EFEITOS DA ADIÇÃO DE FIBRAS DE GARRAFAS PET EM CONCRETO PARA FINS DE PRODUÇÃO DE PAVERS

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1 EFEITOS DA ADIÇÃO DE FIBRAS DE GARRAFAS PET EM CONCRETO PARA FINS DE PRODUÇÃO DE PAVERS EFFECTS OF THE ADDITION OF FIBER PET BOTTLES FOR PURPOSES OF CONCRETE PAVERS PRODUCTION Tiago da Costa ¹; Paulo Jayme Pereira Abdala² ¹ Acadêmico Formando Tecnologia em Construção de Edifícios CESCAGE ² M.Sc. Docente do Curso de Tecnologia em Construção de Edifícios CESCAGE. Resumo: A proposta deste trabalho consiste na utilização de fibras recicláveis PET na fabricação de pavimentos intertravados, avaliando assim os resultados de viabilidade técnica e econômica. Desse modo, foram analisados os resultados da produção de pavers com a adição da fibra de PET ao concreto, bem como avaliados os testes de resistência à compressão. Os resultados obtidos não foram satisfatórios, pois o paver com a menor quantidade de fibra proposta obteve pouco mais da metade da resistência do concreto sem a mesma. Porém, um traço de concreto desenvolvido com maior controle tecnológico pode aumentar a resistência do paver com acréscimo de fibra, desse modo possibilitando a viabilidade técnica, econômica e ecológica do uso da fibra PET. Palavras-chave: Concreto, Sustentabilidade, Reciclagem. Abstract: The purpose of this work is the use of recycled PET fibers in the manufacture of pavers, thus evaluating the results of technical and economic feasibility. Thus, the authors analyzed the production of pavers with the addition of the PET fiber to the concrete as well as the tests assessed resistance to compression. The results were not satisfactory, because the paver with the least amount of fiber proposal received slightly more than half the strength of concrete without it. However, a trait developed with greater control technology can increase the resistance of the paver with added fiber, thereby enabling the technical, economical and ecological use of PET fiber. Keywords: Concrete, Sustainability, Recycling. 16

2 1 INTRODUÇÃO Tem sido constante, no campo da engenharia, a procura por técnicas construtivas que consista em um melhor aproveitamento dos recursos disponíveis: Materiais, eliminação de desperdícios, redução de custos, prazos e agregação de valor no produto final. Dentro deste paradigma, ainda existe a busca da preservação dos recursos naturais não renováveis (pedra, areia, entre outros.). Neste sentido, a racionalização das matérias-primas existentes é necessária para a preservação do ambiente pensando nas gerações futuras. Segundo SJOSTROM apud JOHN, 2000 a estimativa é de que a cadeia de ações da construção civil seja responsável pelo consumo de 20 a 50% de todos os recursos naturais disponíveis, renováveis e não renováveis. A pavimentação de calçadas com blocos pré-moldados (paver) é de rápida e fácil execução, longa vida útil, baixa manutenção e elevada capacidade de drenagem das águas pluviais. Por esses e outros aspectos o paver é considerado ecologicamente correto (ABCP, 2011). O PET (poli etileno tereftalato) é um dos mais resistente plástico para fabricação de garrafas e embalagens para refrigerantes, águas, sucos, óleos comestíveis entre outros, além, disso são 100% recicláveis (ABIPET 2011). A reciclagem é uma atividade industrial que gera muitos empregos, além de gerar benefícios para a natureza. Apesar disso, garrafas PET ainda são descartadas indevidamente em forma de resíduos sólidos. Diante destes fatos a proposta consiste na utilização de fibras recicláveis PET na fabricação de pavimentos intertravados, assim avaliando os resultados de viabilidade técnica e econômica. Deste modo, este trabalho tem como objetivos a avaliação da viabilidade da adição de fibras sintéticas de garrafas PET recicladas ao concreto utilizado na produção de pavimentos intertravados (pavers) visando diminuir a proporção de cimento utilizado em seu traço, visando à redução de custos e dando destino a um material que possivelmente seria descartado no meio ambiente. 17

3 2 DESENVOLVIMENTO O paver devido suas inúmeras vantagens, como alta resistência, grande facilidade de execução e manutenção vem substituindo outras formas de pavimentações até então usadas, como a asfáltica, por exemplo. Além disso, o material permite pela gama de cores e formas, composições estéticas arquitetonicamente agradáveis (ABCP ). Os blocos modulares prémoldados em concreto podem ser de varias formas, tamanhos, cores e texturas, (figura 1) são justapostos e se mantêm fixos por conta do atrito da área lateral das peças em relação às outras adjacentes. Com o travamento, a transferência de carga entre os blocos alivia as pressões sobre o subleito e a base, reduzindo as possibilidades de deformações da pavimentação. As peças são assentadas sobre uma camada de areia ou pó de pedra espalhada sobre o solo previamente compactado. Por ser assentado sobre o solo, o sistema de pavimentação intertravada possibilita melhor drenagem do solo (Figura 2). Figura 1: Modelos de pavers de concreto para pavimentação intertravada. Fonte: ( 18

4 Figura 2: Assentado e camadas. Fonte: ( O uso dos pavimentos permeáveis em áreas urbanas visa: reduzir a vazão drenada superficialmente, melhorar a qualidade da água e contribuir para o aumento da recarga de águas subterrâneas. A ocupação urbana descontrolada contribui na alteração das características de volume e qualidade do ciclo hidrológico, acarretando como resultados o aumento das enchentes e a degradação da qualidade das águas pluviais (ARAÚJO et al., 2000). Em uma área com cobertura florestal,95% da água da chuva se infiltra no solo, enquanto que nas áreas urbanas este percentual cai para apenas 5% (ABCP 2011). Segundo ABCP (Associação Brasileira de Cimento Portland) dentre as vantagens do pavimento intertravado, pode-se citar: Produção industrializada das peças em instalações simples; Fácil manutenção; Liberação da via ao tráfego imediatamente após a execução; Diversidade de formatos e cores; Consomem menos energia no processo de fabricação em comparação com os pavimentos asfálticos; As cores claras das peças pouco interferem na temperatura ambiente, maior refração de luz. No que concerne às matérias-primas utilizadas na fabricação de pavers 19

5 temos o cimento que é um aglomerante hidráulico obtido pela moagem de clínquer ao qual se adiciona sulfatos de cálcio. É permitido adicionar a esta mistura materiais pozolânicos, escórias granuladas de alto-forno e/ou materiais carbonáticos, cuja principal função é formar uma pasta que promove a união entre os grãos do agregado. São utilizados na obtenção das argamassas e concretos (NBR ). Conforme a definição da NBR 7225/1993, agregado é o material natural, de propriedades adequadas ou obtido por fragmentação artificial ou natural de pedras, de dimensão nominal máxima inferior a 100mm e de dimensão nominal mínima igual ou superior a 0,075mm. Desse modo, os agregados podem ser classificados nas seguintes categorias: a) Agregados miúdos: Areia fina natural, quartzosa, com grãos de diâmetro máximo igual ou inferior a 0,6 mm. As demais características obedecerão a (NBR ) e areia média natural, quartzosa, proveniente de leito de rio, com grãos de diâmetro máximo igual ou inferior a 6,3 mm (NBR ) (figura3); Figura 3: Agregado miúdo areia. Fonte: 20

6 b) Agregados graúdos: Pedra britada, oriunda de rochas sãs duras e estáveis, possuindo um diâmetro máximo de 9,5 mm. A forma do agregado deve ser, preferencialmente, do tipo cúbico ou esférico. As demais características deverão estar em conformidade com a norma NBR 7211(figura4). Figura 4: agregado graúdo Fonte: E por fim, a água utilizada no concreto deve estar livre de impurezas, para que a mesma não provoque reações indesejáveis no concreto, alterando, assim, o desempenho (NBR ). 2.1 O POLIETILENO TEREFTALATO (PET) De acordo com a ABEPET (2012), o material foi introduzido no Brasil em 1988, sendo utilizado inicialmente na indústria têxtil. Desde 1993, o polietileno tereftalato passou a ter grande utilização no mercado de embalagens, especialmente para os refrigerantes. A escolha deste material foi feita por apresentar alta resistência mecânica. No ano de 2010, foram recicladas 262 mil toneladas de PET, segundo dados 21

7 do 7º Censo da Reciclagem do PET no Brasil, e apenas 17,8% dos municípios brasileiros fazem coleta. Cerca de 4,7 bilhões de garrafas são descartadas por ano na natureza, contaminando rios, indo para lixões (ABIPET 2011). Entre 1995 e 2005, a produção de PET, para a fabricação de garrafas subiu de 120 mil toneladas para cerca de 374 mil toneladas, alavancada principalmente pela indústria de refrigerante (Jornal O estado de São Paulo.2007). Através deste quadro em relação sa garrafas PET existe a possibilidade da produção de fibras PET (figura 5) em escala industrial com o intuito a adicionala no concreto para fabricação de pavers. Sendo que a utilização de fibras variadas são adicionadas na fabricação do concreto. Dessa forma, surgiu a intenção do desenvolvimento do projeto, a fim de proporcionar um maior retorno socioambiental. Figura 5: Fibras PET Fonte: arquivo pessoal do autor. 22

8 3 MATERIAL E MÉTODOS Inicialmente foi realizada a verificação da densidade (1,38g/cm³) da fibra PET industrialmente produzida que possui características similares à fibra de vidro. Em seguida a fibra será adicionada à composição do concreto em relação ao seu volume total, em que a proporção utilizada foi de 0%, 5,77%, 11.35% e 24.68%.O traço utilizado (Traço do concreto m³: 380Kg de cimento, 988Kg de brita 0, 823Kg de areia e 205 litros de água, fator A/C de 0,54) será de 35 Mpa que segundo a NBR 9781 deve ser a resistência mínima obtida. Sendo assim foi realizada a pesagem dos materiais (cimento, pedra, areia, água e fibra) adicionando-os com suas respectivas porcentagens em volume de fibras (0,5.77, e 24.68%) na betoneira (figura 6) até que a obtenção de uma mistura homogênia. Posteriormente, o concreto foi condicionado dentro de formas modelo DOMINÓ 200x100x60mm, em PVC (polivinil carbono) previamente untadas com desmoldante para evitar a aderência do concreto na mesma. Em seguida, as formas foram postas em uma mesa vibratória para redução de vazios do concreto (ar incorporado). Após a vibração as formas foram condicionadas por aproximadamente 24 horas dentro de uma câmara úmida climatizada, com controle de temperatura (23± 2ºC) (NBR 9479). Finalizado este processo, os pavers foram retirados das formas, fotografadas e numeradas na seguinte ordem Paver1, Paver2, Paver3 e Paver4, sendo que a ordem numérica corresponde a porcentagem de fibra de 0%, 5,77%, 11.35% e 24.68% respectivamente. Após os mesmos foram acondicionados em um tanque de cura com água potável não corrente saturada de cal, protegida de contaminações e da incidência de raios solares até a data dos rompimentos para avaliação de resistência à compressão, sendo este em 28 dias. 23

9 Figura 6: Mistura do concreto. Fonte: arquivo pessoal do autor. 4 RESULTADOS E CONCLUSÃO Dentro do processo de fabricação observou-se que quão maior a porcentagem de fibra adicionada ao concreto, menor ficou sua plasticidade, bem como visivelmente percebida a redução de sua trabalhabilidade, pois quanto mais fibra foi adicionada mais seco o concreto tornou-se. Assim, seu adensamento ficou mais difícil através da vibração da mesa. (Figura 7) 24

10 . Figura 7: Diferenças entre as características em relação as porcentagem de fibras Fonte: arquivo pessoal do autor. Após 28 dias decorridos foi possível efetuar o teste rompimento de determinação da resistência à compressão de blocos maciços de concreto simples para pavimentação (ABNT NBR 9780) realizado pelo laboratório Bianco Tecnologia do Concreto, na Cidade de Curitiba-pr, CERTIFICADO Nº: 0629/2013 na qual se obteve os seguintes resultados (Anexo A): Tabela 1: Resultado do teste de rompimento. Fonte: Arquivo pessoal do autor. Os resultados obtidos não foram satisfatórios em relação a resistência como pode ser visualizado na T abela 1. Percebeu-se que quanto maior a quantidade de fibras adicionadas ao traço, menor a resistência obtida. Deste modo, 25

11 o Paver 1, onde não foi adcionado fibras, resultou numa resistência à compressão de 40,6 Mpa, e no Paver 4, onde o volume de fibra introduzida é de 24,68%, o teste de resistência apresentou uma redução para 4,7 Mpa, como pode ser visualizado no Gráfico 1. Resistência à compressão em relação à porcentagem de fibra adicionada Gráfico 1: Resultado do teste de resistência à compressão em relação a porcentagem de fibra adicionada. Essa redução da resistência possivelmente está ligada ao alto índice de vazios presente no concreto, pois pode-se notar que quanto maior a quantidade de fibra mais vazios estavam presentes nas amostras (figura 8). Figura 8: Amostra dos pavers e seus vazios. Fonte: arquivo pessoal do autor. 26

12 De acordo com Mehta e Monteiro (1994) podem-se encontrar vazios preenchidos por ar dentro concreto esses, vazios de ar aprisionado, na maioria das vezes são causados por deficiência nas dosagens e são nocivos à qualidade final do concreto, podendo comprometer as propriedades mecânicas de resistência à compressão e módulo de elasticidade. Outro aspecto negativo é a aparência final, devido à formação de macro-bolhas superficiais. No caso de concreto aparente a presença de macro-bolhas superficiais é totalmente indesejável. Sendo assim, outro método de produção como o de pavers vibro prensado que através da compressão visa reduzir o índice de vazios do concreto, assim possivelmente sua resistência aumente. Bem como o desenvolvimento de um traço com maior controle tecnológico da dosagem de materiais pode melhorar suas características de plasticidade, trabalhabilidade e resistência do paver, possibilitando assim a viabilidade técnica, econômica e ecológica do uso da fibra PET. Com relação ao aspecto ambiental que esta pesquisa apresenta, concluise que a adição de fibras de garrafas PET ao traço do concreto p ode, possivelmente, viabilizar novas formas de reutilização para este material. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABCP. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Jaguaré São Paulo. [2011?] data provável. ABCP. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Press Kit. São Paulo SP, ABIPET. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DA INDÚSTRIA DO PET garrafas de PET são 100% recicláveis, São Paulo SP, [2011?] data provável. As ABEPET Associação Brasileira dos Fabricantes de Embalagens de PET < acesso em novembro de ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5732: Cimento Portland comum especificação. Rio de Janeiro,

13 ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211: Agregados para concreto Especificação. Rio de Janeiro, ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Água para amassamento do concreto. Rio de Janeiro, ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9781 Peças de concreto para pavimentação. Rio de Janeiro,1987. ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9479.Câmaras Úmidas e Tanques para Cura de Corpos-de-Prova de Argamassa e Concreto. Rio de Janeiro,1994. ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Materiais de pedra e agregados naturais: NBR Rio de Janeiro, ABNT. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto: NBR Rio de Janeiro, ARAÚJO, P. R. et al. Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na edução do escoamento superficial. RBRH Revista Brasileira dos Recursos Hídricos. v. 5, n. 3, jul/set p JOHN, V.M. Reciclagem de resíduos na construção civil: contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. In: KARPINSK, L. A. et al. Gestão diferenciada de resíduos da construção civil: uma abordagem ambiental. Porto Alegre: Edipucrs, 2009, p. 21. JORNAL O ESTADO DE SÃO PAULO. Brasil descarta 53% de garrafas PET na natureza. São Paulo Disponível em:< pet-nanatureza,61799,0.htm> MARCHIONI, Mariana & SILVA, Cláudio Oliveira. ABCP. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Melhores Práticas Pavimento Intertravado Permeável. São Paulo MEHTA, P. K. MONTEIRO, P. J. M. Concreto Estrutura, propriedades e materiais. São Paulo,