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1 3. METODOLOGIA O fluxograma da Figura 4 apresenta, de forma resumida, a metodologia adotada no desenvolvimento neste trabalho. DEFINIÇÃO E OBTENÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS CARACTERIZAÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS PLANEJAMENTO - DOSAGENS PRODUÇÃO DOS CONCRETOS ENSAIOS DE LABORATÓRIO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA ENSAIOS DE LABORATÓRIO DO CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO ANÁLISE E VALIDAÇÃO APLICABILIDADE DO PRODUTO Figura 4: Metodologia utilizada na execução da presente pesquisa DEFINIÇÃO E OBTENÇÃO DAS MATÉRIAS PRIMAS Os resíduos (RLC) utilizados na pesquisa foram cedidos pela empresa produtora de concreto dosado em central Concrebrás e são provenientes de sobras

2 25 25 de concreto nos caminhões betoneira, bomba de concreto ou da limpeza dos caminhões e instalações da central. Encontravam-se no estado pastoso, sendo que para realização da pesquisa foram secos ao ar e destorroados manualmente. O cimento escolhido para a execução do concreto foi o CP II E 32 (Cimento Portland Composto com adição de escória, cuja resistência a ser atingida aos 28 dias é de 32 MPa) por ser o cimento mais usado no mercado nacional e por ter aplicações mais diversificadas, obtido em loja de material de construção. O agregado miúdo adotado foi a areia grossa lavada de rio e o agregado graúdo foi a brita zero, ambos provenientes de empresas extratoras do material na região norte de Santa Catarina, obtido na Aracajú Materiais de Construção Ltda CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS Resíduos a) Composição Mineralógica A análise mineralógica qualitativa foi realizada por difração de Raios X (DRX), utilizando um difratômetro Shimadzu, com radiação monocromática CuKα1 e cartões de difração de pós JCPDS para identificação, no laboratório de Difração de Raios X, do departamento de Engenharia Mecânica, da UDESC/CCT - Joinville. b) Composição Granulométrica Para a determinação da distribuição granulométrica dos resíduos, por se tratar de material com grande quantidade de finos, optou-se por adotar a norma da ABNT relativa a análise granulométrica de solos, ABNT NBR 7181 [1984], no Laboratório de Mecânica dos Solos, do Departamento de Engenharia Civil, da UDESC/CCT - Joinville.

3 Agregados Para os agregados miúdos e graúdos, foi realizada a medida da distribuição do tamanho das partículas de acordo com a NBR 7217 [1987] Cimento Portland Para este estudo foram empregados os dados de caracterização química, física e mecânica, determinados pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABNT) e publicados por CARRIJO [2005], Tabela 3. Tabela 3: Propriedades Físicas e Químicas do Cimento Portland CPIIE32 Propriedades do Cimento (% massa) Composição Química SiO 2 22,82 Fe 2 O 3 2,43 Al 2 O 3 6,63 CaO 55,59 MgO 3,77 SO 3 1,87 Perda ao Fogo 5,33 Propriedades Físicas Módulo de Finura 2,90 Massa Específica (g/cm 3 ) 3,02 Área Superficial Específica (m 2 /kg) 379 Fonte: Adaptado de CARRIJO [2005] DOSAGEM E PRODUÇÃO DO CONCRETO Entende-se por estudo de dosagem (ou formulação) dos concretos de cimento Portland os procedimentos necessários à obtenção da melhor proporção entre os materiais constitutivos do concreto, tendo em vista um objetivo específico [HELENE, 2005].

4 27 27 A dosagem de um concreto é caracterizada, basicamente, por alguns fatores, como proporção água/cimento (A/C), proporção agregado graúdo/agregado miúdo, e pela proporção cimento/agregados Planejamento Experimental Foram realizadas análises preliminares com a elaboração de diferentes misturas visando estabelecer limites para as proporções dos componentes para a formulação do concreto com a finalidade de atender a requisitos mínimos de trabalhabilidade e resistência. Optou-se inicialmente por manter constantes alguns dos fatores contribuintes para a dosagem, como a adoção da mesma proporção, em massa, entre os agregados graúdos e miúdos (1:1), e a adoção de uma parte de cimento para três partes de agregado (1:3), para todas as misturas a serem estudadas. Para o fator A/C, foram adotados limites, comumente usados nos concretos convencionais, e para os resíduos foram testadas três diferentes quantidades em substituição ao agregado miúdo natural, como pode ser observado na Tabela 4. A fixação dos limites adotados para os resíduos, foi decorrente das análises preliminares. Tabela 4: Limites Adotados para a Dosagem do Concreto Nível % Resíduo Fator A/C Baixo 10 0,40 Médio 20 0,50 Alto 30 0,60 Em todas as misturas, mesmo naquelas com maior quantidade de água adicionada, observou-se a necessidade do uso de artifícios para melhora da trabalhabilidade. Adotou-se, então, o superplastificante Adiment Vedacit, disponível no Laboratório de Materiais de Construção Civil, na proporção de 1,0% em massa de cimento, conforme indicação do fabricante.

5 28 28 Através do projeto fatorial 3 2 foram obtidas as dosagens apresentadas na Tabela 5, e com o auxilio do software de estatística STATISTICA 7.1 (StatSoft Inc., 2006) foi estabelecida a ordem de dosagem para execução dos corpos de prova. Tabela 5: Dosagem estabelecida para o Concreto Mistura % Resíduo Fator A/C , , , , , , , , ,60 Fator Cimento:Agregado = 1:3 Fator Agregado Graúdo:Agregado Miúdo = 1:1 Dosagem Aditivo = 1% em massa de cimento Determinados os parâmetros de estudo via planejamento experimental, e utilizando-se da técnica de experimentos fatoriais, foi então estabelecida a forma de evolução do processo, como a ordem de execução das diferentes misturas, de modo a garantir que o mesmo ocorresse de forma aleatória, procedendo-se então ao preparo do concreto Produção do Concreto A homogeneização dos componentes foi feita em uma argamassadeira mecânica elétrica com capacidade para 5 litros, duas velocidades de mistura, em conformidade com as especificações da ABCP e ABNT, no Laboratório de Materiais de Construção do Departamento de Engenharia Civil da UDESC/CCT - Joinville.

6 29 29 O processo de homogeneização seguiu uma seqüência de procedimentos. Primeiramente adicionou-se o aditivo à água, colocando-os na cuba da argamassadeira já ligada em velocidade baixa. Posteriormente adicionou-se toda quantidade de cimento durante 30 segundos, por mais 30s fez-se a adição dos agregados previamente homogeneizados. Aumentou-se então a velocidade para alta, mantendo por mais 30s. Ao fim desse tempo a argamassadeira foi desligada, e durante 30s foi feita uma raspagem nas bordas da cuba para remover material que eventualmente havia ficado aderido. Deixou-se a mistura repousar durante 60s e após esse tempo o equipamento foi ligado novamente em velocidade alta por mais 90s, 30s acima do valor prescrito na norma, para atender as especificações do aditivo, e então foram executados os ensaios no estado fresco e a moldagem dos corpos-de-prova ENSAIOS DE LABORATÓRIO DO CONCRETO NO ESTADO FRESCO Índice de Consistência Neste trabalho, a quantidade e o tipo dos agregados graúdos adotados são constantes em todas as misturas e por esse motivo optou-se por realizar o ensaio de consistência somente para a fração de argamassa do concreto, ou seja, o concreto com todos os seus constituintes exceto o agregado graúdo. O índice de consistência foi determinado utilizando-se os procedimentos da norma ABNT NBR [1995], com utilização da mesa de consistência descrita pela norma ABNT NBR 7215 [1996] Massa Específica A medida da massa específica das misturas foi obtida procedendo-se a pesagem, primeiramente dos moldes dos corpos de prova e posteriormente dos

7 30 30 moldes preenchidos com o concreto, seguindo-se do quociente da massa de cada corpo de prova pelo seu volume MOLDAGEM DOS CORPOS-DE-PROVA Para a moldagem dos corpos-de-prova foram utilizados moldes metálicos para corpos-de-prova cilíndricos com dimensões 50x100mm. A moldagem e a cura dos corpos-de-prova foram feitas de acordo com a NBR 5738 [1994]. Após o preparo do concreto, os corpos-de-prova foram executados em quatro camadas, onde para cada camada foram despendidos manualmente 30 golpes com um soquete metálico a fim de compactar a mistura. O material permaneceu no molde por 24 horas, sendo então desmoldado e encaminhado para cura em imersão. A cura foi feita mergulhando-se os corpos-de-prova em tanque com água, a 20 C, pelo tempo de 7 e 28 dias, após o qual eles foram caracterizados ENSAIOS DE LABORATÓRIO DO CONCRETO NO ESTADO ENDURECIDO Ensaio Mecânico a) Resistência à Compressão Simples O ensaio foi realizado de acordo com a NBR 5739 [1994], com o auxílio de uma prensa hidráulica, marca EMIC, modelo PC 220 I, com capacidade nominal de 200tf, no laboratório de Materiais de Construção Civil, do departamento de Engenharia Civil da UDESC/CCT Joinville.

8 Ensaios Físico-Químicos a) Absorção de Água Para o ensaio de absorção de água foram empregados 3 corpos-de-prova para cada uma das 09 composições, para a idade de 28 dias, e adotados os procedimentos conforme definido na norma NBR 9778 [1987]. Os corpos de prova foram secos em estufa à temperatura de 100 ± 5 o C, por 24 horas até peso constante, pesados e posteriormente imersos em água por 24 horas. Foram então pesados novamente para obtenção do valor para absorção. Esse valor é a diferença entre as duas medidas (seco e saturado), fornecida em porcentagem com relação ao valor obtido para o corpo de prova seco. Através do ensaio de absorção de água é possível quantificar a porosidade presente na amostra, uma vez que a água será absorvida pela mesma. b) Difração de Raios X (DRX) As amostras foram preparadas a partir da moagem do concreto resultante de corpos de prova rompidos no ensaio de resistência à compressão na idade de 28 dias, até atingir a forma de pó. Sendo que a fração de concreto utilizado não apresentava agregados graúdos. Foram então registrados os ângulos de difração 2θ, e fornecidas por meio de software, as fases cristalinas mais prováveis para a seqüência de picos obtidos na contagem de eventos, sendo selecionados dentre esses aqueles que fazem parte da constituição do concreto. A identificação das fases foi acompanhada através da comparação dos espaçamentos e a intensidade relativa de sinal da amostra com referência a dados de materiais conhecidos.

9 32 32 d) Microscopia Eletrônica de Varredura As amostras foram retiradas dos corpos-de-prova rompidos nos ensaios de resistência mecânica à compressão aos 28 dias, secos em estufa, coladas em uma base, e metalizadas com ouro. Foram observadas as superfícies de fratura das amostras. O ensaio foi realizado no laboratório de Microscopia Eletrônica de Varredura, no departamento de Engenharia Mecânica da UDESC/CCT Joinville. O equipamento utilizado foi um Microscópio Eletrônico de Varredura Zeiss, ao qual está acoplado um sistema de microanálise EDX. Para a preparação de amostras é utilizada uma evaporadora que permite a deposição de finas camadas de ouro ou carbono ANÁLISE E VALIDAÇÃO Os resultados obtidos nos ensaios físico-químicos e mecânicos foram registrados e analisados via técnicas estatísticas, através do software de estatística STATISTICA 7.1 (StatSoft Inc., 2006). As validações foram feitas preparando-se corpos de prova com dosagens intermediárias àquelas escolhidas para a pesquisa. Foram realizados os mesmos ensaios para essas novas misturas e então comparados os valores experimentais com aqueles fornecidos teoricamente pelo modelo de regressão adotado APLICABILIDADE DO PRODUTO A partir dos resultados das análises e validação foram avaliadas as possíveis aplicações do concreto produzido com o resíduo de concreto como agregado.

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