 apresentou-se mais satisfatório, com um fbk, est de 2,59 MPa e uma absorção de 6,85%, além das dimensões não terem sofrido influência. Apesar dos custos dos blocos serem mais elevados com adição do resíduo de borracha, confirmou-se que pode ser utilizado borracha de pneus em blocos de concreto vibro prensados. Palavras-chave: borracha de pneu, resíduo, blocos de concreto, vibro prensados.

7 7 LISTA DE FIGURAS Figura 1: Formas de disposição final de pneus inservíveis na Europa Figura 2: Formas de disposição final de pneus inservíveis nos Estados Unidos Figura 3: Partes componentes do pneu Figura 4: Execução de murro de arrimo com pneu Figura 5: Parede formada com pneus Figura 6: Tensão de ruptura à compressão aos 28 dias e 90 dias dos diferentes tipos de argamassas (média de 3 provetes) Figura 7: Resultados obtidos com o uso de resíduos na argamassa Figura 8: Resultados obtidos com o uso de resíduos no concreto Figura 9: Traço com 5% de borracha Figura 10: Resistência a compressão aos 7 e 28 dias, com resíduo de borracha sem tratamento Figura 11: Resistência a compressão aos 28 dias, com resíduo de borracha tratada Figura 12: Bloco sem função estrutural e bloco estrutural Figura 13: Armazenamento de borracha moída peneirada Figura 14: Borracha com forma fibrilar Figura 15: Bombona de aditivo Figura 16: Composição granulométrica da borracha utilizada Figura 17: a) Pesagem da amostra. b) agitação das peneiras em agitador mecânico. c) Pesagem do agregado retido em cada peneira Figura 18: Material decantado Figura 19: Mescla dos agregados miúdos Figura 20: Curva granulométrica do traço referência Figura 21: Composição granulométrica T Figura 22: Detalhes do ensaio de compactação. (a) Agregados pesados; (b) Cilindro de Proctor e soquete; (c) Mistura do traço na argamassadeira; (d) Moldagem do corpo de prova conforme NBR 7182; (e) e (f) retirada e arrasamento do excesso de concreto Figura 23: a) Areia com grande variabilidade em sua umidade. b) Colocação dos agregados na esteira para irem ao misturador Figura 24: a) composição boa para confecção dos blocos. b) composição com pouca água

8 8 Figura 25: Blocos moldados em vibro prensa Figura 26: a) Blocos paletizados. b) Cura dos blocos por aspersão de água Figura 27: a) Blocos com pouca umidade. b) Blocos com muita umidade Figura 28: a) Blocos em estufa para secagem, b) Blocos submersos para saturação, c) Blocos escorrendo água para pesagem conforme NBR Figura 29: a) Capeamento dos blocos; b) Ensaio de resistência a compressão Figura 30: Curvas granulométricas das matérias primas utilizadas Figura 31: Curva de compactação Figura 32: Dimensões máximas dos blocos vibro prensados ensaiados Figura 33: Dimensões mínimas dos blocos vibro prensados ensaiados Figura 34: Massa média dos blocos ensaiados Figura 35: Absorção média dos blocos ensaiados Figura 36: Curva de resistência dos blocos executados Figura 37: Resistências máximas da curva de resistência de cada traço Figura 38: Resistências mínimas da curva de resistência de cada traço

9 9 LISTA DE TABELAS Tabela 1: Produtos típicos oriundos do processamento de pneus inservíveis Tabela 2: Traços sugeridos em função da resistência à compressão média aos 28 dias Tabela 3: Massa unitária e Massa específica na literatura Tabela 4: Principais requisitos exigidos em norma Tabela 5: Características físico químicas do cimento (dados do fabricante): Tabela 6: Estudo para bloco - ABCP Tabela 7: Traço referência Tabela 8: Módulo de finura e dimensões máximas dos agregados: Tabela 9: Massa unitária e massa específica dos agregados: Tabela 10: Relação a/c dos traços elaborados Tabela 11: Dimensões dos blocos vibro prensados ensaiados: Tabela 12: Preços dos agregados Tabela 13: Preços unitários dos blocos T1 e T

10 10 SUMÁRIO 1.0 Introdução Objetivos Objetivo geral Objetivos específicos Justificativa Revisão Bibliográfica O impacto ambiental gerado pela construção civil O impacto ambiental dos pneus O uso adequado de pneus O uso adequado de pneus na sociedade O uso adequado de pneus na construção civil O uso de borracha no concreto Pesquisas executadas na área da construção civil com o uso de borracha de pneu Blocos vibro prensados Concreto para confecção dos blocos Ensaios de caracterização dos materiais Analise para cálculo de traços de concreto Produção de concreto Ensaios de absorção de água Resistência a compressão dos blocos de concreto vazados Procedimentos metodológicos Procedimentos executados na primeira etapa Coleta e preparo dos materiais Cimento Aditivo Caracterização dos materiais Ensaio granulométrico Massa unitária e massa específica Procedimentos executados na segunda etapa Confecção do traço referência... 49

11 Confecção dos traços com resíduo de borracha de pneu Execução do ensaio de compactação Procedimentos da quarta etapa Confecção dos blocos vibro prensados Realização dos ensaios Verificação da umidade Ensaio de absorção Ensaio de resistência a compressão Analise de resultados Ensaio granulométrico dos agregados Massa especifica e massa unitária dos agregados Ensaio de compactação Verificação da umidade Verificações das dimensões dos blocos Ensaios de absorção Ensaios de resistência a compressão Viabilidade de custos dos blocos Conclusões e considerações finais Referências bibliográficas Anexos I Anexos II Anexos III Anexos IV... 84

12 12 1. INTRODUÇÃO Perante a sociedade atual, a qual evolui e inova em ritmo acelerado, principalmente o sistema tecnológico, o uso de matérias primas para confecção dos diversos produtos existentes para satisfazer os seus anseios esta cada vez mais elevado, juntamente com os resíduos produzidos e deixados na natureza por tais processos que os englobam. A frota de veículos é um exemplo claro da evolução dos últimos anos, com a melhora dos seus modelos, formas de pagamento e a grande necessidade de locomoção imediata, o número de veículos aumentou rapidamente nas ruas. Conforme apresentado por Moreira (2011) ao jornal G1, o Brasil tem em média um carro para cada 2,94 habitantes, sendo que segundo Chade (2008), a frota mundial ultrapassou 1 bilhão de veículos circulantes ainda em Seguindo o ritmo de aumento da frota tem-se consequentemente o aumento da poluição e do número de pneus inservíveis gerados, estes que antes da Resolução criada pelo CONAMA Nº 258 de 1999, eram em grande parte queimados ou acumulados em aterros na natureza formando montanhas artificiais. Na construção civil o impacto também é grande e de forma direta, onde o consumo de agregados naturais varia entre 1 e 8 toneladas/habitante.ano. No Brasil o consumo de agregados naturais somente na produção de concreto e argamassas é de 220 milhões de toneladas. Em volta das grandes cidades areia e agregados naturais britados começam a ficar escassos, inclusive graças ao crescente controle ambiental da extração das matérias primas (PIETROBELLI, 2010). Visando diminuir o impacto ambiental e usufruir melhor as propriedades dos materiais disponíveis ao nosso redor é que varias pesquisas englobando o setor automobilístico e a construção civil já foram e estão cada vez mais sendo realizadas. Mantendo este intuito a seguinte pesquisa busca estudar o uso da borracha de pneu na confecção de blocos de concreto vibro prensados para vedações.

13 13 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo geral Estudar a viabilidade econômica e técnica de utilização de borracha de pneu no concreto para confecção de blocos vibro prensados. 2.2 Objetivos específicos - Identificar entre os traços de concreto com resíduos testados o que apresenta melhor desempenho e aproveitamento da borracha de pneu no concreto para possível confecção em blocos vibro prensados. - Estudar a resistência a compressão dos blocos com e sem o uso de borracha de pneus. - Analisar os custos entre o bloco convencional e o com aplicação da borracha de pneu na mistura do concreto. - Comparar as dimensões e as propriedades de absorção do produto produzido com borracha de pneu com o produto convencional.

14 14 3. JUSTIFICATIVA Consciente da grande importância de se buscar e utilizar tecnologias alternativas que venham a beneficiar a preservação do meio ambiente, o uso de resíduos de borracha de pneu como matéria prima para geração de outros produtos é um fato importante a se avaliar. Conforme Santos e Borja (2005): A utilização de pneus em obras de construção civil e em muitas outras áreas, além de dar uma destinação nobre a um elemento altamente poluente do meio ambiente, poderá proporcionar uma sensível economia no produto final. Considerando a sua substituição total ou parcial por elementos naturais e de uso tradicional dentro da construção civil, não esquecendo que um dos principais aspectos e de grande relevância na utilização desse material é o ecológico. O estudo que busca a redução e possível solução a um resíduo em acumulo na natureza e que possui constante reposição, ao se considerar a grande frota de veículos existentes, se torna cada vez mais comum no âmbito da construção civil que se encontra em ampla evolução. Esta por sua vez, que com o uso de suas matérias primas, agride diretamente o meio ambiente, com sua extração. A possível utilização de resíduos de borracha de pneu, sejam resultantes de processo de recapagem ou de pneus inservíveis moídos, como matéria-prima para os processos da construção civil, é uma alternativa viável para ambos os setores. Portanto, a busca por um traço de concreto com adição de resíduos de borracha de pneu para blocos vibro prensados que possa vir a melhorar as características e benefícios do produto final, buscando inclusive um menor custo, é algo de grande interesse não só ambiental, mas também social e empresarial.

15 15 4. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 4.1 O impacto ambiental gerado pela construção civil O Brasil possui algumas das maiores reservas minerais do mundo, sendo que os recursos não renováveis são os mais usufruídos e retirados do meio ambiente. O petróleo e os minerais são exemplos de produtos que sofrem grande extração, estes que por sua vez não podem ser repostos e se esgotam à medida em que são extraídos, por isso, a retirada desses elementos deve ser pensada. Vive-se em período de grande destaque ao paradigma ecológico, aonde vem se estabelecendo limites cada vez maiores para a poluição gerada nos diversos processos e setores de produção, devido ao grande valor com que se tem visto a natureza. A preservação ambiental é vista, principalmente, como a proteção do meio ambiente (flora e fauna) natural. O desenvolvimento ainda é visto em grande medida como algo contraditório à preservação ambiental (LIDDLE, 1994 apud FIORITI e AKASAKI 2004). Hoje em dia, o fluxo de materiais da economia ainda segue um caminho linear, conforme citam Strauch e Albuquerque (2008), onde se dá a: extração da natureza - produção de um bem - uso do bem- descarte do bem. Segundo Pacievitch (2008), as 119 minas de grande porte (2006) podem ser classificadas de acordo com as classes minerais. Os minerais podem ser: metálicos (tratados nesse texto), não-metálicos (amianto, argilas, areia, cálcio, rochas britadas, entre outras), gemas e diamantes, e energéticos. Ainda contabiliza que entre minas de grande, médio e pequeno portes existem, no Brasil, minas legalizadas (considerando todas as classes minerais). De acordo com Macedo (1998), a produção de materiais de construção teria de ser bem maior para que fossem atendidas as necessidades de infra-estrutura e habitação, precárias na maior parte do país. Segundo o mesmo autor, a produção total brasileira de agregados era avaliada de 123 a 270 milhões de m 3 em 1998, equivalendo a aproximadamente 0,7 a 1,7 m 3 /hab/ano, bem menor

16 do que a de países desenvolvidos, e muito menor do que a exigida para atender minimamente às necessidades da população. 16 Na Constituição Brasileira (2002) 1, são estabelecidas as regras para a permissão de áreas para extração mineral. Dentre as principais está a obrigatoriedade das concessionárias em recompor as áreas atingidas pela mineração, independente do tipo de minério. Os prejuízos ambientais causados pela exploração de minérios são, portanto, menores quanto maior for a responsabilidade da empresa concessionária, e quanto maior for a fiscalização realizada pelos órgãos competentes. Porém, conforme relata Pacievitch (2008), o que geralmente ocorre é o não cumprimento da legislação, promovida pela falta de fiscalização. De acordo com Fioriti e Akasaki (2004) a indústria da construção civil, segundo estimativas, é responsável por 15 a 50% do consumo dos recursos naturais extraídos do planeta. Eles ainda destacam: A utilização de resíduos como matéria prima na construção civil pode vir a lês reduzir a quantidade de recursos naturais retirados do meio ambiente. Isto porque os resíduos não reciclados são depositados em aterros sanitários e estes ocupam espaços cada vez mais valorizados, especialmente aqueles próximos aos grandes centros urbanos. Aterros sanitários concentram resíduos, muitos deles nocivos, e significam risco de acidentes ambientais, mesmo que tomadas todas as medidas de técnicas de segurança. Tem-se percebido claramente que as companhias do setor da construção civil têm expandido seus negócios devido ao desenvolvimento econômico do país e atualmente, com os grandes eventos esportivos que serão realizados no Brasil, como a Copa do Mundo de 2014 e as Olimpíadas de 2016, o trabalho deste setor será ainda mais impulsionado. Com tais eventos sendo aguardados, estão e serão realizadas grandes construções na área de infraestrutura, hotéis e estádios, muito há o que se construir, adequar ou reformar, o que acaba gerando um considerável impacto sobre o meio ambiente. Carreira (2010) ainda complementa as porcentagens apresentadas por Fioriti e Akasaki (2004): [...] informações da Master Ambiental, empresa de consultoria em meio ambiente, a construção civil é atividade humana que mais impacta o meio ambiente. Sozinha, ela consome cerca de 75% dos insumos naturais do planeta. E mais de 30% dos gases de efeito estufa são resultados das atividades da construção civil. 1 Norma Ambiental VALEC nº6: extração de materiais de construção. Disponível em:

17 17 Como os recursos naturais e o espaço para depositar resíduos são limitados, é necessário abandonar o caminho linear e buscar um caminho circular dos materiais, no qual a extração de materiais virgens do ambiente é minimizada e o descarte de resíduos também (STRAUCH E ALBUQUERQUE, 2008, p. 37). Na produção de concreto armado, para cada metro cúbico de brita se utilizam 2 m³ de areia natural. A quantidade de areia consumida anualmente na construção civil brasileira é 320 milhões de m³, volume que daria para construir 7100 estádios como o Maracanã, sendo que quase todo esse material é retirado nas baixadas e leitos de rios e, como consequência principal se tem a erosão do solo nas redondezas, exemplifica Kuck (2010). Os bens minerais usados em construção são responsáveis pela maior extensão de impactos ambientais de mineração no Brasil, segundo Macedo (1998). Embora individualmente sejam quase sempre pequenas, as lavras de materiais de construção estão em toda parte e, em muitos casos, seu controle ambiental é nulo. Sempre ocorre o impacto visual das áreas escavadas para extração de minerais, que com as chuvas contribuem com sedimentos para a turbidez das águas e o assoreamento dos cursos d'água. Nas pedreiras usam constantemente explosivos, e nem sempre o ruído, as vibrações e o ultralançamento dos fragmentos são controlados. Pesquisadores analisam que as lavras em leitos de rios avançam sobre suas margens, mudando seu curso. Após a lavra restam buracos, paredes de pedra verticais e alterações no fluxo e na qualidade das águas superficiais e subterrâneas. Com uma mentalidade voltada cada vez mais a este pensamento ecologicamente correto é que varias empresas construtoras e empreendedores da nossa região, do Brasil e do mundo vem investindo cada vez mais em pesquisas, com o objetivo de encontrar materiais alternativos que sejam viáveis e, que possam vir a substituir e assim diminuir a extração de agregados da natureza. Este foco sendo cobiçado e já existente há várias décadas.

18 O impacto ambiental dos pneus De acordo com Miranda (2006) no ano de 1845, o norte-americano Charles Goodyear descobriu acidentalmente que a borracha cozida com enxofre a altas temperaturas mantinha as condições necessárias de elasticidade para fabricação de pneus. Com esta descoberta as rodas de madeira e ferro usadas em carroças e carruagens, foram logo substituídas por pneus de borracha, transformando a locomoção mais confortável e segura. Atualmente, mais de 160 anos depois da descoberta realizada por Goodyear, que ajudou a mudar a história da sociedade moderna, o pneu tornou-se um motivo de grande preocupação para o poder público e para ambientalistas de todo o mundo. A determinação de dados quantitativos dos resíduos, como a quantidade nacional gerada, os locais de produção e a sua periculosidade, é de grande importância para a sua localização dentro do cenário econômico, social e político. Os pneus assim sendo, são gerados constantemente e estão presentes por toda parte. Conforme apresentado por Bertollo et al. (2000), na Europa, por exemplo, dois milhões de toneladas de pneus chegam ao fim de sua vida a cada ano. No Canadá, aproximadamente, 30 milhões de pneus são descartados anualmente. Quanto aos Estados Unidos, eles ressaltam que nenhum país produz mais pneus inservíveis. Estima-se que nos Estados Unidos sejam dispostos 285 milhões de pneus por ano, algo em torno de 4,7 milhões de toneladas, o que representa mais de um pneu, por habitante, por ano. Desse montante, 33 milhões de pneus são recauchutados, 22 milhões são reutilizados (revendidos) e os outros 42 milhões são destinados a diferentes aplicações. Os 188 milhões de pneus restantes são enviados para aterros ou dispostos ilegalmente (HEITZMAN, 1992, apud BERTOLLO et. al. 2000). Reschener (2002) apud Cimino (2004) apresentam nas figuras 1 e 2 a destinação dada aos pneus inservíveis na Europa e nos Estados Unidos no período de 2000 e 2001, onde se percebe que a busca por meios alternativos ainda esta ganhando espaço, apesar de na Europa a maior parte ainda ser destinada a aterros em céu aberto e nos Estados Unidos a produção de combustível derivado.

19 19 Figura 1: Formas de disposição final de pneus inservíveis na Europa. Fonte: European Tyre Recycling Association, 2000;2001. Figura 2: Formas de disposição final de pneus inservíveis nos Estados Unidos. Fonte: Recycling Research Istitute, 2000; A geração anual de pneus inservíveis em todo o mundo é de 1 bilhão. No passado, pouca importância foi dada ao assunto, onde pneus usados eram descartados em enormes aterros nos países mais desenvolvidos.

20 20 Conforme Miranda (2006, p.1) 2 : No Brasil, a produção anual declarada é da ordem de 40 milhões de unidades, sendo estimado um descarte de pelo menos 25 milhões de pneus por ano. Segundo estatística da Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP), 100 milhões de pneus inservíveis (que não mais se prestam a processo de reforma que permita condição de rodagem adicional) estão espalhados pelo país em aterros, terrenos baldios, rios e lagos, causando enormes problemas de ordem ambiental. De acordo com pesquisas realizadas pelo Laboratório de Reciclagem, Tratamento de Resíduos e Metalurgia Extrativa de São Paulo (2010), no Brasil, 83% da coleta de pneus inservíveis está localizado na região sul e sudeste. Em 2009, o Estado de São Paulo, coletou mensalmente 9000 toneladas de pneus e tem capacidade para destinar apenas 7500 toneladas por mês. Os pneus excedentes são enviados para os Estados do Paraná e Minas Gerais para o coprocessamento em fornos de clínquer. Seguindo com a pesquisa realizada pelo mesmo laboratório obteve-se que o custo por pneu coletado e destinado no período de 2002 a 2009 foi de US$ 0,45. Sendo que neste custo estão incluídos: o transporte dos pontos de coleta, pré-tratamento dos pneus, destinação final e campanhas publicitárias. Conforme apresentado por Miranda (2006), os pneus inservíveis abandonados, ou colocados de forma inadequada no meio ambiente, não só agridem o meio ambiente como também colocam em risco à saúde pública. Tendo se em vista que ainda segundo Miranda (2006): A principal matéria-prima dos pneus é a borracha vulcanizada, material que não se degrada facilmente (sendo estimado em 600 anos o prazo necessário para um pneu se decompor); A queima ou incineração de pneus a céu aberto, em geral realizada pela população mais carente para aproveitamento do aço dos pneus radiais, produz um resíduo oleoso que contamina o solo e o lençol freático, além de intensa fumaça preta contendo dióxido de enxofre, hidrocarbonetos e outros produtos químicos responsáveis pela poluição do ar; 2

21 21 Os pneus atirados nos rios e lagoas represam a água e assoreiam os leitos dos mesmos. Os pneus são também um problema de saúde pública, pois acumulam água das chuvas, formando ambientes propícios à disseminação de doenças como a dengue e a febre amarela; A disposição de pneus em aterros sanitários tem se mostrado inadequada, por apresentarem baixa compressibilidade, reduzindo a vida útil dos aterros existentes e comprometendo a sua estabilidade. De acordo com Carpio (2005), um pneu usado tem mais de 57% em peso de borracha e outras matérias orgânicas, tendo em media um poder calorífico de 33 MJ/kg. O mesmo ainda apresenta que segundo pesquisadores do IPT, no Brasil são reciclados em torno de 10% dos pneus, dos quais 57% foram destinados aos fornos de clínquer. Conforme Strauch e Albuquerque (2008, p. 71) a incineração é uma tecnologia usada há séculos, e que somente nas décadas de 1960 e 1970 o seu enorme impacto ambiental e sobre a saúde foi descoberto, causando o fechamento de incineradores e o desenvolvimento de legislações e normas regulamentando a incineração. Forçando as tecnologias a se desenvolverem, chegando ao patamar de complexidade e segurança atuais, sendo até mais exigente para incineradores do que para cimenteiras e termoelétricas, no entanto possuindo um alto custo. Com tecnologias bem mais avançadas, a queima de pneus prossegue em vários países, inclusive no Brasil, que utiliza a energia de seu poder calorífico como combustível, principalmente em fornos de cimento, onde o custo é bem menor ao ser comparado com o uso de carvão, já que o poder calorífico do carvão é de 27 MJ/kg e o custo deste combustível está em torno de U$ 45/t. Embora os pneus sejam um material residual especial, são excelentes fonte de energia, principalmente quando são utilizados como combustíveis secundários, que favorecem a queima devido à alta temperatura e elevado tempo de residência.

22 22 Esta substituição de combustível chega a até 20% em várias empresas, sendo que nos Estados Unidos, a empresa Genstar Cement na Califórnia substitui 25% da energia que precisa com t/ano de lascas de pneus, segundo Carpio (2005) De acordo com a norma ABNT NBR (2004), os resíduos são classificados em 2 classes: a) resíduos classe I - Perigosos; b) resíduos classe II Não perigosos; resíduos classe II A não inertes; resíduos classe II B inertes, sendo que o resíduo de borracha, conforme a norma é classificado como resíduos classe II, não perigoso. Para proporcionar um fim mais adequado aos pneus à resolução CONAMA n 258 foi criada em 1999, a qual diz que os fabricantes e importadores de pneus devem dar uma destinação ambientalmente adequada e segura aos pneumáticos inservíveis, sendo que para cada quatro pneus novos fabricados no País ou pneus novos importados, as empresas fabricantes e as importadoras deverão dar destinação final a cinco pneus inservíveis. Sabe se que os pneus se tornam próprios para reciclagem, quando estão desgastados pelo uso. Sendo que quando tem meia vida ou carcaças passíveis de recauchutagem têm valor econômico, mas, quando não são fáceis de recuperar não encontram mercado: os geradores da sucata normalmente pagam às empresas de limpeza urbana para o recebimento do material. Contudo, devido ao processo de recauchutagem realizado por diversas empresas para diminuir e reaproveitar melhor os pneus, as bandas de rodagem dos pneus tornam-se resíduos. Desta maneira, conclui-se que a recauchutagem de pneus, que no Brasil atinge 70% da frota de transporte de carga de passageiros, é uma fonte que contribui em grande número para o acúmulo desse tipo de resíduo (FIORITI e AKASAKI, 2004). Segundo Marques (2003) em 2003 foi concluído o Primeiro Censo de Reformas de Pneus do Brasil, realizado pela Associação Brasileira de Recauchutadores, Reformadores e Remoldadores (ABR). Onde o Brasil com 11 mil toneladas mensais, além de possuir empresas das quais 967 destas são responsáveis pela reforma de 70% dos pneus reformados/ mês, ficou em 2º lugar no ranking mundial. Segundo diversos pesquisadores, o processo de recauchutagem no país pode prolongar a vida dos pneus em 40%, mas os resíduos desta e os pneus incapacitados de recapagem

23 23 terminam em sua maioria com procedimentos inadequados, em lixões ou queimas incorretas. Conforme Strauch e Albuquerque (2008, p.78), os pneus são constituídos de tecidos (principalmente nylon), couro, aço e borracha. A figura 3 mostra as partes que compõem um pneu na qual os resíduos de borracha vulcanizada são obtidos no processo de recauchutagem e os quais podem ser reaproveitados. Figura 3: Partes componentes do pneu. Fonte: Existem atualmente, diversas tecnologias para reciclagem de pneus. Os procedimentos mais simples de reciclagem são aqueles que utilizam processos físicos/mecânicos, pelos quais o pneu é triturado, moído e seus componentes (borracha, fibras e aço) são separados para posterior reutilização. No entanto, os processos químicos são os que permitem obter uma maior variedade de produtos, como um grande número de óleos e gases. Reschener apud Cimino (2004) apresenta as porcentagens de produtos típicos oriundos do processamento de pneus inservíveis que pode ser visto na tabela 1, onde é possível observar que todos os pneus são constituídos 70% de borracha.

24 24 Tabela 1: Produtos típicos oriundos do processamento de pneus inservíveis Materiais Pneumáticos Inservíveis Caminhões Veículos de Passeio Borracha 70% 70% Aço 27% 15% Fibras e Resíduos 3% 15% Fonte: Reschener, O uso adequado de pneus O uso adequado de pneus na sociedade Dentro dos diversos fins a que se destinam os pneus inservíveis, o uso adequado dos pneus na sociedade pode ter grande variedade. Fora a construção civil (a que se dará um item exclusivo) os resíduos de pneus também são mais comumente utilizados como: a) combustível para empresas produtoras de cimento, cal, papel e celulose, devido ser um bom gerador de energia e com grande poder calorífico, no entanto a empresa deve ter um sistema adequado e controlado quanto a emissão de gases. b) o pneu moído pode ser utilizado como matéria prima para a geração de determinados tipos de óleos juntamente com outros resíduos. c) na regeneração, com a remodelação de novos produtos executados com os resíduos de borracha que são separados das fibras e passam por um processo de desvulcanização e adição de alguns óleos, como: solados de sapato, tapetes, borrachas de vedação e até fabricação de piso industrial e novos pneus. d) brinquedos em parques, podendo ser usados como balanços ou amortecedores. e) sinalização rodoviária e amortecedores de esportes que necessitam de limitação, como corrida automobilística, cavalos, etc. f) em trabalhos artesanais e decorativos, na criação de móveis como poltronas e mesas por exemplo.

25 O uso adequado de pneus na construção civil O uso de pneus na construção civil tem se mostrado eficiente e alternativo, sendo utilizado em vários ramos do setor, conforme exemplos em teste e já aplicados que são a seguir apresentados com o uso de pneu inteiro. Em 2005, uma economia de R$ 54 mil foi possível com a utilização de pneus reciclados de caminhão na construção de uma galeria para escoamento de águas de chuva na Avenida Juscelino Kubitschek e residencial Alvorada, em Araçoiaba da Serra, segundo o site Setor Reciclar. A Prefeitura empregou na obra o novo sistema, desenvolvido pela Secretaria Municipal de Obras, Agricultura e Meio Ambiente, no qual as cintas metálicas dos pneus substituiriam tubos de concreto normalmente usado para a construção de galerias deste tipo, que estavam orçados em R$ 72 mil. A confecção de murros de arrimo com pneus empilhados também já esta sendo uma alternativa adotada principalmente em cidades de menor porte, como por exemplo, na cidade de São Mateus em São Paulo (figura 4), onde a subprefeitura tem orgulho em apresentar a construção ecologicamente correta. Figura 4: Execução de murro de arrimo com pneu. Fonte:

26 26 Outro exemplo apresentado pela Iveco é referente ao uso de pneus na confecção de paredes, para sua reutilização construção, foi preciso separar a borracha do aço, partes importantes para montar o alicerce, o início de qualquer projeto. Junto com treliças de ferro podem ser usados pneus de trator e de caminhonete, que são fixados ao solo com uma estrutura de aço e tiras de borracha, formando bobinas, sendo entrelaçados (figura 5). Para preencher os espaços vazios é usada uma mistura de cimento e lixo: vidro, plástico, papelão e entulho de obra, que normalmente também termina nos lixões. Em uma betoneira, todo material vira uma massa ecologicamente correta, que é moldada em formas de metal. Figura 5: Parede formada com pneus. Fonte: O uso de pneu moído vem sendo o grande destaque na construção civil nos últimos anos, devido o grande uso como agregado na mistura de material betuminoso, utilizado para confecção de asfaltos, podendo assim aumentar sua elasticidade e durabilidade. O uso de borracha de pneu em placas pré moldadas também já foi argumentado por Rodriquez, López e Vaz (2006), onde afirmam que a borracha adicionada funciona como agente tenacificante, diminuindo a porosidade do material, sendo importante o tratamento químico da borracha a modo de melhorar a interação da borracha com o concreto. No concreto, a borracha moída já esta sendo utilizada na confecção de blocos intertravados de concreto. De acordo com Santos e Borja (2005), os procedimentos investigatórios utilizados na sua pesquisa pela busca do melhor traço, com relação ao comportamento

27 mecânico (resistência à compressão) da mistura, se mostraram satisfatórios às analises desejadas O uso de borracha no concreto As recentes técnicas do concreto adicionado de resíduos se deram no início de 1960, quando uma grande variedade de resíduos e de materiais foi introduzida no mercado, o que continua acontecendo, à medida que são realizados novos estudos e aplicações. Conforme Tezuka (1999) apud Fioriti e Akasaki (2004), os pioneiros em estudos sistemáticos dirigidos para as possíveis aplicações e utilização comercial do concreto acrescentado de resíduos foram os Estados Unidos, a partir de 1971, seguidos pelo Reino Unido e Japão. Estes que ainda poderão vir a substituir grande parte de agregados naturais empregados em concretos, argamassas, blocos, bases para pavimentação, etc. Paralelo ao grande estudo e desenvolvimento do concreto contendo resíduos, sabe-se que mundialmente o número de veículos aumenta todos os anos, esse aumento que gera entre outras coisas, subprodutos da utilização desses veículos como os resíduos de borracha vulcanizada. Devido a isso, buscando soluções alternativas para a destinação dos resíduos de pneus provenientes das indústrias recauchutadoras com o seu uso dentro da indústria da construção civil, com vistas à economia e melhoria de alguma das propriedades nos blocos de concreto vazado para alvenaria de vedação é que o presente trabalho busca focar o uso desse resíduo, como forma de adição, em traços de concreto que fornecessem um melhor comportamento com relação a sua resistência mecânica com vistas a sua utilização futura. Como para a alvenaria de vedação os blocos de concreto não exigem grandes resistências mecânicas, sendo que sua principal função é vedar e, que segundo Fioriti e Akasaki (2004) [...] esse agregado (resíduo de borracha) baixa resistência mecânica, o índice de aproveitamento do material pode ser bastante alto e com um relativo custo menor, que os blocos tradicionais, contribuindo para soluções e utilizações mais baratas.

28 Pesquisas executadas na área da construção civil com o uso de borracha de pneu Atualmente são várias as pesquisas existentes com o uso de borracha de pneu na construção civil, no geral, buscando melhores formas de utilização de resíduos de diferentes setores, com destaque para seu uso no concreto. Entre elas podem ser observadas também pesquisas com intuito de encontrar alternativas para utilização de pneus inservíveis. Alguns desses estudos podem ser observados a seguir: a) Fabricação de Argamassa: Pedro et. al. (2012) pesquisaram a influência da utilização de agregados de borracha provenientes da trituração de pneus na argamassa, onde realizaram uma analise exigencial de modo a testar a viabilidade de sua aplicação. As porcentagens utilizadas foram de 5%, 10% e 15% da proporção volumétrica dos agregados. Os resultados por eles obtidos mostraram que a incorporação de partículas de borracha é prejudicial para a resistência à compressão aos 28 e 90 dias diminuindo cerca de 40% e 46% respectivamente para a taxa de substituição de 15% (figura 6) e, à flexão por tração. Por outro lado, induzindo, a uma diminuição significativa do módulo de elasticidade e alterando as características de resistência ao choque. Figura 6: Tensão de ruptura à compressão aos 28 dias e 90 dias dos diferentes tipos de argamassas (média de 3 provetes). Fonte: Pedro et.al

29 29 b) Fabricação de Concreto e argamassa: Na pesquisa realizada por Rossoni (2009), fez se o uso de entulho gerado pelo Setor da Construção Civil e de pneus inservíveis produzidos pela Indústria Automobilística. A qual propôs à utilização desses resíduos como matéria prima para a confecção de argamassa e concreto utilizados na Construção Civil. Para isso Rossoni (2009), confeccionou em laboratório vários corpos-de-prova com argamassa e concreto utilizando percentuais de 25% e 50% de entulho e 25% e 50% de borracha de pneu (sendo utilizada apenas a fração passante na peneira 2,4mm), além da junção de 25% de borracha e 25% de entulho que, na sequência passaram por testes de resistência a compressão. Nesta sua pesquisa Rossoni (2009), observou que seria possível utilizar agregados reciclados na fabricação de concreto e argamassa, conforme pode ser analisado nas figuras 7 e 8. Idade dos corpos de prova Figura 7: Resultados obtidos com o uso de resíduos na argamassa. Fonte: Rossoni, 2009.

30 30 Figura 8: Resultados obtidos com o uso de resíduos no concreto. Fonte: Rossoni, Santos e Borja (2005) por sua vez, testaram como agregado do concreto a borracha de pneu passante na peneira de 9,5mm, no entanto fizeram o uso de traços com porcentagens menores deste resíduo. Em sua pesquisa Santos e Borja (2005), realizaram estudos experimentais em corpos de prova de concreto em 3 (três) diferentes traços para análise inicial do comportamento deste novo material com relação a sua resistência à compressão. Nestes o agregado graúdo foi substituído parcialmente pela borracha com porcentagens variando entre 5, 10 e 15%, em massa. Sendo que o traço que apresentou o maior valor de resistência à compressão foi o TR-2 (a/c =0,91) com 5% de resíduo de borracha na sua composição chegando ao valor máximo de 7,09 MPa (figura 9), constatando-se que seu uso pode ser efetuado em obras que não exijam resistência superior.

31 31 Figura 9: Traço com 5% de borracha. Fonte: Santos e Borja, c) Fabricação de blocos de concreto: Fioriti e Akasaki (2004) por sua vez, pesquisaram a viabilidade da fabricação de blocos de concreto, sem função estrutural, com resíduos de borracha de pneus. Os resíduos utilizados foram coletados do processo de recauchutagem e foram passados por uma seleção do material, utilizando apenas os resíduos passantes na peneira número 20 (de abertura 0,8 mm). Sendo que todo o processo de mistura, moldagem e cura dos blocos ocorreu em uma empresa fabricante de blocos. Sendo observado no fim da pesquisa que os blocos com 15% e 20% de resíduos de borracha satisfaziam a resistência mínima de 2,5 MPA exigida pela NBR d) Placas pré moldadas: Rodriguez, Lopez e Vaz (2006) pesquisaram a utilização do resíduo de pneu misturado ao cimento e areia na construção de placas pré moldadas para construção de uma moradia. Para este trabalho, a borracha utilizada foi submetida a um tratamento superficial para estudar o efeito da hidrofilicidade da mesma sobre a compatibilização a pasta de cimento. Para avaliar a mobilidade dos compostos químicos inorgânicos a partir das placas produzidas com carga de borracha, Rodriguez, Lopez e Vaz (2006) realizaram os testes de lixiviação segundo a NBR A faixa granulométrica utilizada se

32 32 concentrou entre 0,6-1,18 mm, onde se moldou diversos traços em corpos de prova de concreto que foram rompidos aos 7 e 28 dias. O melhor traço sem tratamento segundo Rodriguez, Lopez e Vaz (2006), foi 1:2:0,5 com suas proporções em volume (figura 10), além da resistência a compressão, aspectos como redução no custo com relação à quantidade de cimento, e também o maior consumo possível de borracha foram considerados para definir o melhor. Sendo que ao se tratar a borracha para uso ocorreu um aumento da resistência aos 28 dias, conforme figura 11. Figura 10: Resistência a compressão aos 7 e 28 dias, com resíduo de borracha sem tratamento. Fonte: Rodriguez, Lopez e Vaz, Figura 11: Resistência a compressão aos 28 dias, com resíduo de borracha tratada. Fonte: Rodriguez, Lopez e Vaz, 2006.

33 Blocos vibro prensados A normatização brasileira possui um rigoroso controle de qualidade por meio de ensaios que devem ser realizados em blocos, fabricados em sua maioria industrialmente, nos quais a alvenaria pode se basear. Os blocos de concreto são elementos prismáticos tanto para alvenaria sem função estrutural como para a de função estrutural, conforme mostra a figura 12. Sendo que em ambos os casos eles são constituídos basicamente de cimento, agregado miúdo e água, moldados através de vibração e prensagem. Conforme Fioriti e Akasaki (2004): Os precursores dos blocos de concreto que conhecemos atualmente talvez sejam os que J. Bresser produziu na Virgínia USA, em A tentativa de se mecanizar um processo de moldagem de vários blocos numa mesma fôrma, mesmo que manualmente, ganhava corpo. O início do século XX abria a corrida para a fabricação de máquinas cada vez melhores. Figura 12: Bloco sem função estrutural e bloco estrutural. Fonte: Fioriti e Akasaki, O desafio era combinar as duas energias responsáveis pela excelência dos blocos prémoldados de hoje e, atualmente a busca por aperfeiçoamento dos métodos ainda continua. As energias de vibração e compactação da mistura precisam atuar devidamente ajustadas e

34 34 em harmonia. Só assim, segundo especialistas, é possível conseguir resistência, homogeneidade, aparência e economia com os blocos de concreto. As vibro prensas são máquinas produtoras de blocos de concreto e, assim são chamadas devido o fato do tipo de mecanismo que é empregado para se fazer com que o material de dosagem penetre e preencha as fôrmas acopladas nas vibro prensas. Fioriti e Akasaki (2004) ainda ressaltam que, quando se tem as vibro prensas operando com a alimentação das fôrmas controlada, elas podem ter suas propriedades físicas otimizadas, devido à estreita relação que este parâmetro possui com os graus de compactação a que os blocos são submetidos. De modo geral, conforme o comercio varejista a melhor vibração é aquela que permite se obter num tempo mínimo, blocos de qualidade homogênea em todos os pontos da fôrma, provocando assim uma ótima compactação. Sendo que os seguintes parâmetros caracterizam a vibração: direção, fôrma, freqüência, amplitude, velocidade, aceleração e duração, onde se destaca também a importância de um operário bem treinado e que compreenda o procedimento da máquina. 4.5 Concreto para confecção dos blocos No geral, os autores definem o concreto (componente dos blocos de concreto simples), como um aglomerado de agregados, que são unidos por um aglutinante. Este pode conter aditivo e outros produtos acrescentados para facilitar o seu preparo ou para melhorar certas características dele. Sendo que o concreto é composto pelo agregado, como elemento sólido e por um aglutinante endurecedor como elemento viscoso. Conforme a NBR 7211/1983 o agregado miúdo é caracterizado como areia de origem natural ou resultante do britamento de rochas estáveis, ou mistura de ambas, cujos grãos passam pela peneira 4,8 mm e ficam retidos na peneira 0,075 mm. Sendo que de acordo com a mesma norma acima citada, os agregados podem ser areia e pedra, ou escórias de alto forno, cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados leves que satisfaçam às especificações próprias a cada um desses materiais.

35 35 De acordo com Andriolo e Sgarboza (1993), o agregado é responsável por três principais funções: a) Servir como enchimento relativamente barato; b) Formar uma estrutura de partículas, que seja adequada para resistir à ação de cargas aplicadas, abrasão, percolação de água e ação do tempo; c) Reduzir as variações de volume resultantes do processo de pega e endurecimento e da variação de umidade na pasta de água e cimento. Quanto ao aglomerante, sabe-se que o principal e mais utilizado mundialmente na construção civil é o cimento, que é um pó fino e cinza que endurece sob a ação de água. Diversas são as observações de diferentes autores quanto à qualidade do agregado para se obter uma boa qualidade no concreto que se deseja produzir, onde as características minerais e granulométricas influenciam. Frasson et. al. (2000, p.34) sugerem os valores da tabela 2 para dosagem de traços com fins estruturais. Tabela 2: Traços sugeridos em função da resistência à compressão média aos 28 dias Resistência à compressão média 4,5 Mpa 6,0 Mpa 8,0 Mpa 9,0 Mpa Traço seco (cimento:agregados) 1:9 a 1:12 1:8 a 1:10 1:7 a 1:9 1:6 a 1:8 Fonte: Adaptada de Medeiros (1993) apud Frasson et. al.(2000). Frasson et. al.(2000, p.32) ainda dizem que [...] os traços normalmente empregados para a produção de blocos, dentro da faixa especificada pela NBR 6136 (1994) podem variar de 1:6 a 1:14 (cimento: agregados), dependendo dos materiais utilizados, além do tipo porte e regulagem da vibro prensa. Frente diversas considerações, para a introdução dos resíduos de borracha na composição do concreto dos blocos destinados a alvenaria, todos os pesquisadores ressaltam a importância dos ensaios de caracterização dos materiais constituintes do concreto de cada região, para então buscar o melhor e mais eficiente traço. Sendo possível assim, comparar

36 a viabilidade de custos do seu uso com e sem substituição aos materiais convencionais utilizados na indústria da construção civil Ensaios de caracterização dos materiais De acordo com as normas vigentes, os ensaios de caracterização dos materiais devem ser realizados com o objetivo de verificação das propriedades e características dos materiais necessários para a produção de concreto. Segundo a NBR 7211(2009) a granulometria dos agregados é característica essencial para o estudo das dosagens do concreto. Constituindo na definição da proporção relativa, expressa em porcentagem, dos diferentes tamanhos de grãos que se encontram em todo o material que se pretende utilizar. Quanto à caracterização da borracha moída, Santos (2005) fez um apanhado na literatura onde reuniu os resultados de diferentes autores na tabela 3. Tabela 3: Massa unitária e Massa específica na literatura Fonte: SANTOS, Santos (2010), por sua vez, encontrou em sua pesquisa valores de 0,3 kg/dm³ para massa unitária e para massa específica 1,14kg/dm³.

37 37 Contudo, Maia (2002, p. 42) afirma: A densidade da borracha comercial varia entre e kg/m³. A borracha do pneu é constituída por outros componentes como carbono e óleo, que têm a densidade média de kg/m³ Analise para cálculo de traços de concreto Conforme Albuquerque (2009), a incorporação das partículas de pneu na matriz cimentícia ocorre ainda na fase de mistura dos materiais, processo que pode ser realizado com simples adição ou substituição parcial ou total dos agregados (areia e brita). Em uma visão geral das pesquisas, observa-se que o maior problema relatado em se adicionar borracha no concreto se encontra na combinação fraca da aderência da matriz do concreto com a borracha de pneu. Albuquerque (2009, p. 56) ressalva que uma zona de transição mais fraca pode afetar a formação e coalescência de micro fissuras, afetando a resistência do compósito, tendência que tende a se agravar à medida que se aumenta a quantidade de borracha incorporada ao concreto. De acordo com TOPÇU (1997) apud Santos e Borja (2005), o ideal seria utilizar quantidades de até 35% de resíduo de borracha para não afetar significativamente a sua resistência mecânica, desde que o diâmetro das partículas do resíduo não ultrapasse 1 mm. Já que em sua pesquisa, Santos e Borja (2005) utilizaram partículas com diâmetro maior que 1mm e ressaltaram que [...] o resíduo de pneu exerceu uma influência significativa na diminuição da resistência à compressão em todos os traços com percentuais de 10% e 15%, e ainda dizem que o seu melhor traço testado quanto à resistência foi o que possuía 5% de resíduo. De acordo com Uygunoglu e Topçu apud Pedro et. al. (2012, pg. 67), os resultados de suas pesquisas apontaram que para um aumento da quantidade de partículas de borracha em argamassa foi necessária uma maior quantidade de água, para uma boa trabalhabilidade do concreto com borracha. Em controvérsia, Pedro et. al. obtiveram em sua pesquisa boa

38 38 trabalhabilidade em traços com diferentes porcentagens de borracha moída, utilizando-se a mesma quantidade de água em todos. Conforme pesquisadores da área, apesar das consideráveis perdas de resistência com a incorporação de partículas de borracha de pneu, o uso desta combinação pode ser viável para utilização em paredes e isolamento térmico para fins de cobertura (LIMA, et. al. 2000) e no envelopamento de dutos e valas (BAUER, et. al., 2001), por exemplo Produção de concreto De acordo com Scholz, Seidler e Jacoski (2008) no Brasil o concreto é fabricado colocando primeiramente o agregado graúdo (ou o agregado mais resistente no caso de todos serem miúdos) no misturador, posteriormente se adiciona a metade da água que é seguida pela adição de cimento, forma-se nesta etapa a nata. Na sequencia é acrescentado o restante do agregado no misturador com o restante da água e caso for necessário se é adicionado algum tipo de aditivo Ensaios de absorção de água Está diretamente relacionada à impermeabilidade dos produtos, ao acréscimo imprevisto de peso à parede saturada e à durabilidade, portanto seu ensaio é de grande importância a todos os blocos de concreto para alvenaria que serão expostos a intempéries ou umidade, conforme informa a NBR 7173/1982. Para o ensaio da absorção de água em artefatos de concreto com resíduos, é indicado considerar temperatura inferior a de 70º C na etapa em que os blocos irão para a estufa, de acordo com o que diz Borgatto (2010, p. 27): Na determinação do teor de umidade, a temperatura da estufa não deve ser superior a 70º C a fim de evitar-se a queima dos componentes orgânicos. Cabe ressaltar que não existe uma normatização especifica para o ensaio da determinação do teor de umidade de amostras de RSU.

39 A mesma norma ainda indica os valores máximos de absorção, sendo 15% para o bloco individual e uma média de 10% em relação à amostra Resistência a compressão dos blocos de concreto vazados Segundo a NBR 7173/1982, o processo de fabricação (mistura homogênea, prensagem, secagem e cura controlada), é um dos fatores que pode garantir a regularidade de formas, dimensões dos blocos que são produzidos entre outros requisitos (tabela 4). Fator que pode vir a influenciar na resistência do produto final, além de possibilitar a modulação da obra e evitando-se improvisos e desperdícios deles decorrente. REQUISITOS ABSORÇÃO D ÁGUA (% massa) TOLERÂNCIAS DIMENSIONAIS (mm) RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO Tabela 4: Principais requisitos exigidos em norma VEDAÇÃO 10 (média) 15 (individual) 3 (para +) 2 (para -) fm > 2,0 MPa fi > 2,5 MPa DIMENSÕES (mm) 90 X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X 390 BLOCO DE CONCRETO ESTRUTURAL TIPO A 10 (individual) ESTRUTURAL TIPO B ± 2 (largura) ± 3 (altura e comprimento) 6,0 MPa 4,5 MPa 140 X 190 X X 190 X X 190 X X 190 X 390 Fonte: Conforme citado na NBR 7184/1992, a prensa utilizada para o ensaio de resistência a compressão deve ter dois pratos de aço como apoio, sendo um articulado e ambos com superfícies planas e rígidas, sendo que a mesma deve assegurar a distribuição uniforme dos esforços.

40 40 De acordo com esta mesma norma, os blocos deverão ser ensaiados secos e a regularização da superfície dos blocos deve ser feita através de capeamento com pasta de argamassa, enxofre ou gesso (espessura de 3,0 mm). Os ensaios para os blocos vibro prensados também são citados pela SINAPROCIM (Sindicato Nacional da Indústria de Produtos de Cimento) em seu site, destacando os principais requisitos exigidos por norma (anexo 1).

41 41 5. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Para o desenvolvimento desta pesquisa fez-se o uso de método de pesquisa experimental, e será aqui apresentada divida em etapas para melhor compreensão da mesma. A primeira etapa consistiu na coleta e preparo da borracha e demais agregados a serem utilizados. Além do ensaio de caracterização da areia natural, brita e borracha. Na segunda etapa, foram calculados quatro traços para serem confeccionados os blocos. Na terceira etapa realizou-se o ensaio de compactação para buscar encontrar a umidade ideal. Na quarta etapa foram confeccionados os blocos vibro prensados e em uma quinta etapa realizados os ensaios de resistência a compressão, dimensões e absorção de água. 5.1 Procedimentos executados na primeira etapa Coleta e preparo dos materiais Inicialmente, buscou-se a coleta do resíduo em uma empresa recuperadora de pneus de médio porte na região de Chapecó (SC) e, obtenção dos demais agregados necessários na empresa que seriam confeccionados os blocos. Os resíduos de pneus foram obtidos através de processo mecânico que utiliza de equipamento conhecido como raspadeira composto de cilindros dotados de ranhuras que provocam o desgaste na superfície de rodagem, por raspagem, nos pneus usados, para posterior colocação de uma nova capa de bandagem. Os resíduos caiam diretamente no chão, sendo estes posteriormente recolhidos por um funcionário que os armazena em sacos de ráfia na empresa, no aguardo de um destino final. Para utilização deste resíduo foi realizado a exclusão de partículas que tenham diâmetros superiores a 4,75 mm, adotando-se para confecção do Ensaio de Compactação o

42 42 peneiramento manual através de peneira 2,38mm e pesando-as para determinação da porcentagem de massa em relação à massa total. Para confecção dos blocos de concreto sem função estrutural, foram utilizados os resíduos de borracha de pneu moída, de mesma origem e granulometria, inicialmente estabelecida. Para a pesquisa foram coletados 11 sacos de borracha heterogênea, incluindo impurezas (metais, plásticos, etc), sendo que cada saco pesava 30 kg. O que ressaltou a importância do peneiramento manual do material para retirada de tais impurezas. Deste total, foram efetivamente utilizados 200 kg de material já peneirado, os 130 restantes foram ensacados novamente e devolvidos a empresa de recapagem para a destinação adequada do mesmo. O peneiramento foi realizado diretamente dentro de tambores para melhor armazenar e evitar a perda de material, estes por sua vez eram tampados e protegidos de intempéries (figura 13). Figura 13: Armazenamento de borracha moída peneirada Pode-se observar durante o peneiramento que este material tem a forma fibrilar (figura 14), embora sua composição apresente certa heterogeneidade. De acordo com o dono da empresa de recapagem onde foi realizada a coleta, esta heterogeneidade se deve principalmente ao estado da lâmina da raspadeira, quanto mais afiada (estado novo)

43 maiores são as lascas extraídas do pneu e com forma arredondada, no entanto, quanto mais gasta a lâmina menores serão os resíduos e de forma mais alongada. 43 Figura 14: Borracha com forma fibrilar Cimento O cimento portland utilizado foi o CPII-Z-32 conforme utilizado por Santos e Borja (2005), o qual apresentou um bom desempenho no uso com a borracha como matéria prima, além de ser mais comum em nossa região. As especificações do cimento foram obtidas junto ao fabricante e são apresentadas na tabela 5. Tabela 5: Características físico químicas do cimento (dados do fabricante) ph em solução aquosa 12 ph 14 Massa especifica absoluta 2,8 γ 3,2 g/cm³ a 20ºC Massa especifica aparente 0,9 a 1,2 g/cm³ a 20ºC Solubilidade em água até 1,5 g/l a 20ºC Resistência aos 3 dias 10 MPa Resistência aos 7 dias 20 MPa Resistência aos 28 dias 32 MPa Tempo de pega inicial (horas) 1 Tempo de pega final (horas) 10

44 Aditivo Utilizou-se um aditivo desmoldante RHEOCAST BB2 da RHEOSET INDUSTRIA E COMÉRCIO DE ADITIVOS LTDA., comercializado em bombonas de 200 L (figura 15), com cor esbranquiçada e diluído na água que era utilizada para confecção dos blocos vibro prensados, conforme orientação do fabricante. Figura 15: Bombona de aditivo Caracterização dos materiais Os agregados, incluindo-se o resíduo de pneu, foram caracterizados através dos ensaios de granulometria, massa específica e massa unitária, lembrando que os agregados naturais utilizados foram os encontrados na empresa de Chapecó-SC, que confeccionou os blocos Ensaio granulométrico A caracterização dos agregados naturais e da borracha, com relação a sua granulometria, foi baseada na NBR NM 26:2001, que preconiza a utilização das peneiras da série normal e intermediária.

45 45 O resíduo de recauchutagem gera fibras de borracha com tamanhos e espessuras variadas, variando também a relação comprimento/diâmetro, devido à frequencia da troca de lâmina da raspadeira conforme citado no item Conforme Santos (2010) citou em sua pesquisa, para efeito de fibra, aquelas com baixa relação comprimento/diâmetro são menos interessantes. No entanto, observou-se que a retirada deste material pode ser desnecessária, pois além do percentual ser pequeno, o peneiramento pode não ser eficiente. Assim as fibras aqui utilizadas apresentam características peculiares em relação às fibras usuais. São fibras curtas com superfícies bastante irregulares, possuem ainda pequenas dimensões, e parte se assemelhando a um pó (figura 16). Figura 16: Composição granulométrica da borracha utilizada. Nos ensaios granulométricos realizados conforme NBR NM 26:2001, foram utilizadas duas amostras para cada matéria prima (brita, borracha, areia e areia industrial), das quais foram calculadas as suas porcentagens retidas e acumuladas para cada abertura de peneira estabelecida, juntamente com seu módulo de finura e dimensão máxima, conforme é apresentado no anexo 2.

46 46 A borracha e a brita forram colocadas de acordo com a série de peneiras indicadas para agregado graúdo, quanto as areias natural e industrial foram colocadas na série de peneiras para agregados miúdos. Vale ressaltar, que todos os ensaios de caracterização da borracha moída foram realizados com o material já preparado anteriormente no peneiramento, portanto livres de impurezas grosseiras e borracha com tamanhos superiores ao desejado para este estudo. Os agregados eram levados para o agitador mecânico onde ficavam por 60 segundos em vibração de 80/s, em seguida sendo pesado o conteúdo de cada peneira para ser calculado posteriormente a curva de porcentagem retida acumulada correspondente a cada agregado (conforme figura 17). a) b) c) Figura 17: a) Pesagem da amostra. b) agitação das peneiras em agitador mecânico. c) Pesagem do agregado retido em cada peneira.

47 Massa unitária e massa específica A massa unitária da brita, da areia e da borracha moída foram determinadas pela NBR agregados em estado solto. Quanto a areia industrial, utilizou-se a massa unitária fornecida, devido pouca disponibilidade de material cedido na empresa para o ensaio de caracterização dos agregados naquele período. A massa específica foi determinada pela técnica do frasco graduado apenas para a brita. Para as areias natural e industrial e, a borracha a massa específica foi determinada seguindo os procedimentos descritos na antiga NBR 9776/1987- agregados- determinação da massa especifica de agregados miúdos por meio do frasco de Chapmam. Porém, para determinação da massa específica da borracha, substituiu-se a água pelo álcool, num volume de 250 cm³ e amostras do resíduo de 175 g de massa. Procedimento semelhante ao adotado por Santos e Borja (2005) em sua pesquisa, onde eles substituíram a água por Xenol. Optou-se por utilizar o álcool porque possui uma massa específica (0,811g/cm³) 3 inferior a da água, além de ser economicamente mais viável que os demais combustíveis de baixa densidade e ser de menos periculosidade para manuseio. Da mesma forma que no ensaio com a areia, a borracha demonstrou aprisionamento de ar no bulbo inferior. Logo, com uma agitação continua, buscou-se eliminar as bolhas de ar através da percolação do liquido, até a total estabilização do nível (figura 18), buscando se efetivar a leitura do mesmo o mais breve possível para evitar perda do álcool para o ambiente. 3 Valor de acordo com site: conteudo.asp?xmenu=121, tendo se adotado o álcool 92,8ºINPM.

48 48 Figura 18: Material decantado. 5.2 Procedimentos executados na segunda etapa Após a caracterização dos materiais, foi calculado o traço referência. A metodologia de dosagem utilizada baseou-se em ajustes prévios nas composições dos agregados miúdos e graúdos, de tal forma a obter-se um menor volume de vazios. Assim, determinando um traço referência para ser empregado na própria vibro prensa em escala real, este que por sua vez depende do nível de resistência desejado para os blocos. Este traço foi usado como referência e teve derivações, na confecção de mais três traços com o uso de diferentes porcentagens de resíduo de borracha. Sendo realizada a substituição parcial de, 6%, 10% e 14% em massa do agregado graúdo respectivamente (devido sua granulometria ser mais semelhante a da matéria prima a ser substituída).

49 Confecção do traço referência Com os ensaios de caracterização dos agregados miúdos buscou-se o melhor ajuste na porcentagem de cada tipo de areia para a composição miúda. Para a qual se obteve 70% de areia e 30% de areia industrial para a composição miúda (zona ideal), conforme figura 19. Figura 19: Mescla dos agregados miúdos. Fonte: Programa computacional Itambé. Estabelecida a quantidade de cada agregado miúdo a ser utilizado na composição do traço, procurou-se obter a melhor composição da curva granulométrica para o traço de referência para os blocos, sendo utilizados apenas os agregados disponíveis na empresa responsável por confeccionar os mesmos. Na composição granulométrica estabeleceu-se 42% de areia fina, 18% de areia industrial e 40% de brita 0, conforme figura 20, sendo esta a curva granulométrica que mais se aproximou a curva ideal indicada pelas normatizações.

50 50 P O R C E N T A G E N S MESCLA DOS AGREGADOS Zona Grossa A C U M U L A D A S Zona Fina Figura 20: Curva granulométrica do traço referência. Fonte: Programa computacional Itambé. A dosagem para os blocos de concreto foram calculadas em massa, adotando-se a proporção de agregado seco 1:12, conforme tabela 2 de Frasson et. al. citada no item 4.5. Para a confecção do traço dos blocos foi realizado ensaio da frigideira para determinação da umidade da areia natural e da industrial, coletada dias antes no local onde posteriormente foram confeccionados os blocos. Para a areia natural obteve-se 0,51% de umidade e para a areia industrial 3,42%, sendo que as amostras de brita se apresentavam secas. Com base na tabela 6, obteve-se a porcentagem de ar aprisionado no concreto durante o estado fresco, sendo de 3% devido o diâmetro máximo da composição. Tabela 6: Estudo para bloco - ABCP Diâmetro Adensamento máximo Moderado Enérgico Ar aprisionado e/ou Incorporado (mm) (%) (%) (%) 6,3 7,0 6,0 3,5 9,5 6,0 5,0 3,0 12,5 5,0 4,0 2,5 Na tabela 7, tem-se o traço referência 1: 5,0: 2,2: 4,8 (respectivamente cimento: areia fina: areia industrial: brita) encontrado para o ensaio em massa, juntamente com as demais informações pertinentes do mesmo.

51 Sendo que para estimativa da porcentagem da umidade do concreto, percebeu-se a necessidade de fazer um novo ensaio, que será explicado na terceira etapa. 51 Tabela 7: Traço referência D O S A G E M P A R A B L O C O D E C O N C R E T O Proporção de Cimento kg = 1.0 Proporção em peso do agregado seco 12 Materiais Componentes Massa específica Individual kg/dm³ Umidade (%) Materiais (%) Traço Unitário Seco em Peso Massa dos materiais por volume de concreto Materiais secos Materiais úmidos Cimento Pozolana Areia 1 Nat Fina Areia 2 Nat Média Areia 3 Ind Areia 4 Grossa Brita 0 Borracha moida Aditivo Água Total do Traço 3,12 2,30 2,65 2,64 2,78 2,62 2,86 1,15 1,00 ***** 100,0 1, ,00 ***** 0,0 0,0 0 0,00 0, , ,29 0,00 0 0,0 0 0,00 3, , , ,0 0 0, , , ,0 0 0,00 0,4 0,004 0,7 0, ,00 Volume absoluto do concreto (Litros) ,95 Relação Água/Cimento (kg/kg) 1,04 Umidade da massa do concreto (%) 8,0 Porcentagem de ar no concreto durante o estado fresco 3,0 Teor de argamassa do concreto (%) 63,1 Densidade do Concreto (kg/m 3 ) 2,381 Fonte: Programa computacional Itambé.

52 Confecção dos traços com resíduo de borracha de pneu Com o traço de referência dosado, passou- se a substituir porcentagem da brita 0 por borracha moída, com as derivações de 6%, 10% e 14% de borracha moída em massa. Onde o traço de referência será identificado como T1 e, os demais conforme sua respectiva porcentagem de resíduo, T2, T3 e T4. Portanto, encontrou-se os traços em massa a seguir: o T2 1: 5,0: 2,2: 4,1: 0,7 o T3 1: 5,0: 2,2: 3,6: 1,2 o T4 1: 5,0: 2,2: 3,1: 1,7 Pode-se observar que em comparação com o traço referência (figura 20) ao se adicionar resíduo de borracha moída a composição granulométrica se adequou melhor ao preenchimento ideal, conforme pode ser visto na figura 21 (traço T4). P O R C E N T A G E N S Zona Grossa MESCLA DOS AGREGADOS A C U M U L A D A S Zona Fina Figura 21: Composição granulométrica T Execução do Ensaio de Compactação No decorrer da pesquisa se observou a necessidade de estimar o valor da relação água/ cimento por um método diferenciado, principalmente pela consistência exigida para o concreto de tais blocos (bastante seca).

53 53 O ideal para bom desempenho do bloco é encontrar a umidade ótima do traço, devido a impossibilidade de realizar este teste, pesando se os blocos e acrescentando se água durante a execução dos mesmos na fábrica, foi realizado o ensaio de compactação com o traço de referência para se obter a relação ideal de umidade, mantendo-se a mesma relação água/cimento para os demais traços. Contudo, a determinação da umidade da mistura foi encontrada no ensaio de compactação dos solos; NBR 7182 (1986)- Solo- Ensaio de Compactação. Através deste ensaio, se busca determinar a relação entre o teor de umidade e a massa específica aparente seca de solos quando compactados. Com esta relação, é possível determinar o teor de umidade ótima do solo (sendo neste caso do concreto), para atingir então, a maior densidade do concreto a ser produzido. Conforme a norma acima citada foi utilizado o cilindro de Proctor (metálico pequeno), com energia de compactação normal, ou seja, com a compactação de 26 golpes e 3 camadas com o soquete pequeno. O traço em que foi realizado o ensaio de compactação não possuía adição de borracha, sendo adotado posteriormente para os demais traços a mesma relação de umidade. O ensaio foi realizado sem reuso de material, sobre amostras de agregados preparados com secagem prévia ao ambiente, conforme o traço referência. A mistura e homogeneização dos materiais foi realizada de forma mecânica usando-se uma argamassadeira com capacidade de 5l e, posteriormente moldados os corpos de prova no cilindro de Proctor (figura 22). A seguir, se adicionou água à mistura gradativamente misturando-a, de forma a se ter um teor de umidade homogêneo. Na primeira porção usou-se um teor de umidade de 5%, com a completa homogeneização do material, procedeu-se com a sua compactação, atendendo o número de 3 camadas e o número de 26 golpes por camada. Os golpes do soquete foram aplicados perpendicularmente e distribuídos uniformemente sobre a superfície de cada camada, sendo que as alturas das camadas compactadas foram, aproximadamente iguais. A compactação de cada camada também foi precedida de uma ligeira ranhura na camada subjacente.

54 54 a) b) c) d) e) f) Figura 22: Detalhes do ensaio de compactação. (a) Agregados pesados; (b) Cilindro de Proctor e soquete; (c) Mistura do traço na argamassadeira; (d) Moldagem do corpo de prova conforme NBR 7182; (e) e (f) retirada e arrasamento do excesso de concreto. Após a compactação da última camada, retirou-se o cilindro complementar removendo-se o excesso com o auxílio de uma régua biselada e feito isso, também se retirou o molde cilíndrico da sua base. Então se pesou o conjunto em uma balança, onde ao descontar o peso do cilindro obteve se o peso úmido da mistura compactada. O corpo de prova foi posteriormente repartido em três camadas iguais onde se coletou duas amostras em capsulas cerâmicas para verificação da porcentagem de água de fato existente no corpo de prova, já que observou-se que em alguns casos havia presença de saída de água pelas laterais do cilindro. A segunda porção foi preparada com um teor de umidade 1 % superior a primeira e assim por diante.

55 Procedimentos da quarta etapa Confecção dos blocos vibro prensados Com o traço estabelecido e a umidade estimada, a confecção dos blocos 14x19x39 foi iniciada. Os agregados foram preparados em carrinhos de mão, que eram despejados sobre uma esteira que os conduzia até o misturador, onde o maceiro era responsável por controlar a quantidade de água colocada na mistura (figura 23 b.). Como a empresa não possui nenhum controle de umidade da areia, areia normal utilizada foi novamente coletada para verificação do traço calculado (item 5.2.2), sendo realizados os ajustes cabíveis. Os demais materiais por estarem em baias elevadas e cobertas puderam ser considerados com umidade desprezível. a) b) Figura 23: a) Areia com grande variabilidade em sua umidade. b) Colocação dos agregados na esteira para irem ao misturador. A quantidade estimada de água para os blocos, calculado com o ensaio de compactação, também foi afetada, pois apesar da areia ser coberta, possuía grande variabilidade quanto a umidade (perceptível na figura 23 a.), estando seca em alguns pontos e encharcada em outros. Devido a isso foi colocada menos água que o calculado e, realizado um teste tátil visual pelo maceiro para determinação do ponto, o qual consistia em pegar na palma da

56 56 mão uma quantidade do material do misturador e esfregar com movimentos verticais contra a parede do mesmo, devendo a textura ficar flexível e com aparência lisa (figura 24). a) b) Figura 24: a) composição boa para confecção dos blocos. b) composição com pouca água. Após passar pelo misturador, era conduzida por uma esteira até a vibro prensa, onde um operador especializado e treinado era responsável por controlar o tempo, força de vibração e compactação dos blocos. Os blocos ficavam sobre folhas de compensados, que passavam por uma esteira com uma escova giratória para retirada de rebarbas (figura 25), em seguida os mesmo eram empilhados e conduzidos por intermédio de uma empilhadeira até o local onde passariam pela cura. Figura 25: Blocos moldados em vibro prensa

57 57 Os blocos empilhados logo foram cobertos por lonas pretas, para se evitar a perda brusca de umidade do bloco para o ambiente, permanecendo assim por no mínimo 24h. A partir de então foram paletizados, marcados traço por traço e colocados no pátio da empresa, onde permaneceram por mais três dias, sendo curados por aspersão de água (figura 26). a) b) Figura 26: a) Blocos paletizados. b) Cura dos blocos por aspersão de água. Na sequencia, uma amostra de cada traço dos blocos que seriam ensaiados foi levada ao laboratório de Engenharia Civil da Unochapecó, onde se continuou realizando a cura com o processo de aspersão de água, até o dia antecedente a cada ensaio de resistência. O método de cura adotado foi o mesmo executado por Santos e Borja (2005), no qual a cura foi feita no laboratório nas condições ambientes de temperatura, fazendo a manutenção da umidade por meio de aspersão de água, excluindo-se o sábado, domingo e feriados, até a véspera do seu rompimento. Tal metodologia foi adotada no intuito de aproximar as mesmas condições de cura realizadas nas fábricas de blocos de concreto. Durante execução dos diferentes traços com resíduo de borracha, observou-se que havia necessidade de colocar mais água nos blocos com maior porcentagem de borracha, pois no passar do misturador para a vibro prensa ocorria perda da mesma, o que impossibilitava o bom preenchimento e moldagem dos blocos devido à formação de trincas (figura 27 a.), estes por sua vez eram retirados e reaproveitados em outro setor da fabrica.

58 58 Contudo, quando colocado água em demasia (devido principalmente a grande variação da umidade da areia), a fabricação também era prejudicada, formando buracos nos blocos (figura 27 b.). Destacando-se com isso a importância de se ensaiar a umidade ótima do bloco, além de se ter um controle da umidade dos agregados. a) b). Figura 27: a) Blocos com pouca umidade. b) Blocos com muita umidade. Devido estes contratempos, coletou-se amostra do concreto utilizado para confecção de cada traço para encontrar a umidade existente de fato em cada um. As amostras foram pesadas no laboratório da Unochapecó e colocadas na estufa, sendo pesadas novamente após 24h, para se obter o peso seco, possibilitando saber à umidade contida. 5.5 Realização dos ensaios Após obtenção dos dados conforme NBR 12118:2006 e NBR 6136:2007, foi realizado comparação e análise dos mesmos, visando encontrar o traço mais viável para uso, tanto tecnicamente como em relação aos custos obtidos Verificação da umidade Para verificação da umidade contida nos blocos, foi coletada uma amostra de um bloco de cada traço ao ser vibro prensado. A mesma foi colocada em capsulas que passaram por procedimento de pesagem e secagem, para fim de descobrir a umidade da massa de

59 59 concreto e consequentemente a relação a/c efetiva de cada traço, sendo que todos foram calculados inicialmente para a relação de 1,04 com 8% para a umidade da massa de concreto (conforme encontrado no ensaio de compactação) Ensaio de absorção Conforme NBR 6136/2007, foram coletados 3 blocos de cada traço para realização do ensaio de absorção de água, os mesmos contendo mais de 28 dias de cura. Estes foram pesados em temperatura ambiente e, em seguida colocados na estufa a temperatura de 70ºC, conforme citado por Borgatto (2010). Após o período estabelecido pela NBR 12118, eles foram retirados e pesados em seguida, sendo mergulhados em água no dia seguinte para o procedimento de saturação (figura 28). a) b) c) Figura 28: a) Blocos em estufa para secagem, b) Blocos submersos para saturação, c) Blocos escorrendo água para pesagem conforme NBR

60 Ensaio de resistência a compressão Foram ensaiados 9 unidades de cada traço, sendo 6 para a verificação das dimensões e resistência dos blocos e, 3 para absorção da água. Os blocos foram ensaiados para a resistência a compressão aos 14, 21 e 28 dias, tendo sido capeados com enxofre no dia antecedente ao mesmo conforme especificado pela NBR 12118/2007 (figura 29). a) b) Figura 29: a) Capeamento dos blocos; b) Ensaio de resistência a compressão.

61 61 6. ANÁLISE DE RESULTADOS 6.1 Ensaio granulométrico dos agregados Com os dados das porcentagens acumuladas de cada material ensaiado, obteve se as curvas granulométricas das areias natural e industrial, da brita e da borracha, conforme figura 30. Figura 30: Curvas granulométricas das matérias primas utilizadas. Na tabela 8 se apresentam o módulo de finura e as dimensões máximas dos agregados ensaiados: Tabela 8: Módulo de finura e dimensões máximas dos agregados Agregado Módulo de Finura Dimensão máxima (mm) Areia 1,85 2,38 Areia Industrial 3,01 6,30 Brita 2,63 6,30 Borracha 4,07 2,38 De acordo com a NBR 7211, nas curvas granulométricas observou-se que a areia utilizada é classificada como muito fina, que é confirmado ao se analisar também o módulo de

62 62 finura. A areia industrial pelo mesmo método de classificação é considerada uma média fina. A brita por sua vez é classificada como brita 0, também pela NBR Devido às maiores partículas da borracha em relação à areia, ela foi ensaiada granulometricamente e comparada aos agregados graúdos, onde estaria em uma classificação ainda inferior a da brita utilizada, já que para a pesquisa passou-se a considerar a borracha a partir do retido acumulado da peneira 2,38mm. 6.2 Massa específica e massa unitária dos agregados A massa unitária da brita, da areia natural e da borracha moída ensaiadas são apresentadas na tabela 9, assim como a massa unitária da areia industrial fornecida pelo fabricante. Na mesma tabela também se encontram os valores obtidos da massa específica dos agregados. Tabela 9: Massa unitária e massa específica dos agregados: Agregado Massa unitária (kg/dm³) Massa específica (Kg/dm³) Areia 1,518 2,648 Areia Industrial 2,200 2,778 Brita 1,498 2,863 Borracha 0,389 1,150 Avaliando-se os valores encontrados para a massa unitária e especifica da borracha, pode se constatar que o valor é coerente ao encontrado por outros autores, como Bauer et. al. (2002) e Santos (2010). 6.3 Ensaio de compactação Os seis pontos obtidos ao final do ensaio de compactação permitiram a construção da curva de compactação (figura 31), sendo que as amostras coletadas do centro de cada corpo de prova formaram curva idêntica resultando o mesmo.

63 63 Figura 31: Curva de compactação A curva resultante tem um formato parabólico, obtendo-se no ponto máximo a massa específica aparente seca máxima e o valor de umidade correspondente, considerado como o teor de umidade ótima, correspondendo 8,3% para o traço pesquisado. 6.4 Verificação da umidade Na tabela 10 se apresentam os traços com a porcentagem de umidade efetiva do concreto encontrada e a relação a/c de cada um: Tabela 10: Relação a/c dos traços elaborados Traços % umidade Relação a/c Traço 1 4,7 0,61 Traço 2 4,7 0,61 Traço 3 6,1 0,79 Traço 4 6,4 0,83 Assim pode-se confirmar que nenhum dos traços executados manteve a relação que foi calculada, sendo que apenas o traço T1 e T2 mantiveram a mesma relação, e os demais

64 64 aumentando sua relação conforme também foi aumentada a porcentagem de borracha, assim como Uygunoglu e Topçu encontraram. Apesar de que quanto maior a relação a/c menor será a resistência encontrada, não se preocupou em manter o mesmo teor de argamassa, mas sim a trabalhabilidade da mistura para moldagem dos blocos. 6.5 Verificação das dimensões dos blocos Conforme NBR 12188, foram coletadas todas as dimensões de 6 blocos de cada traço executado, os mesmos que posteriormente passaram por ensaio de resistência. Considerando os blocos confeccionados como classe D (bloco sem função estrutural, para uso acima do nível do solo - vedação), com módulo 15, tem-se os resultados referentes à altura, comprimento e largura, que são apresentados na tabela 11 com seu desvio padrão, assim como suas dimensões máximas e mínimas podem ser examinadas nas figuras 32 e 33, respectivamente. Tabela 11: Dimensões dos blocos vibro prensados ensaiados Dimensões dos blocos Traço H (mm) C (mm) L (mm) NBR ±3 390 ±3 140 ±2 T1 190 ± ± ± 1 T2 189 ± ± ± 1 T3 190± ± ± 1 T4 188 ±1 393 ± ± 1

65 65 Figura 32: Dimensões máximas dos blocos vibro prensados ensaiados. Considerando-se as dimensões máximas dos blocos, observou-se que nenhum dos traços passaria no quesito largura segundo a NBR 6136, inclusive o traço referência, o que leva a crer que há algum problema com a forma utilizada na empresa. No entanto, quanto à altura todos os traços estariam regulares e, quanto ao comprimento apenas o T4 não seria aprovado. Figura 33: Dimensões mínimas dos blocos vibro prensados ensaiados.

66 66 Considerando-se as dimensões mínimas dos blocos por sua vez, tem-se que no quesito largura todos os traços estão em conformidade, assim como no seu comprimento e altura. Referente ao raio das mísulas, a norma não estabelece limite mínimo para blocos da classe D. No entanto, considerando-se o mesmo valor exigido para a classe C, todos os blocos dos quatro traços ensaiados atenderam a norma, sendo maiores que 20 mm. Assim como se constatou que todas as espessuras longitudinais, transversais e equivalentes ensaiadas estavam em conformidade ao exigido pela NBR 6136/2007. No entanto, nenhum dos traços passou no quesito da menor dimensão do furo, sendo em todos inferior a 98 mm, exigido para a classificação D com M-15, o que novamente deixa claro a desconformidade da forma utilizada na empresa com o exigido pela norma. Contudo, percebe se que a presença da borracha não interferiu nas dimensões da peça, sendo que os problemas encontrados foram os mesmos em todos os traços. 6.6 Ensaio de absorção De acordo com a figura 34, comprova-se que quanto maior a porcentagem de resíduo de borracha moída acrescida ao traço em substituição a brita, menor é a massa do bloco e maior é a porcentagem de umidade absorvida pelo mesmo (figura 35). Figura 34: Massa média dos blocos ensaiados.

67 67 Considerando o traço T1 para o T2 a redução da massa foi de 6,3% em média, cerca de 740 gramas a menos por bloco que, ao se considerar um pedreiro erguendo-os o dia todo se torna bem significativo. Quanto ao T1 para o T3 a redução foi de 17%, no T4 essa redução chegou a 20,8%, quase 2,5 Kg a menos por bloco. Figura 35: Absorção média dos blocos ensaiados. Confirmando o esperado, tendo-se o aumento da absorção de água com o aumento de incorporação de borracha, pois este agregado é responsável por uma pior compactação devida á diminuição do peso próprio das argamassas, maior teor de ar incorporado. O T2 teve um aumento de 16% na absorção em relação ao traço referência, sendo este aumento de 30% do T3 para o T1 e 64% do T4 para o T1. Contudo, todos os traços se encontram em conformidade com o exigido pela NBR 6136/2007, mantendo uma absorção inferior a 10%. 6.7 Ensaio de resistência a compressão Os resultados obtidos dos 6 blocos ensaiados podem ser encontrados nas curvas de resistência a compressão da figura 36, onde observou-se que conforme o esperado houve

68 68 uma queda brusca na resistência dos traços que possuem borracha moída em relação ao traço referência T1, conforme demais pesquisas realizadas por diferentes autores. Pode-se observar que a queda de resistência a compressão do traço T2 para o T1 foi de cerca de 50%, aos 14 dias e mantendo a diferença aos 28 dias. A queda de resistência foi mais drástica para o traço T3 e T4, que mantiveram suas resistências idênticas e sem grandes alternâncias de resistência desde a ruptura aos 14 até a dos 28 dias. Figura 36: Curva de resistência dos blocos executados. A queda brusca de resistência de cada traço pode ser mais bem percebida nas figuras 37 e 38, onde se tem as resistências máximas e mínimas da curva de cada traço.

69 69 Figura 37: Resistências máximas da curva de resistência de cada traço. Figura 38: Resistências mínimas da curva de resistência de cada traço. De acordo com a NBR 6136/2007, tem-se que o os blocos referentes ao traço T1 e T2 satisfazem a resistência mínima exigida para blocos da classe D (com um f bk, est = 5,22 MPa e f bk, est = 2,59 MPa respectivamente), podendo ser utilizados para fins não estruturais acima do solo, conforme o ideal desta pesquisa. No entanto, mesmo possuindo uma maior relação a/c, os traços T3 e T4 possuem uma resistência tão inferior que não é possível seu uso, divergindo com resultados de pesquisas anteriores.

70 Viabilidade de custos dos blocos A partir do momento em que foi estabelecida a relação a/c que foi utilizada em cada traço, todos tiveram o mesmo tempo de execução e mesma mão de obra, sendo assim o custo de ambos equivalentes. Para calculo da viabilidade econômica do traço com uso de borracha, considerou-se o preço do resíduo com frete fornecido por empresa terceirizada do estado do Paraná para o material nas dimensões necessárias para o uso e livres de impurezas. Assim como os valores dos agregados foram obtidos de fornecedores para a entrega no local e são apresentados na tabela 12. Tabela 12: Preços dos agregados Material Ton / m³ * Preço /m³ (R$) ** Preço/kg (R$) areia 1,6 90 0,06 areia industrial 1,5 70 0,05 brita 0 1,5 58 0,04 borracha moída - - 0,9 ** * **Preços do fornecedor Realizou-se a analise econômica para o T1 com o T2, devido este ter se apresentado o traço mais adequado para uso, alem de terem mantido a mesma relação a/c. Tabela 13: Preços unitários dos blocos T1 e T2 Traço 1 Traço 2 Preço Preço Material Quantidade Preço traço 1 Quantidade Preço traço 2 unitário unitário Areia 264,60 0,06 R$ 14,88 264,60 0,06 R$ 14,88 Areia industrial 111,69 0,05 R$ 5,21 111,69 0,05 R$ 5,21 Brita 0 240,00 0,04 R$ 9,28 204,00 0,04 R$ 7,89 Borracha moída 0 0,90-36,00 0,90 R$ 32,40 Cimento 1 22,00 R$ 22, ,00 R$ 22,00 Custo total R$ 51,38 Custo total R$ 82,38 Blocos produzidos 40 Blocos produzidos 44 Preço un/ bloco R$ 1,28 Preço un/ bloco R$ 1,87

71 71 Observa-se que o valor do traço com substituição de agregado graúdo por borracha se torna 46% mais elevado, devido principalmente o material preparado necessitar vir de outro estado, sendo que quanto maior a quantidade de borracha substituída no traço maior será o custo unitário de produção dos blocos. Caso houvesse uma empresa que fizesse este peneiramento e/ou trituração dos pneus com separação de impurezas (tecidos, ferro, entre outros) na cidade, este valor se tornaria mais competitivo, podendo chegar a se igualar ao do traço convencional. Destaca-se que para esta analise não foi considerado os possíveis rendimentos do marketing gerado para a empresa com a venda de blocos produzidos com os resíduos, sendo a ideia de grande interesse social e comercial.

72 72 7. CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS Devido à necessidade de encontrar soluções que possibilitem o reaproveitamento e a reciclagem de produtos como o pneu e sendo a indústria da construção uma das principais responsáveis pelo elevado consumo de recursos naturais, buscou-se nesta pesquisa analisar a influencia da incorporação de resíduos de pneus em blocos de concreto vibro prensados para fins de vedação. Deste modo, traços de blocos com diferentes taxas de substituição de agregados naturais por de resíduos de recapagem de pneu (6, 10 e 14% da massa total dos agregados) foram comparados com um traço de bloco padrão (sem partículas de borracha). Sendo que para calculo dos traços foram analisados granulometricamente os agregados a serem utilizados e com auxilio de um programa computacional elaborado os quatro traços que foram executados. Encontrou-se dificuldades para se conseguir o resíduo de borracha nas dimensões que eram necessárias para o estudo, também quanto as impurezas encontradas nos resíduos, devido não se ter o cuidado adequado da empresa de recapagem em separar lixos (embalagens plásticas de alimento, por exemplo) do resíduo. Fatores que levaram a adotar o peneiramento, mas que com um programa de planejamento e qualidade na empresa poderia se separar os lixos dos resíduos e, em um triturador serem passados os resíduos para ficar nas dimensões almejadas, podendo desta maneira haver o aproveitamento integral dos resíduos (já que se observou que a quantidade de restos de tecidos e ferro é quase insignificante nos resíduos de recapagem, e em dimensões pequenas). Outra dificuldade encontrada foi em se manter a relação água/cimento dos traços, devido a trabalhabilidade exigida para moldar os blocos na vibro prensa. Pois quanto maior a quantidade de borracha adicionada, maior a quantidade de água exigida, mas a partir do momento que a relação estava estabelecida o tempo de fabricação foi o mesmo do convencional. Contudo, conforme o esperado os blocos apresentaram bom aspecto físico, não influenciando o uso de resíduo nas dimensões dos blocos. Também apresentando queda brusca na resistência ao se adicionar o resíduo, onde se pode concluir que só o traço T2

73 73 poderia ser utilizado para confecção e comercialização de blocos para vedação com resíduo, sendo que para este a relação a/c pode ser mantida a mesma que o traço convencional. A redução da massa dos blocos também ficou evidente quanto maior o acréscimo de resíduo, considerando o traço T1 para o T2 a redução da massa foi de 6,3% em média, sendo bem significativa, do T1 para o T4 essa redução chegou a 20,8%. A queda de resistência foi observada em todos os traços com adição de borracha moída, sendo que a resistência a compressão do traço T2 para o T1 foi de cerca de 50%, aos 14 dias e mantendo a diferença aos 28 dias. Contudo, todos os traços ensaiados se encontram em conformidade com o exigido pela NBR 6136/2007, mantendo uma absorção inferior a 10%. Onde o traço T2 teve um aumento ínfimo em comparação ao T1, ao contrário do T4 que quase ultrapassou a porcentagem máxima estabelecida em norma com um aumento de 63,95% em relação a T1. A viabilidade econômica de se utilizar resíduo de borracha de pneu é prejudicada pelo fato deste resíduo preparado necessitar vir de locais distantes da cidade em que se localiza a empresa, se tornando mais elevado que o bloco tradicional, o que a primeira vista é inviável. No entanto com todos os programas ambientais presentes na sociedade, é uma possível solução para proporcionar um fim mais adequado a um material que pode permanecer no meio por gerações. Para pesquisas futuras deveriam ser investigadas a durabilidade deste resíduo com a matriz de concreto quanto às ações do tempo e exposição ao fogo. Podendo se pensar em testá-lo no uso de traços de argamassa ou realizar associações do mesmo com resíduos de outras área, como por exemplo, de metalúrgicas.

74 74 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDRIOLO, Francisco Rodrigues; SGARBOZA, Bento. Inspeção e controle de qualidade do concreto. São Paulo-SP: Oficina De Textos, ALBUQUERQUE, Albéria Cavalcanti de. Estudo das propriedades de concreto massa com a adição de partículas de borracha de pneu f. Pós-Graduação - Curso de Engenharia Civil, Universidade Federal do Rio Grande do Sul- Ufrs, Porto Alegre, Disponível em: quence=1>. Acesso em: 15 out APROVEITAMENTO do pneu na construção civil, 20 de Agosto de Disponível em: < >. Acesso em: 25 set ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211: Agregado para concreto. Rio de Janeiro, NBR Blocos vazados de concreto simples para alvenaria sem função estrutural. Rio de Janeiro NBR 7215: Cimento Portland- Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, BAUER, R. J. F; TOKUDOME, S.; GADRET, A.D. Estudo de concreto com pneu moído. Anais do 43º Congresso Brasileiro do Concreto, Foz do Iguaçu, BERTOLLO, Sandra Ap. Margarido et. al. Pavimentação asfáltica: uma alternativa para a reutilização de pneus usados. Limpeza Pública, São Paulo. Nº 54. janeiro de Disponível em: < &task=view&id=150&itemid=272>. Acesso em: 11 set BORGATTO, André Vinícius Azevedo. Estudo das propriedades geomecânicas de resíduos sólidos urbanos pré-tratados. p. 27. Tese (Doutorado) Universidade Federal do Rio de Janeiro UFRJ/COPPE, CARPIO, Ricardo Carrasco. Otimização no Co-processamento de Resíduos na Indústria do Cimento Envolvendo Custos, qualidade e Impacto Ambiental. CAPÍTULO 4: COMBUSTIVEIS NA INDÚSTRIA DO CIMENTO. p Tese (Doutorado) - Instituto de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Itajubá - Unifei, Itajubá - MG, Disponível em: < Carpio.pdf>. Acesso em: 20 set CARREIRA, Fernanda. Construção civil busca soluções para reduzir o impacto ambiental: Engenheiros e arquitetos têm se adaptado aos novos tempos utilizando técnicas para poupar insumos naturais. 01/02/2010. Disponível em: < pt/ultimas-noticias/25-noticias/247-construcao-civil-busca-solucoes-para-reduzir-o-impact o-ambiental.html>. Acesso em: 11 set

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77 ANEXO I 77 Fonte: