Análise das propriedades do agregado miúdo: resíduo de borracha de pneu para compósitos cimentícios.

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1 Análise das propriedades do agregado miúdo: resíduo de borracha de pneu para compósitos cimentícios. Silva Júnior, F. A. da (1); Martinelli, A. E. (2). Universidade Federal Rural do Semi-árido (UFERSA), Departamento Ciências Ambientais e Tecnológicas (DCAT), Sala 06, Campus Leste, Av. Francisco Mota, 572, Costa e Silva. CEP: ; juniorparau@ufersa.edu.br (1) Universidade Federal Rural do Semi-Árido (UFERSA); (2) Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), PPGCEM, CCET. RESUMO O resíduo de borracha de pneu (RBP) vem sendo utilizado em muitos experimentos de compósitos cimentícios. Pesquisas têm mostrado que a introdução de fibras de borracha de pneu no concreto melhoram as características de deformabilidade deste, assim como, contribuem para destinação ambiental de resíduos gerados no processo de recauchutagem de pneus. O objetivo desse trabalho é estudar as características do RBP, com e sem tratamento com NaOH 1 M, comparativamente a areia, para a utilização em compósitos cimentícios, de acordo com ABNT NBR 7211/2009 (1). Neste trabalho, realizaram-se ensaios de análise granulométrica, massa específica, massa unitária, termogravimetria, análise térmica diferencial. De acordo com os ensaios realizados, o RBP mais adequado para a possível substituição da areia na fabricação do concreto, é a borracha com tratamento superficial, enquadrando-se na classificação de agregados leves, com textura de fibra. Palavras-chave: Agregados para Concreto; Areia; Resíduos de Borracha de Pneu. INTRODUÇÃO Devido ao grande aumento no número de carros em todo o mundo, os pneus inservíveis tornaram-se um grande problema de gestão de resíduos (2). A grande maioria dos países evita ou proibi o armazenamento ou deposição de pneus inservíveis, proporcionando um incentivo a explorar estratégias de reciclagem. 2508

2 Nas duas últimas décadas, o interesse internacional em pesquisar as propriedades e uso potencial do concreto com borracha tem crescido (3). Em termos de comportamento mecânico, é um tanto quanto incomum, à medida que não obedece a equações empíricas, relacionando o módulo de elasticidade a resistência à compressão, ao mesmo tempo em que exibe um aumento considerável de capacidade de deformação e, concequentimente, de ductilidade (4). A recauchutagem é um processo conhecido de reciclagem de pneus, o qual aumenta a vida útil do pneu em até 40%, mas geram resíduos, já que a banda de rodagem é descartada para aplicação de uma nova camada (5). Na atualidade existem experimentos visando aproveitar os resíduos provenientes da recauchutagem como fibra para a composição dos concretos e argamassas (6). Diante do apresentado, a confecção de concreto com resíduo de borracha de pneu pode ser uma alternativa para concretos, com níveis de solicitação moderado a baixo, e ajuda na obrigatoriedade imposta pelos concelhos ambientais competentes relacionados em cada país, que estabelecem requisitos de destinação adequada a todos os pneus inservíveis. Portanto, justifica-se o estudo das características do resíduo de borracha de pneus, colaborando, através de ensaios de laboratórios, com a viabilidade técnica do mesmo e a sua aplicação para construção de concreto, gerando ganho ecológico correto ao resíduo, que, também terá valor agregado na cadeia produtiva. Logo, este trabalho tem como objetivo caracterizar o resíduo de borracha de pneu, derivado do processo de recauchutagem, com relação a ABNT NBR 7211/2009 (1). MATERIAIS E MÉTODOS Foram feitas caracterização dos materiais: Agregado miúdo: Areia e Resíduo de borracha de pneu (RBP) proveniente do processo de recauchutagem de pneus. Utilizando-se o Hidróxido de sódio 1 M (NaOH) no tratamento superficial dos resíduos, deixados em solução por 20 minutos, lavados em água corrente, secos em estufa a 60 C, ou ao ambiente, até a constância de sua massa. Os agregados inicialmente foram caracterizados a fim de se obter um melhor entendimento de suas peculiares, assim como, para se verificar a possibilidade de utilização do RBP na mistura de concreto, tomando-se como referência a ABNT NBR 7211/2009 (1), comparando-o com a areia, agregado miúdo natural. Desta forma, foram realizados os ensaios listados na Tab

3 Tabela 1 - Relação de ensaios de caracterização dos materiais de partida. Material Ensaio Agregado miúdo Agregados Determinação da massa específica de Areia e agregados miúdos por meio do frasco Chapman (7). Resíduo de Agregados Determinação da distribuição granulométrica (8). Borracha de Agregados Determinação da massa unitária (9). Pneu (RBP) OBS.: Para a determinação da massa específica do RBP, optou-se pela utilização de querosene em substituição a água. Para o RBP foi realizado o ensaio de análise termogravimétrica (TGA), em conjunto com a análise térmica diferencial (DTA), utilizando-se um analisador termogravimétrico marca Shimadzu, modelo: TA-60, com taxa de aquecimento de 10 ºC/min, no intervalo de temperatura de 0 a 350 ºC. RESULTADOS E DISCUSSÕES Massa específica e unitária A Tab. 2 mostra os resultados de massa específica e unitária para os agregados miúdos utilizados na pesquisa. Tabela 2 Caracterização dos agregados miúdos. Agregado Ensaio RBP sem RBP com Areia tratamento tratamento Massa específica (g/cm 3 ) 2,60 1,16 1,18 Massa unitária (g/cm 3 ) 1,54 0,39 0,39 Segundo a ABNT NBR 7211/2009 (1), a areia pode ser classificada como normal, pois, sua massa específica está entre 2000 kg/m 3 e 3000 kg/m 3. Já o RBP como leve, pois, sua massa específica é inferior a 2000 kg/m 3. Estes valores de massa específica e unitária do RBP estão em conformidade com os valores encontrados nas referências estudadas, conforme apresentado na Tab

4 Tabela 3 Valores de massa unitária e massa específica para resíduo de borrachas de pneu encontrados nas referenciais disponíveis sobre trabalhos relacionados. Massa unitária g/cm 3 Massa específica g/cm 3 0,41 (10) 1,61 (10) 0,35 (11) 1,09 (11) 0,34 (12) 1,14 (12) 0,39 (fibra) (13) 0,90 (fibra) (13) O valor encontrado para o RBP é menor que o da areia, sendo esta em torno de 120,81 % maior que a do RBP tratado. O volume unitário deste RBP é 2,21 vezes superior ao da areia. Concretos com este material terão menor densidade. Quando se compara os resultados de massa unitária da areia (1,54 g/cm 3 ), com o valor encontrado para o RBP tratado (0,39 g/cm 3 ), observa-se que uma determinada massa de resíduo corresponde a um volume em torno de 4,0 (quatro) vezes o volume de areia com a mesma massa. Tab. 4. Análise granulométrica A partir dos ensaios de análise granulométrica obtêm-se o que é mostrado na Tabela 4 Módulo de finura e diâmetro máximo para os agregados miúdos. Agregado Propriedade RBP sem RBP com Areia tratamento tratamento Módulo de finura 3,04 3,84 3,16 Diâmetro máximo (mm) 4,75 4,75 4,75 A norma estabelece a seguinte classificação para o Módulo de Finura (MF): Entre 2,20 e 2,90 para a zona ótima. Entre 1,55 e 2,20 para a zona utilizável inferior. Entre 2,90 e 3,50 para a zona utilizável superior. Onde estes valores encontrados para os RBP s estão bem próximo aos resultados encontrados na literatura, que podem variar em média de 3,27 (11) a 3,85 (6), podendo chegar a 5,63 (14). No entanto o valor encontrado para o RBP tratado 2511

5 está mais próximo aos limites desejáveis. Desta forma, os agregados podem ser classificados com agregados miúdos, sendo a areia e o RBP tratado, pertencentes à zona utilizável superior. Já o RBP não tratado supera os limites de todas as classificações para o módulo de finura. Para o diâmetro máximo (DM), o valor encontrado para o RBP está em conformidade com o valor comumente encontrado (4,75 mm) nos trabalhos acima referenciados. Traçando-se as curvas granulométricas destes agregados, obtém-se o que é mostrado na Fig. 1. Figura 1 Curvas granulométricas agregados miúdos. Nas curvas da distribuição granulométrica da areia e do RBP não existem patamares, o que representaria uma ausência de determinado tamanho, como também, não se observa um crescimento íngreme da curva, demostrando que este material não possui uniformidade de dimensões. As curvas representam materiais bem graduado, com granulação aberta, possuindo todos os diâmetros em proporcionalidades, e dentro dos intervalos estabelecidos pelos limites utilizáveis para a areia e RBO tratado, no entanto, o RBP não tratado fica fora dos limites estabelecido em grande parte da sua distribuição. 2512

6 Termogravimetria e análise térmica diferencial A análise termogravimétrica foi usada para determinar mudanças na massa das amostras de RBP, resultante de mudanças ou transformações químicas ou físicas em função da temperatura ou tempo. A amostra analisada (Fig. 2) não apresentaram perdas significativas na faixa de temperatura comumente atingidas pelos concretos. O que corresponde a não liberação dos óleos voláteis da borracha do pneu. Esta diminuição ocorre a temperaturas em torno de 250 ºC, de forma suave. Figura 2- Curvas de TGA para amostra de borracha tratada com NaOH 1M. CONCLUSÕES Os resíduos de borracha de pneu (RBP) oriundos do processo de recauchutagem podem ser utilizados como agregado leve no preparo de concretos, sendo classificado com agregado miúdo leve. O tratamento superficial do resíduo gera benefícios de classificação granulométrica ao mesmo, com maior acomodação de distribuição dentro dos limites utilizáveis, comparado ao resíduo não tratado, pouco influenciando na massa específica deste. Existe maior dificuldade de empacotamento/adensamento de RBP como constituinte de qualquer compósito. Logo, a quantidade de volume de concreto com RBP, utilizando o mesmo traço em massa, será maior. Isso poderá gerar economia para uma obra que optar por esta substituição. No entanto, a introdução deste resíduo, sem a correção da relação água/cimento, aumenta a viscosidade do concreto, dificultando o processo de adensamento, pois maior quantidade em 2513

7 volume de material será introduzida na mistura, para uma mesma quantidade de água de amassamento; REFERÊNCIAS 1 ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211 Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, p. 2 GANJIAN, E.; KHORAMI, M.; MAGHSOUDI, A. A.. Scrap-tyre-rubber replacement for aggregate and filler in concrete. Constr Build Mater, 23(5): , NAJIM, K. B.; HALL, M. R.. A review of the fresh/hardened properties and applications for plain- (PRC) and self-compacting rubberised concrete (SCRC). Construction and Building Materials, 2010; 24: TURATSINZE, A.; GARROS, M.. On the modulus of elasticity and strain capacity of self-compacting concrete incorporating rubber aggregates. Resour Conserv Recycl, 52(10): , FREITAS, C.. Estudo do desempenho mecânico de concreto com adição de partículas de borracha para aplicação como material de reparo em superfícies hidráulicas. Dissertação. Universidade Federal do Paraná. Programa de Pósgraduação em Engenharia - PIPE, área de concentração Engenharia e Ciência dos Materiais. Curitiba, GRANZOTTO, L.. Concreto com adição de borracha: Uma alternativa ecologicamente viável. Dissertação. Universidade Estadual de Maringá. Programa de Pós-graduação em Engenharia Urbana, Maringá, ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9776 Agregados Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. Rio de Janeiro, p. 8 ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, p. 9 ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45 - Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, p. 10 SANTOS, E. A. e BORJA, E. V.. Investigação experimental de traços para blocos de concreto para alvenaria de vedação com adição de resíduos de pneus reciclados. IN: HOLOS. CEFET/RN FIORITI, C. F.; INO, A.; AKASAKI, J. L.. Avaliação de blocos de concreto para pavimentação intertravada com adição de resíduos de borracha provenientes da recauchutagem de pneus. Ambiente Construído, Porto Alegre, 7 (4) ,

8 12 GIACOBBE, S.. Estudo do comportamento físico-mecânico do concreto de cimento Portland com adição de borracha de pneu. Dissertação. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo LINTZ, R. C. C.; GACHET-BARBOSA, L. A.. Avaliação do comportamento de concreto contendo borracha de pneus inservíveis para utilização em pisos intertravados. Universidade Estadual de Campinas- UNICAMP - Faculdade de Tecnologia BAUER, R. J. F.; TOKUDOME, S.; GRADET, A.. Estudo de Concreto com Pneu Moído. Anais, Congresso Brasileiro do Concreto, IBRACON, Foz de Iguaçú, v ANALYSIS OF THE PROPERTIES OF FINE AGGREGATE: WASTE TIRE RUBBER FOR CEMENT COMPOSITES. ABSTRACT The waste tire rubber (RBP) has been used in many experiments of cementitious composites. Researches has shown that the introduction of tire rubber fibers in concrete improves the features of this deformability, as well as contribute to disposal environmental of waste generated in the tire retreading process. The aim of this paper is to study the characteristics of the RBP with and without treatment with 1 M NaOH, compared to sand for use in cement composites, according to ABNT NBR 7211/2009 (1). In this work, there were trials of particle size analysis, specific density, bulk density, thermogravimetric, differential thermal analysis. According to tests performed, the RBP most suitable for the possible replacement of sand in the manufacture of concrete is the rubber surface treatment, fitting into the classification lightweight aggregate with fiber texture. Key-words: Aggregates for Concrete; Sand; Waste Tire Rubber. 2515