ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA DE FABRICAÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA VEDAÇÃO COM RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO

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1 ENTECA 2013 IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 1 a 3 de outubro de 2013 ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA DE FABRICAÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA VEDAÇÃO COM RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO Henrique Aparecido de Souza Pereira 1 Kevin Kristian Mores 2 Neile Cristina Andraos 3 RESUMO A indústria da construção civil sempre foi um dos principais agressores do meio ambiente, seja na exploração de recursos naturais ou no alto consumo de energia. O problema envolvendo os Resíduos de Construção e Demolição (RCD), é um assunto que vem ganhando importância no cenário mundial. A falta de locais para a deposição ou até mesmo a destinação incorreta dos mesmos podem causar transtornos ao meio ambiente e à qualidade de vida da população. Esta pesquisa tem como finalidade avaliar a viabilidade técnica da confecção de blocos de concreto vazado simples para vedação, utilizando Resíduos de Construção e Demolição (RCD) como agregados. Para que o objetivo fosse atingido, foram confeccionados blocos de concreto com substituição dos agregados naturais pelo RCD nas porcentagens de 30, 50 e 100%. Os blocos obtidos com a substituição foram analisados quanto às suas dimensões, absorção e resistência à compressão, de acordo com nas normas ABNT NBR 6136 (2007) e ABNT NBR (2010). Resultados obtidos demonstram que tecnicamente é possível confeccionar blocos de vedação de concreto utilizando RCD. No entanto, maiores estudos são necessários para a verificação da viabilidade econômica. Palavras-chave: Blocos de Concreto de Vedação. Resíduos de Construção e Demolição. 1 Graduando, Universidade Positivo, Curso de Engenharia Civil, pereira27@gmail.com 2 Graduando, Universidade Positivo, Curso de Engenharia Civil, km_kevin@hotmail.com 3 Prof a. MSc., Universidade Positivo, Curso de Engenharia Civil, neileandraos@up.com.br

2 1. INTRODUÇÃO A preocupação com o meio em que habitamos tornou-se um assunto cada vez mais relevante nas discussões internacionais. Como evidência, pode-se citar a Conferência de Estocolmo, realizada na Suécia em 1972, e a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento (Rio-92), que ocorreu na cidade do Rio de Janeiro em Dez anos mais tarde ocorreu a Cimeira Mundial do Desenvolvimento Sustentável (CMDS), também conhecida como Rio+10, sediada em Joanesburgo e a Rio+20 que ocorreu entre 13 e 22 de junho de 2012 na cidade do Rio de Janeiro. O termo sustentabilidade passou a ser utilizado para definir ações e atividades que visam suprir as necessidades atuais dos seres humanos, sem comprometer o futuro das próximas gerações (HARTMANN; SAMBERG, 2003). Ou seja, a sustentabilidade está diretamente relacionada ao desenvolvimento econômico e material sem agredir o meio ambiente, usando os recursos naturais de forma inteligente. Analisando um cenário sustentável, verifica-se uma busca por parte da indústria da construção civil por soluções ambientalmente corretas para destinação de seus resíduos. Dentre elas, podemos citar: redução das áreas destinadas aos aterros, diminuição da poluição gerada no processo de fabricação e menor consumo de recursos naturais (VÁZQUES, 2003 apud MARQUES NETO, 2005). Após o fim da segunda guerra mundial, e com um número alarmante de resíduos gerados com este episódio histórico, a reutilização desses RCD na construção civil começa a se tornar mais frequente em países europeus e a partir de então objeto de estudos mais aprofundados. John (2000) cita como exemplo a Holanda, que atingiu um patamar de 90% de reciclagem de todo seu montante residual em novas obras. No Brasil, em 1986, publicou-se o primeiro estudo sistemático para a utilização de Resíduos da Construção e Demolição (RCD), pelo arquiteto Tarcísio de Paula Pinto, que consistiu em avaliar o uso de reciclados para produção de argamassas (PINTO,1986). Além deste, pode-se citar o trabalho desenvolvido por Almeida e Costa (2009), que buscou analisar a caracterização de blocos intertravados confeccionados com rejeitos de piso cerâmico aplicados em calçamento urbano. Tais trabalhos, que visam a reutilização de resíduos, foram desenvolvidos para serem aplicados como parte da solução para a grande quantidade de RCD gerada no processo de construção e demolição. Em 5 de julho de 2002, o Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), cria a Resolução nº 307 que estabelece diretrizes para a gestão dos Resíduos da Construção e Demolição (RCD), direcionando responsabilidades para os geradores de RCD, tanto do poder público como da iniciativa privada, e também definiu e classificou aquilo que, na linguagem popular, é chamado de entulho. Neste contexto, o presente trabalho pretende verificar a viabilidade de utilização de RCD na confecção de blocos vazados de concreto simples para vedação. Tais blocos terão dimensões 14 x 19 x 39 centímetros (largura x altura x comprimento), dimensões estas definidas por se tratar do modelo mais comercializado. Para tanto, serão avaliados os resultados obtidos através da substituição parcial e total de agregados naturais utilizados na confecção destes artefatos de concreto. Com base nos requisitos normativos vigentes e descritos nas normas ABNT NBR 6136 (2007) e ABNT NBR (2010), pretende-se verificar se os mesmos apresentam propriedades satisfatórias para o emprego em ambientes urbanos, constituindo-se em uma solução ambientalmente aceitável para destinação de parte dos RCD. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 2

3 2. DESENVOLVIMENTO 2.1. Materiais e Métodos Inicialmente foram realizados os ensaios de caracterização de agregados naturais, miúdos e graúdos e de caracterização de agregados reciclados (resíduos de construção e demolição), miúdos e graúdos. Após a caracterização do material foi determinado o traço de concreto e a confecção do bloco padrão. Tendo produzido o bloco padrão, a partir dele foram moldados blocos utilizando resíduos de construção e demolição com substituição de 30%, 50% e 100% dos agregados naturais. O agregado é definido, segundo Isaia et al. (2007), por material granular, quimicamente inerte, sem forma definida, sem volume definido e com dimensões adequadas para o uso em engenharia. Os agregados constituem o material granular, tal como a areia, a pedra britada, o pedregulho ou a escória de alto-forno (ABNT NBR 7211, 2009). Os agregados com dimensões máximas características superiores a 4,8 mm referem-se aos graúdos, sendo representados pelas britas. Já os miúdos são classificados como aqueles que possuem dimensões menores que 4,8 mm, sendo representado pelas areias (ABNT NBR 7211, 2009). Os principais ensaios necessários para a devida caracterização de agregados a serem empregados na fabricação de blocos de concreto, são: - Composição granulométrica dos agregados, segundo ABNT NBR NM 248 (2003). - Massa específica, massa específica aparente e absorção do agregado miúdo, segundo ABNT NBR NM 52 (2009) e ABNT NBR NM 30 (2009). - Massa específica, massa específica aparente e absorção do agregado graúdo, segundo ABNT NBR NM 53 (2009). Os resíduos de construção e demolição, popularmente chamados entulhos, podem ser definidos como todo rejeito de material utilizado na execução de etapas da construção civil (MARQUES NETO, 2005). Na Resolução 348 do CONAMA, é possível encontrar a seguinte definição: Resíduos da construção civil são os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha (CONAMA, 2004). O agregado reciclado utilizado nesta pesquisa foi coletado na empresa Soliforte Reciclagem de Resíduos da Construção Civil, situada na cidade de Campo Largo PR e é basicamente constituído por resíduo de concreto. O concreto é a mistura resultante da combinação de agregados, aglomerantes, água e dependendo da utilidade, do uso de aditivos. Este deve apresentar plasticidade e coesão suficiente para operações de manuseio, seja ela manual ou por máquinas, adquirindo resistência no decorrer do tempo em função da reação química do cimento com a água, oferecendo forte ligação com os agregados (MOREIRA, 2005). O sistema produtivo adotado na fabricação de blocos vazados de concreto, baseia-se na adoção de equipamentos denominados vibro-prensa, que aplica, simultaneamente, um esforço de compressão aliado a um efeito de vibração para a eliminação dos vazios e moldagem das peças. Para tanto, a produção de blocos de concreto para alvenaria estrutural e de vedação é caracterizada pelo uso de concretos secos, concreto este, que possui um abatimento no tronco de cone, denominado de slump, próximo de zero. Fernandes (2012) explica que a utilização de concretos com baixa quantidade de água, denominado concretos secos, são utilizados basicamente devido sua facilidade de desforma imediata, sendo indispensável para este tipo de processo produtivo, que necessita da forma para produção de um próximo ciclo. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 3

4 Segundo Yazigi (2007), blocos de concreto são elementos de alvenaria modular, préfabricados, cuja seção transversal média útil é inferior a 75% da seção bruta. Basicamente são aplicados como elementos de vedação e, além disso, podem ter função estrutural, onde a limitação entre as aplicações é a resistência à compressão, determinada pelos ensaios na ABNT NBR 6136 (2007). Os blocos são fabricados em famílias com dimensões variadas, de forma que seja possível executar a alvenaria modulada e amarrada, minimizando o corte de blocos. Essas famílias têm a mesma resistência e propriedades físico-químicas, no entanto seu comprimento varia para respeitar a modulação (ABNT NBR 6136, 2007). Segundo a ABNT NBR 6136 (2007), os blocos são divididos em classes de acordo com seu uso. Classes A, B e C com função estrutural e D com função apenas de vedação e fixa limites de resistência. Segundo Prudêncio, Oliveira e Bedin (2002), os blocos devem ter aspecto homogêneo, compacto e arestas vivas. Não devem apresentar trincas, fraturas e outros defeitos que possam prejudicar seu assentamento ou afetar a resistência e durabilidade. Os blocos destinados a receber revestimento devem ter superfície áspera o bastante para garantir uma boa aderência. Para assegurar uma execução de qualidade, o processo vem desde a escolha dos materiais que serão utilizados. Os ensaios necessários para a devida caracterização de blocos são: a) Resistência à compressão, segundo a ABNT NBR (2010). b) Análise dimensional, segundo a ABNT NBR (2010). c) Absorção e área líquida, segundo a ABNT NBR (2010). 2.2 Análise e Discussão dos Resultados No Gráfico 1 pode-se observar as curvas granulométricas obtidas para os agregados miúdos tanto do material reciclado quanto do natural. Gráfico 1 Curva granulométrica dos agregados miúdos- natural e reciclado As curvas exibidas no Gráfico 1 mostram que tanto o agregado miúdo natural quanto resíduo de construção e demolição estão dentro da zona utilizável e muito próximos a zona ótima determinada pela norma ABNT NBR248:2003. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 4

5 No Gráfico 2 pode-se observar as curvas granulométricas obtidas para os agregados graúdos tanto do material reciclado quanto do natural. Gráfico 2 Curva granulométrica do material graúdo - natural e reciclado As curvas exibidas no Gráfico 2 mostram que o o agregado graúdo natural encontram-se dentro da zona especificada pela ABNT NBR248:2003 para agregados de 4,75mm a 12,5mm. Já a curva obtida para o resíduo de construção e demolição encontra-se fora dos limites estabelecidos pela norma. Na Tabela 1 são apresentados resumidamente todos os resultados obtidos nos ensaios realizados para o agregado miúdo natural. Tabela 1 Resumo das características do agregado miúdo natural Característica do agregado miúdo natural Amostra 1 Amostra 2 Média Absorção (%) 1,3 1,3 1,3 Massa específica aparente do agregado seco (g/cm³) 2,38 2,35 2,37 Massa específica do agregado saturado superfície seca (g/cm³) 2,43 2,43 2,43 Massa específica do agregado (g/cm³) 2,50 2,54 2,52 Teor de material pulverulento (%) 4,03 4,63 4,33 Inchamento 1,23 1,23 1,23 Dimensão máxima característica 4,75 4,75 4,75 Módulo de finura (MF) 2,85 2,83 2,84 Os valores encontrados na Tabela 1 mostram que o agregado ensaiado é de qualidade boa, mas apresentou valores para as massas específicas abaixo do esperado. A Tabela 2 é um resumo de todos os resultados alcançados nos ensaios do agregado graúdo natural, sendo mostrados os valores para as duas amostras estudadas. A Tabela 3 apresenta um resumo de todos os resultados alcançados nos ensaios do agregado miúdo reciclado, sendo mostrados os valores para as duas amostras estudadas. Ao analisar a Tabela 3, é possível notar que o teor de material pulverulento foi muito maior do que o encontrado na areia natural, fato esse que pode se dar devido ao processo de britagem e peneiramento realizado na usina de reciclagem. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 5

6 Tabela 2 Resumo das características do agregado graúdo natural Características do agregado graúdo natural Amostra 1 Amostra 2 Média Massa específica aparente do agregado seco (g/cm³) 2,74 2,53 2,63 Massa específica do agregado saturado superfície seca (g/cm³) 2,35 2,46 2,41 Massa específica do agregado (g/cm³) 2,77 2,58 2,68 Teor de material pulverulento (%) 0,20 0,40 0,30 Absorção (%) 0,5 0,8 0,6 Dimensão máxima característica 9,50 9,50 9,50 Módulo de finura (MF) 1,98 1,95 1,97 Tabela 3 Resumo das características do agregado miúdo reciclado Características do agregado miúdo reciclado Amostra 1 Amostra 2 Média Absorção (%) 3,9 4,2 4,1 Massa específica aparente do agregado seco (g/cm³) 2,50 2,40 2,45 Massa específica do agregado saturado superfície seca (g/cm³) 2,55 2,49 2,52 Massa específica do agregado (g/cm³) 2,63 2,63 2,63 Inchamento 1,25 1,25 1,25 Dimensão máxima característica 4,75 4,75 4,75 Módulo de finura (MF) 2,59 2,39 2,49 A Tabela 4 apresenta um resumo de todos os resultados alcançados nos ensaios do agregado graúdo reciclado, sendo mostrados os valores para as duas amostras estudadas. Tabela 4 Resumo das características do agregado graúdo reciclado Características do agregado graúdo natural Amostra 1 Amostra 2 Média Massa específica aparente do agregado seco (g/cm³) 2,45 2,44 2,44 Massa específica do agregado saturado superfície seca (g/cm³) 2,20 2,30 2,25 Massa específica do agregado (g/cm³) 2,58 2,62 2,60 Teor de material pulverulento (%) 2,48 3,09 2,79 Absorção (%) 2,1 2,8 2,5 Dimensão máxima característica 9,50 9,50 9,50 Módulo de finura (MF) 1,98 1,95 1,97 As características do material graúdo reciclado podem interferir no concreto após a substituição parcial ou total dos agregados naturais. O alto teor de material pulverulento de 2,79% é muito superior ao 0,30% encontrado no pedrisco natural. Para a obtenção dos blocos de concreto foi adotado um traço comercial, traço esse indicado pela literatura (FERNANDES, 2012) de 1:10 com a proporção de 70% de areia e 30 % de brita 0. A umidade utilizada variou de 5% a 8%, com acréscimos de 1%. Foram confeccionados 18 blocos com as substituições de 30%, 50% e 100%. Os seguintes ensaios foram realizados: - Análise dimensional: utilizando 3 blocos de cada substituição - Ensaio de absorção e área bruta: utilizando 3 blocos de cada substituição Ensaio de resistência à compressão: foram utilizados 12 blocos para o ensaio de resistência a compressão, sendo levados a ruptura 3 deles aos 7 dias, 3 deles aos 14 dias e 6 deles aos 28 dias. Quanto a análise dimensional, todos os bloco se mostraram adequados quanto aos requisitos normativos. Na Tabela 5 podem-se observar os resultados encontrados. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 6

7 Substituição 30% 50% 100% Bloco padrão Tabela 5 Resultados da Análise Dimensional b h Análise dimensional l el et1 et2 et3 Abruta (mm²) eeq (mm/m) , , , , , , ,01 191, ,5 25, ,49 Média 140,0 190,0 390,1 25,0 24,0 25,0 25, ,34 190, ,5 24, , , ,2 25,4 24, , , ,5 25,4 24, ,79 Média 140,0 190,0 389,9 25,3 24,9 25,4 24, ,67 192, , ,6 25, , , ,1 25,4 25, , , , ,08 Média 140,0 190,0 390,0 25,3 25,1 25,3 25, ,33 193,86 Quanto a absorção os blocos em todas as substituições se apresentaram dentro das especificações exigidas pela norma ABNT NBR 6136:2007 para o limite de absorção média, que é de 10%. Na Tabela 6, os resultados obtidos para a absorção e área líquida podem ser visualizados. Tabela 6 Resultados da Análise de Absorção e Área Líquida Absorção e área líquida substituição bloco padrão msat (g) mseca (g) absorção (%) maparente (g) h g/cm³) Área líquida 30% 50% 100% , , , , , , ,95 Média 12418, ,7 8, ,0 190,0 1, , , , , , , ,68 Média 12613, ,3 6, ,7 190,0 1, , , , , , , , , ,14 Média 12331, ,7 4, ,3 190,0 1, ,26 Os resultados dos ensaios à compressão aos 7 e 14 dias são apresentados na Tabela 7. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 7

8 Tabela 7 Resultados de Resistência à Compressão aos 7 e 14 dias Resistencia à Compressão Substituição (%) Idade (dias) Umidade (%) Quantidade de blocos ensaiados ,5 3 Resistência (kgf) Resistência (MPa) 4921,4 0,9 4855,4 0,9 4912,1 0,9 Média 4896,3 0, , ,8 1,2 6422,6 1,2 6412,7 1,2 Média 6432,7 1, , ,7 2, ,9 2, ,2 2,0 Média 10985,9 2, , ,8 2, ,2 2, ,2 2,4 Média 13519,4 2, , ,2 1,1 5926,6 1,1 5868,2 1,1 Média 5898,7 1, , ,2 1,4 8055,4 1,4 8049,2 1,4 Média 8055,6 1,4 Observa-se que, os blocos com 50% de substituição atingiram o valor exigido pela norma ABNT NBR 6136:2007, acima de 2 MPa aos 7 e 14 dias para que possam ser utilizados como blocos para vedação. Os resultados dos ensaios à compressão aos 28 dias são apresentados na Tabela CONCLUSÃO A partir dos dados obtidos nos ensaios, é possível afirmar que existe uma viabilidade técnica para a fabricação de blocos de concreto utilizando resíduos de construção e demolição para alvenaria de vedação. Para os materiais utilizados a substituição de 50% de agregados naturais por agregados constituídos por resíduos de construção e demolição se mostrou mais adequada para a utilização como bloco de vedação tanto nas análises dimensionais quanto na resistência atingida. Sugestões para estudos futuros são utilização de outros traços de concreto para a análise das substituições, utilização de traços de concreto contendo aditivos, análise da viabilidade econômica para a fabricação de blocos com RCD, estudo de dosagem de concreto utilizando RCD. IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 8

9 Tabela 8 Resultados da Análise de Resistência à Compressão aos 28 dias Resistencia à Compressão Substituição (%) Idade (dias) Umidade (%) Quantidade de blocos ensaiados Resistência (kgf) Resistência (MPa) , , , ,5 1,6 8749,5 1,6 8892,2 1,6 9089,2 1, ,9 1, ,2 1,8 Média 9400,3 1, ,3 3, ,0 2, ,7 2, ,7 3, ,0 3, ,9 2,8 Média 16675,4 3, ,2 1, ,6 1,9 9575,9 1, ,7 1,8 9356,9 1,7 9982,4 1,8 Média 9978,3 1,8 REFERÊNCIAS ABNT NBR NM 30: Massa especifica, massa especifica aparente e absorção do agregado miúdo, ABNT NBR NM 45: Massa unitária compactada e volume de vazios de agregados, ABNT NBR NM 46: Determinação do teor de material pulverulento, ABNT NBR NM 52: Massa especifica, massa especifica aparente e absorção do agregado miúdo, ABNT NBR NM 53: Massa especifica, massa especifica aparente e absorção do agregado graúdo, 2009 ABNT NBR NM 248: Composição granulométrica dos agregados, IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 9

10 ABNT NBR 6136: Bloco vazado de concreto simples para alvenaria estrutural, ABNT NBR 7211: Agregados para concreto, ABNT NBR 10004: Resíduos sólidos - Classificação. Rio de Janeiro, ABNT NBR 12118: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria: Método de ensaio. Rio de Janeiro, ABNT NBR 12655: Concreto - preparo, controle e recebimento. Rio de Janeiro ABNT NBR 15116: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil - Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural - Requisitos. Rio de Janeiro, ALMEIDA, E. S.; COSTA, J. S. Caracterização de blocos intertravados confeccionados com rejeitos de piso cerâmico aplicados em calçamento urbano. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 53., 2009, Guarujá. Anais... Guarujá: CONAMA. CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução n. 348 de 16 de agosto de Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção. FERNANDES, I. Blocos e pavers Produção e controle de qualidade, Edição 3, Jaraguá do Sul Santa Catarina, Editora Treino Assessoria e Treinamentos Empresariais Ltda, HARTMANN, F.; SAMBERG, J. R. D. A variável ambiental na conservação rodoviária. In: ENACOR ENCONTRO NACIONAL DE CONSERVAÇÃO RODOVIÁRIA, 8º, 2003, Gramado. Minicurso. Artigos Meio Ambiente. p Anais... Gramado, 2003 ISAIA, G.C. et al. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. Volumes 1 e 2. São Paulo: IBRACON, JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil: contribuição à metodologia de pesquisa e desenvolvimento. Tese (Livre Docência) USP, São Paulo, MARQUES NETO, José Castilho, Gestão de Resíduos e Demolição no Brasil. São Carlos - São Paulo, Publicado por Editora Rima. 152 p, MOREIRA, K. A. W. Concretos especiais. Curitiba: UTFPR, PINTO, T. P. Utilização de resíduos de construção - Estudo do uso em argamassas p. Dissertação (Mestrado) - Universidade de São Paulo, São Carlos, PRUDÊNCIO JR., L. R.; OLIVEIRA, A. L. de; BEDIN, C. A. Alvenaria Estrutural de Blocos de Concreto. Florianópolis: Ed.Pallotti, YAZIGI, W. A TÉCNICA DE EDIFICAR. PINI IX Encontro Tecnológico da Engenharia Civil e Arquitetura 10