ANÁLISE DA EXEQUIBILIDADE TÉCNICA DE BLOCOS DE CONCRETO VAZADO COM RESÍDUOS DE VIDRO COMO AGREGADO ARTIFICIAL

Transcrição

1 ANÁLISE DA EXEQUIBILIDADE TÉCNICA DE BLOCOS DE CONCRETO VAZADO COM RESÍDUOS DE VIDRO COMO AGREGADO ARTIFICIAL C.C. QUEIROZ JR¹, E. V. BORJA² ¹Aluno do curso de Construção de Edifícios - DIACON, Bolsista PROPI - IFRN ² Professor do Departamento de Tecnologia de Construção Civil / IFRN Av. Senador Salgado Filho, 1559, Tirol, CEP: , Natal, RN cleantocl@hotmail.com¹ e edilberto.borja@ifrn.edu.br² RESUMO O setor da construção civil é um dos ramos da indústria que mais gera resíduos. Em contrapartida, também é o que mais reutiliza esses resíduos na composição de novos produtos. Com o crescente número de pesquisas sobre a utilização de materiais alternativos, objetivando dar uma destinação nobre a alguns resíduos gerados dentro da própria construção civil, o vidro temperado tem se apresentado como um desses resíduos por possuir forma granular e resistente, com propriedades geralmente inertes e composição quimicamente compatível com a do concreto. Neste tema, este trabalho tem como objetivo, avaliar a exequibilidade técnica de blocos vazados de concreto com adição de vidro como agregado artificial. Dentre os ensaios realizados até o presente momento, constatou-se resistência a compressão compatível com a exigida por norma referente a blocos de concreto vazado sem função estrutural, atingindo 4,7 MPa com 15% de adição de vidro em relação a massa total, em substituição parcial ao agregado miúdo utilizado. PALAVRAS CHAVE: Vidro temperado, Bloco vazado, Resistência a compressão. 1. INTRODUÇÃO Um dos principais agentes de degradação ambiental é o setor da construção civil, isso se dá devido à grande emissão de agentes poluentes, além da extração de recursos naturais para suprir as necessidades de produção (JOHN e AGOPYAN, 2003) (1). Dado este fato, o setor da construção civil acompanha o surgimento de 1106

2 novas técnicas e novos materiais, desenvolvendo-se de forma contínua ao longo dos anos. César (2002) comenta que o conceito de alvenaria de vedação evoluiu ao longo do tempo da história da humanidade em função dos materiais disponíveis no meio em que o homem habita e também baseado nos seus recursos tecnológicos e das suas necessidades. Bender (1976) apud Camilo (2010) (2) afirma que a evolução dos sistemas de vedação vertical, feita com componentes produzidos industrialmente, tem em um primeiro momento a produção de tijolos cerâmicos maciços produzidos em olarias artesanais e posteriormente, houve a produção de blocos vazados com equipamentos mais complexos. Com o crescente número de pesquisas sobre a utilização de materiais alternativos como agregados do concreto, objetivando dar uma destinação nobre a alguns resíduos gerados dentro da própria construção civil, o vidro temperado tem se apresentado como um desses resíduos por possuir forma granular e resistente, com propriedades geralmente inertes e composição quimicamente compatível com a do concreto. Trabalhos de pesquisas demonstram a utilização do vidro em compósitos cimentícios, como exemplo, a utilização do resíduo de vidro como substituição de 7,5% e 15% de agregado de sílica em formulações típicas de telhas de concreto com e sem adição de metacaulim, que em seus resultados, segundo Cota (2013) (3) revelam que a substituição de 7,5% de partículas de vidro em combinação com 7,5% de metacaulim, permite alcançar o desempenho equivalente ao referencial de concreto pré-fabricado, ou seja, desenvolvendo assim um novo produto, e ainda dando uma destinação nobre ao resíduo de vidro. Outro exemplo do uso do vidro em compósitos cimentícios é o estudo do efeito das fibras de vidro e polipropileno nas propriedades mecânicas do concreto, realizado por Bonifácio e Godinho (2014) (4) o qual apresenta em seus resultados que a adição das fibras de vidro aumentou a resistência à tração por compressão diametral em 3,7%. Além disso, o estudo mostra que no ensaio de flexão em corpos de prova prismáticos, a resistência do concreto com adição de fibra de vidro aumentou 6,1% em relação ao traço de referência. Com base nessas premissas, o estudo pretende verificar a exequibilidade técnica de blocos vazados de concreto de alvenaria de vedação produzidos com resíduos de vidro temperado como agregado artificial, em substituição parcial ao agregado miúdo e graúdo, buscando benefícios econômicos por reduzir o uso de 1107

3 agregados naturais bem como benefícios ambientais por se tratar de uma ação sustentável com a utilização de resíduo sólido. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O objetivo principal do presente estudo é analisar a viabilidade de blocos de concreto com resíduos de vidro temperado na sua composição através das suas propriedades mecânicas. A Figura 1 ilustra os materiais e procedimentos experimentais adotados na pesquisa. Cimento CP-IV 32 RS Aquisição dos Materiais de Partida Pó de Pedra Resíduo Vidro Areia média Pedrisco ( 6,3 mm) Caracterização dos Materiais Granulometria Massa Unitária Massa Específica Composição dos traços Moldagem Blocos e CP`s Absorção Res. Compressão Mod. Elas. Dinam. Figura 1. Fluxograma do programa experimental: materiais e procedimentos. 1108

4 2.1 Materiais Todos os materiais foram provenientes da região metropolitana de Natal/RN, obtidos e armazenados em quantidades suficientes para todo o desenvolvimento para a pesquisa CIMENTO O cimento utilizado foi o Cimento Portland IV resistente a sulfato (CP IV 32- RS), também denominado como cimento pozolânico devido ao teor de adição de material pozolânico em sua composição, que gira em torno de 15 a 50%, a caracterização do cimento usado, segundo fabricante, está disposta na Tabela 1. Tabela 1. Caracterização do cimento CP IV 32-RS. Massa específica 2820 kg/m³ Densidade 1400 kg/m³ Finura 0,54 % PÓ DE PEDRA Utilizou-se o pó de pedra objetivando aumentar a compacidade e resistência à compressão, visto que este material possui granulometria bem menor que a brita, diminuindo assim a quantidade de vazios VIDRO TEMPERADO Foi utilizado o vidro temperado devido a sua segurança no manuseio, pois após a fragmentação deste, o material não apresenta pontas afiadas (cortantes), evitando acidentes no momento de peneiramento. O vidro foi obtido de doações dos descartes de vidraçarias da cidade de Natal, no estado do Rio Grande do Norte PEDRISCO A brita utilizada na confecção do concreto foi a brita denominada pedrisco com diâmetro máximo característico de 6,3mm. 1109

5 2.2 Métodos No intuito de alcançar os objetivos desta pesquisa houve, primeiramente, a caracterização dos materiais utilizados, estabelecida por norma; logo após, iniciouse os estudos para determinação do traço de referência e, a partir desse, inserir o vidro em determinadas proporções, em substituição parcial ao pó de pedra e parte da brita utilizada, sendo essas proporções de 10% e 15%. Para obtenção do vidro na granulometria desejada utilizou-se do equipamento de ensaio de abrasão los angeles, que consiste em um cilindro giratório com esferas de aço que realizam o processo de moagem do material, conforme Figura 2. A granulometria do vidro foi dividida em quatro proporções de material, compreendida entre as peneiras: #6,3mm, #4,75mm, #2,4mm, #1,2mm e #0,6mm. Figura 2: Aparelho usado no ensaio de abrasão los angeles, e vidro fragmentado. Foram moldados, para cada traço produzido, 06 (seis) corpos de prova (CP s) cilíndricos de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura e 03 (três) blocos vazados para cada traço analisado. Os blocos moldados (figura 3), de dimensões 10 cm x 20 cm x 40 cm, em forma metálica (Figura 4), destinam-se a realização de ensaios de caracterização e desempenho estabelecidos pela NBR 12118:2013 (5). Segundo essa norma, os ensaios exigidos para os blocos são o de resistência à compressão, análise dimensional, absorção, área líquida e retração linear por secagem. Nos corpos de prova (CP s), além da resistência à compressão, houve também a verificação da massa específica seca e aparente, além do módulo de elasticidade dinâmico. 1110

6 Figura 3. Blocos desmoldados. Figura 4. Fôrma metálica dos blocos Traços analisados Os traços, após estudo realizado, ficaram dispostos conforme a tabela 2 abaixo, assim como as quantidades de materiais, que foram calculadas para confecção de 6 cp s cilíndricos (10 x 20 cm) e 3 blocos (fôrma 10 x 20 x 40 cm, de acordo com a figura 3 acima). 1111

7 Tabela 2: Traços / quantidades de materiais. Traços Qt. De Materiais (Kg) Cim:areia:brita:p.pédra/vidro:água Cimento Areia Brita Pó de pedra Vidro Água T.U.M (TR) - 1:4:1,25:1,25:0,75 5,88 23,52 7,35 7,35 0 4,41 T.U.M (T10) - 1:4:1,68:0,82:0, ,52 9,87 0 4,82 4,41 T.U.M (T15) - 1:4:1,25:1,25:0,75 5,88 23,52 7,35 0 7,35 4,41 A substituição do pó de pedra pelo vidro foi total no caso do traço com 15% de vidro em relação a massa total, visto que a quantidade de pó de pedra utilizada correspondia a 15% da massa total. No traço com 10% não utilizou-se o pó de pedra, a substituição, portanto, ocorreu diminuindo a quantidade de vidro do T15, e compensando essa quantidade que foi reduzida na brita Ensaios realizados Resistência à compressão O ensaio de resistência a compressão para blocos de concreto vazado é determinado pela NBR 12118:2013, que especifica o equipamento, e as demais diretrizes para realização do ensaio. Diferente do ensaio de compressão em corpos de prova, por ser vazado, no bloco de concreto faz-se necessário capeamento (regularização das superfícies com pastas de cimento) nas duas faces que recebem a aplicação da carga, que é aplicada nas faces sobre uma superfície plana. O capeamento tem a finalidade de uniformizar as áreas de contato do bloco com os pratos da prensa. Módulo de Elasticidade Dinâmico Este ensaio foi realizado conforme a norma NBR :2009 (6), que consiste em determinar a rigidez de um material através de aparelho de ultrassom. O ensaio consiste na medição da velocidade que a onda ultrassônica leva para percorrer o corpo de prova, conforme ilustrado na Figura 5. Com esses dados, e os parâmetros necessários, determina-se o módulo de elasticidade. 1112

8 Figura 5: Ensaio de módulo de elasticidade dinâmico - aparelho de ultrassom. Absorção Este ensaio consiste em deixar a amostra (bloco e corpos de prova) submersa em água por um período de 24 horas para obtenção da sua massa saturada (Msat) e, em seguida, coloca-se a amostra em estufa a temperatura de o C, também pelo período de 24h, para obtenção de sua massa seca (Ms). Sua determinação é então finalizada através da Equação 1. Msat - Ms Ab 100 (%) (A) Equação 1. Ms 3 RESULTADOS E DISCUSSÕES Para verificação das propriedades físicas e mecânicas, realizaram-se os ensaios de resistência à compressão, massa específica, seca e aparente, absorção e módulo de elasticidade dinâmico, além dos outros ensaios regidos pela NBR 6136 (7), que indica os requisitos para um material ser caracterizado como bloco vazado de concreto simples para alvenaria. A pesquisa ainda está em andamento, portanto os resultados apresentados neste artigo se resume aos traços de referência(tr), com adição de 10%(T10) e 15%(T15) de vidro em relação a massa total. Quanto ao ensaio de resistência a compressão axial (Figura 6), verificou-se que o traço de referência apresentou maior resistência quando comparado aos traços T10 e T15, porém o T15 apresentou maior resistência quando comparado ao 1113

9 T10, isto se deu devido ao grau de compacidade dos cp s ensaiados, visto que os resultados de massa específica (M.E) seca e aparente, e absorção apresentados na tabela 2 abaixo, mostram que o T15 obteve resultados superiores ao T10 em relação as massas específicas, ou seja, estava mais compactado, consequentemente, havia menos vazios no corpo de prova, contribuindo assim para uma maior resistência a compressão axial, e quanto a absorção o T10 apresentou um valor maior quando comparado ao T15, isto é, haviam mais vazios nos cp s ensaiados, por consequência mostrou-se menos resistente. A divergência entre os resultados de resistência do bloco em relação ao cp do mesmo traço foram insignificantes. Tabela 3: Resultados dos ensaio de Massa específica seca e aparente, e absorção. Ensaios T10 T15 M.E Seca 1800 Kg/m³ 1930 kg/m³ M.E Aparente 1840 kg/m³ 1950 kg/m³ Absorção 11,38 % 5,7 % Figura 6: Resistência à compressão aos 28 dias de cura. O ensaio de módulo de elasticidade dinâmico analisou o grau de compacidade do concreto, com propósito de avaliar a sua porosidade, pois quanto maior a porosidade do material menor o seu módulo de elasticidade dinâmico. Portanto, devido a porosidade ser inversamente proporcional a massa especifica, e no concreto, a relação entre resistência e módulo de elasticidade provém do fato de que 1114

10 ambos são acometidos pela porosidade, mesmo que não sejam em mesmo grau, tendo em vista os resultados obtidos na tabela 2, já era esperado que o T15 apresentasse maior módulo de elasticidade dinâmico do que o T10 (Figura 7). Figura 7: Módulo de elasticidade dinâmico aos 28 dias de cura. Devido a essa relação entre porosidade e os ensaios de resistência e módulo de elasticidade, neste caso, o módulo de elasticidade se mostrou diretamente proporcional a resistência a compressão axial (Figura 8). Figura 8: Comparação dos resultados entre ensaio de resistência a compressão e módulo de elasticidade dinâmico. 1115

11 4 CONCLUSÃO Conforme visto acima, verificou-se que o traço com adição de 15% de vidro em relação a massa total, apresentou resistência superior a exigida pela norma 6136:2014 que apresenta os requisitos de um bloco vazado de concreto simples para alvenaria, onde para blocos de vedação sem função estrutural determina resistência a compressão axial mínima de 3 MPa, e a resistência apresentada pelo T15 foi de 4,7 MPa, satisfazendo a exigência normativa. Dentre os outros ensaio pedidos como análise dimensional, área líquida, e retração linear por secagem, todos apresentaram resultados inerentes aos exigidos pela norma. Este trabalho continua em desenvolvimento para verificar as propriedades físicas e mecânicas, dos traços com 5 e 20% de adição de vidro em relação a massa total, porém com os resultados já alcançados, pode-se concluir que a produção de blocos não estruturais com adição de vidro temperado, dando uma destinação adequada a um resíduo bastante inerente a construção civil, é bastante válida, e gera uma diminuição no impacto ambiental causado pela extração dos materiais necessários para confecção do bloco, visto que o vidro entra como substituinte de parte de alguns desses materiais. 5 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria Requisitos. Rio de Janeiro, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12118: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria Métodos de ensaio. Rio de Janeiro, p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15630: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos Determinação do módulo de elasticidade dinâmico através da propagação de onda ultra-sônica. Rio de Janeiro, p. BONIFÁCIO, J. S. R.; GODINHO, D. S. S. Estudo do efeito das fibras de vidro e polipropileno nas propriedades mecânicas do concreto. Universidade do Estremo Sul Catarinense. Santa Catarina,

12 CAMILO, M.G.D. Análise da utilização de chapas e placas industrializadas nas vedações verticais internas em construções residenciais na região sul do Brasil. Dissertação (Mestrado). Universidade de Santa Catarina. Florianópolis, CÉSAR, S.F. Chapas de madeira para vedação vertical de edificações produzidas industrialmente. Tese (Doutorado), Universidade Federal de Santa Catarina. Florianópolis, COTA, F. P. Efeito da incorporação de resíduos vítreos nas propriedades físico-mecânicas de compósitos cimentícios. Dissertação (Mestrado). Universidade Federal de São João Del-Rei. Minas Gerais, JOHN, V. M.; AGOPYAN, V. Reciclagem de resíduos da construção. In: SEMINÁRIO RECICLAGEM DE RESÍDUOS DOMICILIARES. São Paulo, SANTOS, M. André [et al]. Análise do módulo de elasticidade estático e dinâmico para diferentes dosagens de concreto. in: IBRACON, 55º. Gramado. 2013, ABSTRACT The construction sector is one of the branches of industry that generates more waste. However, it is also what most reuses these residues in the composition of new products. With the growing body of research on the use of alternative materials, aiming to give a prime destination to some waste generated within the construction, tempered glass has been presented as such a waste for having granular and resistant form, with generally inert properties and chemically compatible with the concrete composition. Therefore, this study aims to assess the technical feasibility of concrete hollow blocks with added glass as artificial aggregate. Among the results obtained, it was found compressive strength compatible with the required by standard for the cast concrete block without structural function, to 4.7 MPa with 15% glass addition in relation to the total mass, replacing the aggregate kid used. KEY - WORDS: Tempered glass, hollow block, resistance to compression. 1117