INFLUÊNCIA DE DIFERENTES GRANULOMETRIAS DE RESÍDUOS DE BORRACHA DE PNEUS NO COMPORTAMENTO DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO

Transcrição

1 INFLUÊNCIA DE DIFERENTES GRANULOMETRIAS DE RESÍDUOS DE BORRACHA DE PNEUS NO COMPORTAMENTO DO CONCRETO DE ALTO DESEMPENHO Israel Rodrigo de Freitas Martins a ; Michele Beniti Barbosa b ; Jorge Luís Akasaki c, * a Mestre, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, UNESP CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA Ilha Solteira, SP Brasil. rf.mar@terra.com.br b Aluna do Programa Pós-Graduação em Engenharia Civil, UNESP CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA, Ilha Solteira, SP Brasil. mibbarbosa@yahoo.com.br c Professor Adjunto, Departamento de Engenharia Civil UNESP CAMPUS DE ILHA SOLTEIRA, Ilha Solteira, SP Brasil. akasaki@dec.feis.unesp.br * Membro correspondente RESUMO A grande quantidade de pneus inservíveis descartados anualmente em todo o globo esbarra fortemente nas questões ambientais, sendo imprescindíveis estudos que definam possibilidades da efetiva reutilização destes pneus. Assim optou-se por estudar a aplicação de resíduos de borracha de pneus na fabricação de concretos de alto desempenho, os quais estão sendo cada vez mais empregados devidos sua alta capacidade de resistência à compressão e bons índices de durabilidade. O presente trabalho avalia a influência da adição de resíduos de borracha de pneus, com diferentes faixas granulométricas, quanto à resistência à compressão do concreto de alto desempenho, com resistência à compressão acima dos 80MPa aos 28 dias de idade. Analisando os resultados obtidos observaram-se significativas alterações no comportamento do concreto de alto desempenho, quando no estado fresco, em relação à variação da granulometria dos resíduos de borracha de pneus empregadas. Sendo que, em seu estado endurecido a influência da granulometria dos resíduos de borracha demonstrou-se mais contundente à medida do incremento da quantidade adicionada. PALAVRAS CHAVE: Concreto de Alto Desempenho; Resíduos de Borracha de Pneus; Granulometrias.

2 INTRODUÇÃO No mundo contemporâneo, onde muitos problemas são globalizados, existe grande comprometimento em aliar a propulsão do desenvolvimento com a preservação do meio ambiente, assim nota-se um real interesse pela reciclagem de manufaturados que assolam o globo e comprometem a qualidade de vida da população mundial. Tendo como enfoque o desenvolvimento sustentável, diversos órgãos ligados à preservação do meio ambiente em vários países do mundo, estão tornando as leis ambientais cada vez mais rígidas. Nesse contexto enquadra-se com grande representatividade o acúmulo de pneus inservíveis, assim, diversos pesquisadores de diferentes áreas de interesse estudam o aproveitamento deste potencial em uma enorme gama de aplicações, dentre as quais tem-se também sua utilização na produção de concretos asfálticos e de cimento Portland. Segundo [6], com o intuito de melhorar o comportamento a mudanças de temperatura e a resistência mecânica do cimento asfáltico a adição de borracha de pneus inservíveis tem sido investigada por mais de trinta anos, sendo tal adição vantajosa em diversos aspectos. Ainda em acordo com estes autores os estudos da utilização de borracha de pneus inservíveis em concretos de cimento Portland existem à cerca de uma década e dentre variados objetivos tem-se a análise da influência no comportamento de fratura dos concretos. De acordo com [9] estudaram a adição de fibras de borracha de pneus no comportamento dos concretos de alta resistência quanto a seu desempenho ao fogo e constataram um avanço na sua capacidade de resistência ao fogo devido à adição de borracha. Recentemente, [8] propuseram a implementação de resíduos de borracha de pneu em Concretos de Alto Desempenho (CAD), verificando que os valores de resistência à compressão para concretos de alto desempenho adicionados de baixas porcentagens destes resíduos, apesar de reduzidos mantêm-se em significativos patamares, e apresentaram ainda, em relação ao CAD, ganhos quanto à ductilidade. O CAD é aquele que possui resistência mecânica elevada; acima de 42 MPa segundo [10]; a qual deve ser suficiente para receber as solicitações impostas no projeto, e definitivamente mostra-se durável ao longo do tempo, caracterizando-se também pela excelente seleção de materiais constituintes e rigorosos controles de produção. Nesta linha de pesquisa este trabalho aborda questões ligadas a influência da granulometria dos resíduos de borracha de pneu adicionados em concretos de alto desempenho, visando contribuir não só para a melhoria dos concretos de alto desempenho mas também ao desenvolvimento sustentável, à medida que promove a utilização de um resíduo nocivo ao meio ambiente. MATERIAIS UTILIZADOS Os materiais utilizados no desenvolvimento das composições de concretos de alto desempenho neste estudo foram: cimento Portland CP II F (Filler) em conformidade com a norma brasileira para cimentos compostos [3], sílica ativa na forma densificada, superplastificante à base de policarboxilato com dosagem máxima de 2%, brita basáltica com diâmetro máximo característico de 19 mm, areia natural com módulo de finura de 2,09 e resíduos de borracha de pneus (RBP) em diferentes faixas granulométricas, provenientes do processo de recauchutagem de pneus.

3 Na Figura 1, são apresentadas, de acordo com [2], as curvas granulométricas dos agregados naturais e dos diversos resíduos de borracha de pneu utilizados. Onde o RBP Total representa o somatório dos RBP selecionados por peneiramento e então classificados em Fino (25,0%) com formato tipo granular, Médio (27,2%) e Grosso (45,9%) com formatos tipo fibra, totalizando 98,1% da granulometria geral do resíduo de borracha de pneu no estado em que é descartado pela empresa de recauchutagem, sendo que apenas 1,9% de sua granulometria foi excluído deste estudo. Figura 1 Curvas granulométricas dos agregados naturais e dos RBP. FIGURA 1 CURVAS GRANULOMÉTRICAS DOS AGREGADOS NATURAIS E DOS RBP PROGRAMA EXPERIMENTAL Dosagem O método de dosagem utilizado foi o método Aïtcin, elucidado em [1], o qual é específico para CAD e de metodologia simplificada, uma vez que é parametrizada em resultados empíricos. Assim apresenta-se na Tabela 1 a composição do traço de CAD. TABELA 1 COMPOSIÇÃO DE CAD Materiais Quantidade Água 130,0 kg/m³ Cimento 478,4 kg/m³ Sílica Ativa 41,6 kg/m³ Água/Aglomerante 0,25 Areia 774,3 kg/m³ Brita 1125,0 kg/m³ Superplastificante 5,74 kg/m³

4 Na seqüência, a partir da simples substituição parcial volumétrica dos RBP na areia, da mesma forma que [9], nas porcentagens de 3% e 5% em relação a um metro cúbico, determinaram-se os diversos traços de concretos de alto desempenho com adição de RBP enumerados a seguir. Onde em especial tem-se o traço que foi composto com RBP Total, no qual devido a faixa granulométrica mais ampla deste resíduo, optou-se pela sua substituição parcial volumétrica em 50% da brita e 50% da areia, como adotado por [7], tendo-se avaliado apenas na porcentagem de 3% em relação ao metro cúbico. I. Traço CAD RBP Fino 3% II. Traço CAD RBP Fino 5% III. Traço CAD RBP Médio 3% IV. Traço CAD RBP Médio 5% V. Traço CAD RBP Grosso 3% VI. Traço CAD RBP Grosso 5% VII. Traço CAD RBP Total 3% Métodos de Ensaios O comportamento reológico dos concretos de alto desempenho produzidos foi avaliado através do abatimento do tronco de cone, de acordo com [4]. Utilizaram-se corpos-de-prova cilíndricos de 10 X 20 cm, os quais foram mantidos em câmara úmida com temperatura controlada até as respectivas idades de ensaios. Os concretos de alto desempenho foram avaliados quanto sua resistência à compressão, segundo [5], nas idades de 3, 7, 28 e 91 dias de idade. Anteriormente aos ensaios de resistência à compressão os corpos-de-prova tiveram seus topos capeados com composto de enxofre de alta resistência, visando isentá-los de possível excentricidade. RESULTADOS E DISCUSSÕES Estado Fresco Visando proporcionar uma melhor condição de comparação visual entre os diversos traços elaborados a Figura 2, apresenta em conjunto os abatimentos de tronco de cone de todos os traços elaborados. Analisando a Figura 2, observa-se que a trabalhabilidade do CAD mostra-se afetada devido à implementação dos RBP, destacando-se ainda grande influência da granulometria dos RBP empregados. Assim, dentre as diferentes granulometrias de RDP os traços com RDP Médio apresentaram a diminuição de trabalhabilidade de forma menos pronunciada. Destacando-se que além do CAD RBP Médio 3% ter apresentado a melhor trabalhabilidade, dentre os demais traços adicionados de resíduos, o traço de CAD RBP Médio 5%, não foi superado, quanto a trabalhabilidade, por nenhum outro traço de CAD RBP de qualquer granulometria, inclusive àqueles com teores de 3%. Os traços que apresentaram a menor trabalhabilidade foram àqueles com adição de RBP fino, considerando-se inclusive o traço de CAD RBP Total 3%. Quanto aos traços de com RDP Grosso, foi observado certa dificuldade no acabamento final da superfície dos corpos-de-prova, justamente devido ao maior comprimento de tal resíduo.

5 FIGURA 2 TRABALHABILIDADE DOS DIVERSOS TRAÇOS ELABORADOS Estado Endurecido A Figura 3 apresenta em conjunto a evolução da resistência à compressão para os respectivos traços avaliados na Figura 2, sendo que cada valor apontado é resultado da média de três corpos-de-prova. FIGURA 3 EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DOS DIVERSOS TRAÇOS ELABORADOS

6 Como é previsto pela literatura ocorreu a diminuição da resistência à compressão com a implementação dos RBP, os traços com adição de 5% de borracha apresentaram menores valores de resistência à compressão em comparação aos valores obtidos para os traços com 3% de adição, os quais por sua vez foram inferiores àqueles do traço de CAD. De modo geral, a porcentagem de redução de resistência à compressão observada nos traços de CAD RDP 3% em relação ao traço de CAD, esta em torno de 20 a 25%. Entretanto os valores indicativos da resistência à compressão para tais traços são sem dúvidas pertencentes ao grupo de concretos de alto desempenho. Em contrapartida a esta redução de resistência à compressão, foi possível observar, em relação ao traço de CAD, a redução da fragilidade no comportamento de ruptura em todos os traços com adição de RBP. Visando ilustrar tal fato a Figura 4 apresenta um corpo-de-prova típico do traço de CAD após ter sido ensaiado à compressão, enquanto um outro corpo-deprova, visualizado na Figura 5, representa de forma característica as rupturas obtidas para os traços com RBP. FIGURA 4 TÍPICO CORPO-DE-PROVA DO TRAÇO DE CAD ROMPIDO À COMPRESSÃO FIGURA 5 TÍPICO CORPO-DE-PROVA DOS TRAÇOS DE CAD RBP ROMPIDO À COMPRESSÃO

7 Destaca-se dentre os traços com adição de 5% de RBP, àquele com resíduo médio, o qual foi o único a apresentar um significante aumento de resistência à compressão, em especial, entre o sétimo e o vigésimo oitavo dia; Baseando-se nos resultados referentes ao traço CAD RBP Total 3%, apesar de inferiores aos traços de CAD RBP 3%, demonstram a viabilidade da utilização do resíduo de borracha de pneus, quase que integralmente, ou seja, 98,1%. A observação da redução da fragilidade no comportamento de ruptura em todos os traços com adição de borracha, em relação ao traço padrão, a partir dos ensaios realizados não têm a capacidade de determinar uma medida quantitativa da extensão de tal redução. Analisando-se apenas qualitativamente, ou seja, de maneira relativa ao traço de CAD, a diminuição do comportamento frágil nos concretos de alto desempenho com adição de resíduos de borracha de pneu, ocorreu indiferentemente para os concretos adicionados em 3% ou 5%. Dentre os traços de concretos de alto desempenho adicionados de 3% RBP, àquele constituído pela borracha média demonstrou superioridade quanto sua trabalhabilidade, e ainda excelentes evoluções de resistência à compressão independentemente da porcentagem analisada. Entretanto, é válido lembrar que dentre outras possibilidades ao combate da má trabalhabilidade, observado para alguns tipos de granulometria de borracha, poderiam ser experimentados ligeiros aumentos na relação água/aglomerante, como por exemplo, sua elevação a 0,28 ou 0,30, contudo, verificando sempre o desempenho quanto à resistência à compressão. CONCLUSÕES A trabalhabilidade de concretos de alto desempenho é afetada devido à implementação de resíduos de borracha de pneu, e ainda sofre significativa influência quanto a granulometria deste resíduo. Assim em concretos de alto desempenho os resíduos de formato granular, designado neste estudo de RDP fino, resultam numa trabalhabilidade significativamente menor, então neste enfoque deve-se evitar o seu uso, principalmente em separado. O comportamento de ruptura do CAD com adição de resíduos de borracha de pneu é diferenciado, no que diz respeito a fragilidade apresentada pelos concretos de alto desempenho de maneira geral. Os concretos de alto desempenho com adição de RBP na porcentagem de 3%, apresentaram valores de resistência à compressão bastante próximos, independentemente da granulometria de borracha empregada. Com a elevação da porcentagem de resíduos de borracha de pneu no CAD à porcentagem de 5%, os respectivos valores de resistência à compressão demonstraram uma maior tendência de distinção devido a granulometria de borracha empregada. Contudo, tanto os traços de CAD RBP 3% quanto àqueles com 5%, apresentam a mesma seqüência, considerando-se a ordem crescente de valores médios de resistência à compressão, quanto as granulometrias dos resíduos: grosso, fino e médio. A utilização de resíduos de borracha de pneu pertencentes a uma faixa granulométrica mais extensa, como àquela utilizada no traço especial 3% borracha total, também se mostrou viável à produção de CAD, e assim ampliam a possibilidade de um maior aproveitamento percentual destes resíduos. REFERÊNCIAS 1. AÏTCIN, P. C. Concreto de alto desempenho. 1 ed. São Paulo: PINI, p.

8 2. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7217: agregados Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11578: cimento Portland composto. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67: concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone; procedimento. Rio de Janeiro: ABNT, ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: concreto Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, BIGNOZZI, M. C.; SANDROLINI, F. Recycling tire rubber in building materials. In: International Conference Sustainable Waste Management and Recycling: Challenges and Opportunities, 2004, Inglaterra. Anais Inglaterra: Kingston, GÜNEYISI, E.; GESOGLU, M.; ÖZTURAN, T. Properties of rubberized concretes containing silica fume. Cement and Concrete Research. v 34, p , MARTINS, I. R. F.; AKASAKI, J. L. Avaliação da adição de fibras de borracha de pneus no comportamento do CAD. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 47, 2005b, Recife. Anais... Recife: IBRACON, CD-ROM, Trabalho 47CBC OLIVARES, F.H.; BARLUENGA, G. Fire performance of recycled rubber-filled highstrength concrete. Cement and Concrete Research. v. 34, p , SHAH, S. P.; AHMAD, S. H. (Eds.). High performance concretes and applications. London: Edward Arnold, p.