UTILIZAÇÃO DE TAMPAS METÁLICAS COMO ADIÇÃO NO CONCRETO CONVENCIONAL Use of Metal Closures as Addition on Conventional Concrete

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1 UTILIZAÇÃO DE TAMPAS METÁLICAS COMO ADIÇÃO NO CONCRETO CONVENCIONAL Use of Metal Closures as Addition on Conventional Concrete Matheus Oliveira Ramos (1), Adalberto de Oliveira Júnior (2), Leondiniz Gomes de Sousa Júnior (3), Thayanne Serpa da Silva Corado Bispo (4), André Soares Mendes (5), Daniel Iglesias de Carvalho (6) (1) (2) (3) (4) (5) Estudante de Engenharia Civil, CEULP/ULBRA (6) Engenheiro Civil, MSc, orientador e professor do curso de Engenharia Civil no CEULP/ULBRA matheus.engcivil13@gmail.com Resumo O consumo de bebidas industrializadas cresce gradativamente com o aumento da população, com isso a indústria de embalagens de bebidas utilizam cada vez mais de lacres de vedação, como o exemplo de tampas metálicas, comumente utilizadas em garrafas de vidro. O descarte de tais lacres gera resíduos prejudiciais ao meio ambiente, porém abre o leque da possibilidade da sua utilização como material reaproveitável, o qual este estudo propôs sua utilização como aditivo no concreto, analisando o comportamento mecânico do respectivo concreto aditivado. Foram utilizadas tampas metálicas do modelo coroa, normalmente encontradas em recipientes de bebidas alcoólicas e refrigerantes. As tampas são confeccionadas em aço e possuem dimensões características de 28mm de diâmetro e 6mm de espessura, as quais foram adicionada ao concreto nas proporções de 5%, 10% e 15% em relação a massa do cimento. Foram realizados testes no concreto em seu estado fresco e endurecido, sendo realizado os ensaios de compressão simples e tração por compressão diametral no estado endurecido, slump test e teor de ar no estado fresco. Este trabalho tem por objetivo dosar um concreto convencional com adição controlada de tampas de garrafas como aditivo de tal forma que essa ação seja satisfatória não apenas para o comportamento mecânico do concreto, mas também, de importância a sua contribuição para o meio ambiente. Palavras Chave: tampas metálicas, concreto convencional, meio ambiente. Abstract The consumption of industrialized beverages grows gradually with the increase in population, thus the beverage packaging industry are increasingly using sealing seals, as the example of metal caps, commonly used in glass bottles. Disposal of such seals generates harmful waste to the environment, but opens the range of possibility of its use as reusable material, which this study has proposed its use as an additive in concrete, analyzing the mechanical behavior of its concrete additive. metal caps crown model, commonly found in alcoholic beverage containers and soft drinks were used. The covers are made of steel and features have dimensions 28mm in diameter and 6mm thick, which were added to the concrete in proportions of 5%, 10% and 15% by mass relative to the cement. Tests were performed on concrete in its fresh and hardened, and performed the simple compression tests and traction by diametrical compression in the hardened state, slump test and air content fresh. This study is designed to determine a conventional concrete with controlled addition of bottle caps as an additive so that this action is satisfactory not only for the mechanical behavior of concrete, but also the importance of their contribution to the environment. Keywords: Metal caps, conventional concrete, the environment. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 1

2 1. Introdução Atualmente a utilização de compósitos vem crescendo significativamente na construção civil, especialmente em estruturas de concreto, como pontes, túneis, pavimentos etc., onde o concreto reforçado com aditivos vem progressivamente ampliando sua aplicação buscando obter melhor desempenho à um baixo custo. Como já diz o nome, compósitos são materiais compostos fundamentalmente por duas fases: a matriz e os agregados. Segundo Figueiredo (2000), é sabido que a qualidade dos componentes de matrizes de cimento não é mais caracterizada apenas pela resistência que apresentam, mas devem refletir outras propriedades que influenciam o desempenho do material como um todo. Sabe-se que o concreto é o material mais utilizado no setor de construção civil, por apresentar características favoráveis nas construções de várias obras, como a facilidade de se adequar a várias condições de trabalho, além de infinitas variações de formas de peças moldadas, com boa resistência a compressão, à água e durabilidade. No entanto o concreto apresenta pouca resistência a tração, suscetível a fissuração e ruptura. Deste modo, desenvolveu-se a possibilidade de corrigir tal limitação acrescentando tampas metálicas, alterando as características iniciais do concreto. O aço possui um alto módulo de elasticidade, alta resistência à tração e ductilidade, proporcionando um aumento na tenacidade nas obras de concreto, proporcionando melhorias na sua resistência, contribuindo para o aumento da durabilidade dessas estruturas. Para tanto, levando em pauta não somente características mecânicas, mas também a sustentabilidade, o presente trabalho tem por finalidade dosar um concreto que ajude a contribuir com o meio ambiente, apresentando uma alternativa sustentável e viável de acrescentar tampas metálicas de garrafas como aditivo no concreto convencional. 2. Materiais Para a realização deste estudo foram utilizados o cimento Portland do tipo CP II Z-32 da marca Ciplan, brita zero granítica, areia natural média, tampas metálicas e água Cimento Portland É conhecido como Cimento Portland Composto, pois tem a adição de outros materiais em sua mistura que cominam a este cimento um menor calor de hidratação. No caso do cimento utilizado, vem com adição de pozolânico e é dimensionado para suportar tensão de até 32 MPa, empregado em obras civis em geral, para produção de argamassas, concreto armado, simples e protendido e estruturas pré-moldados Brita Granítica A brita tem por finalidade diminuir o custo do concreto e usando a granulometria correta amenizar os espaços vazios. A brita utilizada no estudo foi a brita zero de granito, inicialmente foi lavada e posteriormente seca em estufa a 100 C. Tem por utilização no ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 2

3 emprego de vigas, pré-moldados, blocos para fundações e pavimentos de concreto, por apresentar boa resistência á abrasão Areia É chamada de agregado miúdo no concreto, tem por finalidade preencher os espaços vazios. A areia usada foi adquirida em jazidas de Palmas-TO, o agregado foi lavado e posteriormente seco em estuda a 100 C, com intuito de obter um controle mais preciso no traço Tampas Metálicas Foram adicionadas tampas metálicas no concreto com o intuito de servirem como aditivos e ajudar na parte de sustentabilidade como produto reaproveitável. Foi utilizada em três traços nas proporções de 5%, 10% e 15%. Figura 1: Tampas Metálicas (Fonte: Autoria minha) 2.5. Água Tem por função hidratar o cimento. A água do traço foi retirada da rede pública a temperatura ambiente e não foi feito nenhum processo de destilação. 3. Metodologia O traço de concreto utilizado foi da proporção de 1:2,19:2,04, com relação água/cimento de 0,591l, calculado originalmente para obter fck de 20MPa. Confeccionou-se um traço de referência para comparação de resultados e três traços com adição de tampas metálicas nas proporções de 5%, 10% e 15% em relação a massa do cimento. Segue na tabela 1 a dosagem do concreto. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 3

4 Dimensionamento de Dosagem Material(Kg) TR T 5% T 10% T 15% Cimento Ag. Miúdo 21,9 21,9 21,9 21,9 Ag. Graúdo 20,4 20,4 20,4 20,4 Água 5,91 5,91 5,91 5,91 Tampas 0 0,5 1,0 1,5 Tabela 1 Dosagem do concreto O concreto foi misturado em betoneira comum, posteriormente realizando testes de Slump Test (NBR - NB ) e Método Gravimétrico (NBR ) e moldados em moldes cilíndricos metálicos com dimensões de 10cm de diâmetro por 20cm de altura para testes compressão simples e moldes cilíndricos metálicos com dimensões de 15cm de diâmetro por 30cm de altura para testes de tração por compressão diametral. Posteriormente foram submergidos em água no tanque de imersão para cura, realizando testes de compressão simples em 7 e 28 dias e tração por compressão diametral em 28 dias. Nas idades especificas de ruptura, foram rompidos 3 corpos de provas de cada traço para 7 dias e 3 corpos de provas de cada traço para 28 dias, ambos em compressão simples. Os testes de tração por compressão diametral foram realizados após 28 dias, utilizando 2 corpos de provas para cada traço. Para obtenção das tampas, foi necessário ferve-las em água na panela de pressão para poder retirar o retentor de borracha. São confeccionadas em aço nas dimensões de 28mm de diâmetro e 6mm de espessura em um formato relacionado a um modelo coroa, com peso de 1,9g. 4. Resultados e Discussões 4.1. Abatimento do tronco de cone É um ensaio conhecido também como abatimento do concreto, tem por objetivo analisar a consistência do concreto, está relacionado com a mobilidade da massa e a coesão entre partículas. Sendo assim, segue os resultados da pesquisa: Método do abatimento do tronco de cone Traços TR T 5% T 10% T 15% Abatimento (cm) 8,5 7,9 9,7 13 Tabela 2 Resultados do abatimento do tronco de cone Como pode-se observar no quadro e nas figuras a baixo, nos traços os quais foram acrescentados tampas metalicas os valores divergiram do TR (traço de referencia). Obteve o resultado que o T 15% (traço com adição de 15% de tampas em relaçao a massa do cimento) foi o que obteve maior abatimento, se caracterizando como um concreto com mais trabalhabilidade. Um dos motivos que pode ter causado tal ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 4

5 abatimento do T 15% é o fato que as tampas metalicas tem uma superficie lisa, que não porporcionam uma aderecia muito boa, deixando o traço com maior trabalhabilidade em relação aos demais. Tornando assim o TR 15% o mais indicado para ser empregado em estruturas densamente armadas. Pode-se verificar também que o traço TR 5% foi o de menos abatimento, podendo ser empregado em obras que tenha poucas estruturs metálicas. Figura 2 Slump Test T 5% Figura 3 Slump Test T 10% Figura 4 Slump Test T 15% 4.2. Tração por compressão diametral Foi utilizado dois corpos de prova de cada traço para o procedimento, com cura de 28 dias em imersão em agua. Este método utilizado teve por base a norma NBR-7222 de 1994 da ABNT. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 5

6 Figura 5 Corpos de Prova Rompidos Para realização dos ensaios os corpos de provas foram colocados em posição horizontal entra chapas metálicas para garantir esforço simétrico gerado pela prensa hidráulica. Segue-se abaixo os resultados obtidos. Tração por Compressão Diametral (MPa) Traço CP 1 CP 2 Média TR 2,5 2,24 2,37 T 5% 2,1 2,36 2,23 T 10% 1,93 2,15 2,04 T 15% 1,98 2,04 2,01 Tabela 3 Resultados do Ensaio de Tração Grafico 1 Comparação das resistências medias de cada traço Através dos resultados obtidos pode-se verificar que o traço sem adição de tampas metálicas apresenta maior resistência a tração. Conclui-se que a incorporação de tampas de garrafa no concreto prejudica sua resistência à tração, o que torna inviável sua utilização com tal finalidade. Uma vez que quanto maior a porcentagem menor é a resistência atingida. Um dos possíveis motivos que podem ter contribuído para ter menor resistência a tração em relação ao traço de referência, é a baixa interação de atrito entre as tampas e o aglomerante por terem faces lisas Compressão ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 6

7 Para realização do ensaio foram utilizados 3 corpos de prova de cada traço com idades de 7 e 28 dias, cujo tiveram um processo de cura em imersão em agua. O método utilizado teve por base a norma NBR-5739 de 1994, da ABNT. Os resultados dos ensaios de resistência à compressão estão ilustrados pelas tabelas 4 e 5 e nos gráficos 2 e 3. Destaca-se que todos os traços com adição de tampas atingiram resistência inicial de 7 dias maior que o traço de referência, onde o traço com maior proporção se destacou mais. Ao analisar o teste de compressão aos 28 dias percebe-se uma contradição, pois apenas o traço com 15% de acréscimo de tampas não atingiu o Fck de 20 MPa desejado. Já os traços com adição de 5% e 10% de tampas metálicas atingiram resistência maior que o traço de comparação, dando ênfase no T 5%, que atingiu 0,8 MPa a mais, aproximadamente 4% a mais de resistência. Compressão Simples aos 7 dias (MPa) Traço CP1 CP2 CP3 Média TR 17, ,9 T 5% ,1 17,0 T 10% 17,7 16,9 17,5 17,4 T 15% 18,2 16,9 17,5 17,5 Tabela 4 - Resultados do Ensaio de Compressão aos 7 dias Grafico 2 Comparação das resistências média de cada traço ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 7

8 Compressão Simples aos 28 dias (MPa) Traço CP1 CP2 CP3 Média TR 19,9 20,8 21,4 20,7 T 5% 20,5 20,8 23,2 21,5 T 10% 20, ,2 T 15% 19,7 16,4 18,4 18,2 Tabela 5 - Resultados do Ensaio de Compressão aos 28 dias Grafico 3 Comparação das resistências médias de cada traço Atraves do estudo realizado evidencia que quanto maior a adiçao de tampas, beneficia a resistencia de compressão inicial do concreto, porem na resistencia aos 28 dias inverteu as posições, o acrecimo de menor porcentagem de tampas foi mais benefica, concluindo como a mais recommendado para seu uso em estruturas que necessita reagir a compressão. 5. Conclusão Tendo em vista os aspectos observados, de fato percebe-se a necessidade de estudos complementares no quesito construção sustentável, o presente trabalho mostra uma porção deste leque de possibilidades. Com base nos resultados obtidos através do estudo de adição de tampas metálicas no concreto, pôde-se observar que o mesmo não foi benéfico para a resistência à tração, porém já para compressão houve um aumento, mesmo que pequeno, da resistência. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 8

9 Por não obter um desempenho mais expressivo em relação ao traço de referência e pela dificuldade na coleta do material, o emprego das tampas metálicas como aditivo no concreto torna-se adequado somente se for analisado apenas a sua importância na questão sustentável, não oferecendo uma boa relação entre construção e sustentabilidade. Caso seja empregado no mercado de trabalho, os testes realizados apontam que o concreto com adição mais favorável, foi aquele com teor de 5%. 6. Referencias ISAIA, G. E, et al. Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais, IBRACON, HELENE, P.; TERZIAN, P. Manual de dosagem e controle dos concretos de cimento Portland. São Paulo: PINI, p. KAEFER, A evolução do concreto armado, Disponível em: Acesso em maio de BAUER, L. A. F. Materiais de Construção. 5ª ed. Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Editora S.A, v. 1. FURNAS. Concretos: massa, estrutura, projetado e compactado com rolo. 1ª ed. São Paulo: Pini, v. 1, TARTUCE, R. Dosagem experimental do concreto. São Paulo, Ed. Pini, IBRACON/PINI, 1993, 115p. TAYLOR, G. Materials in construction. 2.ed. London: Longman Scientific & Technical, p. ANAIS DO 58º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC CBC2016 9