ANÁLISE DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO PRODUZIDO COM VIDRO MOÍDO

Transcrição

1 ANÁLISE DA RESISTÊNCIA DO CONCRETO PRODUZIDO COM VIDRO MOÍDO Janete Moreira Moreira Lopes Ceulji - ULBRA RESUMO: O setor de construção civil gera uma grande quantidade de entulho, que tem se agravado, principalmente devido a fatores como ausência de políticas públicas para solucionar os problemas relacionados ao lixo urbano, falta de informações sistematizadas sobre o assunto, pouca articulação entre os agentes envolvidos na cadeia de resíduos e a falta de destinação para tantos resíduos, que vem trazendo enormes preocupações com o futuro do meio ambiente. Com o crescimento do setor da construção civil e os impactos por ele causados no meio urbano, é necessário que sejam desenvolvidas novas pesquisas que contribuam para o desenvolvimento sustentável e a preservação do meio ambiente. (NEVILLE,1997). O vidro é um material classificado como cerâmico constituído basicamente de sílica, resistindo bem à ruptura e à deformação elástica. Sua industrialização em larga escala promove grande geração de resíduos, que não são totalmente reciclados. Pensar no destino destes resíduos é fundamental, já que a tendência do mercado é a crescente demanda de materiais vítreos. (NEVILLE,1997). Neste trabalho foi feita uma pesquisa sobre a substituição da areia utilizada na produção de concreto por vidro moído, proveniente da moagem de garrafas long neck de vidro. Hoje estas garrafas são consideradas um grande problema para os fabricantes, devido aos resíduos gerados no mundo, pois após o consumo da bebida são simplesmente descartadas, sem uma destinação correta.neste estudo, além dos ensaios de resistência à compressão simples, foram realizados vários outros ensaios, onde o vidro foi essencial no auxílio da determinação do traço que foi utilizado.foram moldados corpos-de-prova cilíndricos de 10x20 cm, para as substituições parciais de 0%, 5% e 10% da quantidade de areia por vidro moído, os quais foram submetidos a ensaios aos 7 dias, 21 dias e 28 dias, com traço: 1:1; 3:2; 2:0,49. (Cimento: areia: brita) e uma relação a/c de 0,49. Palavras-Chave: pó de vidro; propriedades mecânicas; reciclagem; Introdução Entre os principais materiais de construção utilizada na indústria da construção civil estão o cimento, a água e os agregados (areia e pedra), utilizados para a produção de argamassas e concretos. Na construção civil conceitua-se argamassa como um material complexo, constituído essencialmente de materiais inertes de baixa granulometria, isto é, agregado miúdo, e de uma pasta com propriedades aglomerantes, composta de(cimento e água)(shachelford, 2008).O concreto hoje desempenha um papel muito importante no desenvolvimento de uma sociedade moderna. Seus benefícios para a sociedade vêm de sua ampla faixa de aplicações, sendo este usado na construção de escolas, hospitais,

2 prédios, pontes, túneis, barragens, sistemas de esgotos, calçadas, pistas, estradas e muitos outros produtos que melhoram a qualidade de vida das pessoas. O concreto é de fato o material mais utilizado pelo homem no mundo - com quase três toneladas anuais por pessoa. Usa-se o dobro de concreto em todo o mundo em relação aos outros materiais de construção, incluindo madeira, plástico, aço e alumínio (SANTOS, 1998). Nenhum destes outros materiais de construção, citados anteriormente, pode substituir o concreto em termos de preço, eficácia e desempenho para a maioria dos propósitos em construção (CEMENT SUSTAINABILITY INITIATIVE, 2007). Segundo a última Pesquisa Nacional de Saneamento Básico do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2010), 99% dos municípios brasileiros possuem serviço de limpeza urbana e coleta de lixo, 85% possuem serviço de remoção de entulhos e 65% possuem coleta de lixo especial.porém, apenas 33% dos municípios possuem um sistema abrangente de lixo doméstico coletado e 10% possuem controle do lixo industrial. (IBGE, 2010).Os números sobre reciclagem são mais alarmantes: 8% dos municípios brasileiros possuem coleta seletiva e 6% possuem reciclagem de materiais. O Brasil produz, diariamente, 228 mil toneladas de lixo. Desta quantidade, 21% são despejados em vazadouro a céu aberto, vulgo lixão, 37% em aterro controlado, 36% em aterro sanitário, 0,5% são incinerados, 3% em usinas de compostagem e apenas 1% vai para estações de triagem.tais estações conferem um destino mais sustentável ao lixo, como reciclagem ou reaproveitamento. (IBGE, 2010).O uso de vidro já foi estudado e atualmente existem países utilizando este material como agregado fino no concreto. A Austrália, por exemplo, já utiliza o vidro moído proveniente do lixo em concretos para construção (CRENTSIL et al. 2001). De acordo com Meyer et al. (1999). Foram apresentadas recomendações para o uso deste material em concretos no estado de Nova York, porém no Brasil, este recurso é pouco utilizado, uma vez que o aterro é uma opção muito barata e a disponibilidade de matéria-prima para materiais de construção é abundante. Johnson (1974) apud Shao et al. (2000) menciona que devido à reação entre o álcalis no cimento e a sílica reativa no vidro, o uso do vidro como agregado miúdo no concreto não é satisfatória, visto que desencadeia perda de resistência e excessiva expansão no material. No entanto, estudos recentes têm mostrado que, se as partículas de vidro apresentarem um tamanho de partícula de no máximo 300 μm, a expansão induzida pela reação álcali-sílica pode ser reduzida (MEYER et al., 1996 apud SHAO et al., 2000).

3 De acordo com Ferrari e Jorge (2010), em sua forma pura, o vidro é um óxido metálico superesfriado transparente, de elevada dureza, essencialmente inerte e biologicamente inativo, que pode ser fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis. Estas propriedades desejáveis conduzem a um grande número de aplicações, distinguindo-se de outros materiais por várias características, tais como baixas porosidade, absortividade, dilatação e condutibilidade térmica, suportando pressões de a kg/cm². Este trabalho apresenta resultados parciais de um estudo que buscou analisar a resistência à compressão de concretos, feitos com a substituição da areia por vidro moído em diferentes de teores, buscando verificar as diferenças de resistência do concreto dosado em pequenas quantidades de vidro moído. Objetivos O intuito deste trabalho é propor traços de concreto com a adição de vidro moído, com objetivo de analisar a diferença de resistência à compressão. Além do objetivo principal, o trabalho apresenta como objetivos secundários: Estudo das características do concreto com adição de vidro moído quanto a sua resistência à compressão. Apresentar três novos traços e compará-los com um traço referência e um traço desenvolvido no estudo de caso aplicado. Materiais e métodos O presente experimento buscou determinar inicialmente um traço para concreto de 25 MPa, cujas amostras foram rompidas conforme prevista da DNER-ME 091 (1998) e ABNT NBR 5739 (2007), 7 dias, 21 dias e 28 dias. O traço definido foi na proporção 1: 1,3: 2,2: 0,49 (Cimento: Areia: Brita e Água), onde foram ensaiados 3 lotes de concreto.o 1 lote foi composto por 100% de areia, o 2 lotecom 5% de vidro moído, onde o mesmo foi adicionado no lugar da areia e o 3 lote foi composto por 10% de vidro moído.

4 Figura 1: Moagem manual das garrafas e tamanhos dos grãos. Fonte: Fotos do processo tiradas pelo autor. Para determinação da dosagem do concreto, foram utilizados os seguintes materiais: cimento CP-II-Z-32-R, brita I, de origem basáltica proveniente de uma jazida localizada na cidade de Presidente Médici/RO e areia média.na realização dos ensaios para caracterização de cada material e determinação da qualidade dos materiais a serem empregados na fabricação do concreto, empregou-se a seguintes ensaios: No primeiro ensaio, foi realizada a caracterização dos agregados empregados para a confecção do concreto. Desta forma, obteve-se os seguintes agregados: Agregado miúdo Determinação da massa especifica por meio do Frasco Chapman DNER-ME 194 (1998) e ABNT NBR NM 52 (2003). Massa unitária da areia seca no estado solto ABNT NBR NM 45 (2006) e DNER ME 153 (1997). Determinação da composição granulométrica do agregado miúdo, de acordo comabnt NBR NM 248 (2003), DNER-ME 080 (1994) e ABNT NBR 7211 (2009). Determinação de impurezas orgânicas ABNT NBR NM 49 (2001) e DNER-ME 055 (1995). Determinação da umidade com emprego Speedy DNER-ME 052 (1994). Agregado graúdo Determinação da composição granulométrica do agregado graúdo, norma ABNT NBR NM 248 (2003), DNER-ME 080 (1994) e ABNT NBR 7211 (2009).

5 Determinação da massa unitária do agregado graúdo, norma ABNT NBR NM 45 (2006) e DNER ME 153 (1997). Determinação da massa específica através peso hidrostático DNER-ME 195 (1997). realizados: Determinação do Abrasão Los Angeles ABNT NBR NM 51 (2001) e DNER-ME 035 (1998). O segundo ensaio foi realizado com o concreto já preparado. Neste ensaio foram Moldagem corpos de provaabnt NBR 5738 (2015). Ensaio de abatimento do tronco de cone slump test DNER-ME 404 (2000) eabnt NBR NM 67 (1998). Ensaio de compressão de corpos de prova DNER-ME 091 (1998) e ABNT NBR 5739 (2007). Os ensaios citados foram realizados em laboratório para a obtenção da resistência final do concreto. De posse de tais resultados foram feitos os rompimentos dos corpos de prova. O concreto utilizado no experimento contemplou a substituição de parte do agregado miúdo natural (areia) por vidro moído, onde o vidro utilizado foi nas proporções de 0, 5 e 10%.Vale salientar que o material vítreo utilizado nos ensaios foi proveniente de uma coleta seletiva de garrafas tipo long neck. Após a coleta, realizou-se a limpeza das garrafas a serem utilizadas, através da remoção de rótulos e lavagem do recipiente para retirada dos resíduos. Em seguida, as garrafas foram moídas artesanalmente, formando pedaços de diversos tamanhos. Para a obtenção de uma curva granulométrica, segundo ABNT NBR NM 248 (2003), DNER-ME 080 (1994) e ABNT NBR 7211 (2009), os cacos foram peneirados manualmente, sendo aproveitados os resíduos passantes na peneira ABNT 4 (#4,8 mm).a Tabela 1, ilustrada abaixo, apresenta a porcentagem retida e acumulada de material em cada peneira após a realização do ensaio de análise granulométrica.para verificação da massa especifica do vidro moído, foi utilizado o frasco Chapman, onde o ensaio foi realizado de acordo com adner-me 194 (1998) e ABNT NBR NM 52 (2003), onde a massa encontrada foi de 2,63 g/cm³. De acordo com ABNT NBR 7211 (2009), a distribuição granulométrica do vidro moído está dentro dos limites especificados pela norma em referência.

6 Tabela 1: Caracterização granulométrica do vidro moído. Diâmetro Peneiras (mm) VIDRO MOÍDO Massa Retida (g) % Retida Individual Acumulada 4, ,4 34,2 5,59 5,59 1,2 148,3 24,26 29,85 0,6 168,6 27,58 57,43 0,3 97,5 15,95 73,38 0,15 48,1 7,87 81,25 <0, ,6 18, ,3 Módulo de Finura: 3,48 Fonte: Dados da presente pesquisa O agregado miúdo utilizado foi uma areia média proveniente da região de Ji- Paraná/RO. A caracterização deste material foi realizada de acordo com as normas ABNT NBR NM 248 (2003) e encontra-se na Tabela 2.A metodologia empregada para determinação da massa específica foi realizada utilizando o frasco Chapman, desenvolvendo o ensaio de acordo com DNER-ME 194 (1998) e ABNT NBR NM 52 (2003), sendo que a massa especifica da areia utilizada: 2,63g/cm³. Diâmetro Peneiras (mm) Tabela 2: Caracterização granulométrica da Areia. Massa Retida (g) AREIA % Retida Individual Acumulada 4,8 0,00 0,00 0,00 2,4 20,08 0,284 0,284 1,2 62,47 0,884 1,169 0, ,39 3,502 4,671 0, ,24 23,335 28,006 0, ,35 70,609 98,615 0,075 97,81 1, ,000 <0, ,00 100, ,34 Módulo de Finura: 3,3 Fonte: Dados da presente pesquisa Para agregado graúdo foi utilizada a brita n 1 de origem basáltica proveniente da cidade de Presidente Médici/RO. A caracterização da brita foi realizada de acordo com as normas ABNT NM 248 (2003) e sua caracterização encontra-se na Tabela 3. Para a

7 determinação da massa especificada do agregado graúdo foi realizado ensaio de acordo com DNER-ME 194 (1998) e ABNT NBR NM 52 (2003), em que a massa especifica da brita foi de: 2, 70g/cm³. Tabela 3:Caracterização granulométrica do agregado graúdo. BRITA Diâmetro Peneiras (mm) Massa Retida (g) % Retida Individual Acumulada 38 0,00 0,00 0,00 31,5 0,00 0,00 0, ,00 0,00 0, ,52 8,372 8,37 12,5 5209,1 74,484 82,86 9,5 1148,53 16,423 99,28 6,3 50,35 0, ,00 4,75 0,12 0, ,00 <4,75 0,00 0,00 100, ,62 Módulo de Finura: 4,9 Fonte: Dados colhidos nesta pesquisa Na Figura 2, está representado o gráfico com a distribuição granulométrica dos agregados graúdo e miúdo utilizados na pesquisa.

8 % QUE PASSA DA AMOSTRA TOTAL 120 Figura 2: Distribuição granulométrica dos agregados DIÂMETRO DAS PARTÍCULAS (mm) vidro areia brita Fonte: Baseado nos dados desta pesquisa Após a determinação da dosagem do concreto a ser utilizado, foram moldados 9 corpos-de-prova cilíndricos deconcreto para cada traço, com dimensões de 10 x 20 cm (diâmetro x altura), utilizando as recomendações do Método de Dosagem ABCP, utilizando-se cimento Portland CP II-Z-32 e mantendo-se o teor de argamassa em 46% para todos os traços.a caracterização do cimento utilizado, fornecida pelo fabricante, encontra-se na Tabela 4. Tabela 4: Características físicas e mecânicas do cimento (dados do fabricante) Características Ensaio Valor NBR 11578:1991 Físicas Mecânicas Perda ao Fogo 12% Finura (peneira #200) 12% Tempo Início de pega 1h Tempo fim de pega 10h 3d 10 Resistência compressão 7d 20 28d 32 Fonte: Dados levantados nesta pesquisa utilizados. Na Tabela 5,são apresentados os traços e as respectivas quantidades de materiais

9 Tabela 5: Quantidade em massa dos materiais utilizados em cada traço. TRAÇO VIDRO % CIMENTO (KG) AREIA (KG) VIDRO (KG) BRITA (KG) ÁGUA (L) 0% Vidro 0 3 3, ,600 1,570 5% Vidro 5% 3 3,705 0,195 6,600 1,570 10% Vidro 10% 3 3,510 0,390 6,600 1,570 Fonte: Dados da presente pesquisa. Os corpos-de-prova foram curados durante o tempo previsto pela norma, por imersão em um tanque com água, durante os períodos de 7, 21 e 28 dia se, após este período, foram aquecidos em estufa à 60ºC para eliminar o excesso de umidade, conforme ilustra a Figura 3. Figura 3: Cura em tanque com água. Fonte: Fotos extraídas pelo autor desta pesquisa. Para a cura dos corpos de prova, os mesmos foram submetidos à imersão em um tanque de água, conforme especificado na norma, de onde após o período previsto foram submetidos à compressão simples, de acordo com as recomendações da ABNT NBR 5739: A Figura 4a ilustra a prensa hidráulica, onde os corpos foram submetidos à compressão simples e na 4b, observamos a estufa onde foi feita a secagem dos mesmos.

10 Figura 4: (a) prensa hidráulica; (b) estufa. Fonte: Fotos retiradas pelo autor RESULTADOS E CONCLUSÕES FINAIS. Os resultados obtidos com o rompimento dos corpos de prova mostraram que somente aqueles que foram moldados com 100% de areia atingiram o F ck (resistência característica do concreto à compressão) foi maior do que 25MPa. O Gráfico 1ilustra os resultados experimentais de resistências à compressão simples para os respectivos traços que foram moldados. Os valores a seguir são dos corpos de prova submetidos às mesmas condições de ensaio, que foram realizados nos períodos de 7 dias, 21 dias e 28 dias.

11 Resistência á compressão - MPa Gráfico 1: Resistência a compressão à temperatura ambiente dias 21 dias 28 dias 0% 5% 10% Fonte: Dados da presente pesquisa. Em relação à adição de vidro no concreto para os traços à temperatura ambiente, observa-se que o incremento da porcentagem de vidro na mistura ocasionou redução na resistência até o teores de 5% e10% de substituição em relação ao concreto de referência, sendo este comportamento já esperado tendo por base os resultados experimentais de Barroso et al;. (2010) Portanto, verificou-se que o concreto com adições de 5 e 10% perdeu resistência em relação ao concreto produzido somente com 100% de areia. Concluiu-se que em todos os tempos de exposição, os traços obtiveram um comportamento similar, tendo uma diminuição de resistência até o teor de 10% e decaindo a partir deste. Isso se deve ao concreto apresentar uma matriz mais aberta nos teores mais baixos, reduzindo assim a compacidade, o que levou a uma maior facilidade da evaporação da água interna do concreto. O traço apresentou um comportamento de um concreto de média resistência, devido à grande presença de finos, onde a liberação da pressão interna de vapor durante o aquecimento, é dificultada em função de sua matriz muito compacta, conforme explicado por Lima (2005).

12 REFERÊNCIAS ARAUJO, Jose Milton. Curso de concreto armado. 3.ed. Rio Grande: Dunas, v.l. BARROSO, L. B.; MOHAMAD, G.; LOPES, M. I. P.; MACIEL, A. V. Viabilidade Tecnológica para o Uso do Vidro Moído em Argamassa e Concreto. Anais do 52º Concreto Brasileiro do Concreto. Fortaleza, IBRACON CEMENT SUSTAINABILITY INITIATIVE.Local Impacts and land stewardship. Switzerland, Disponível em: d=136. Acesso em 5 de junho de CIMENTO.ORG. Tipos de cimento, CPII-Z. São Paulo, Disponível em: Acesso em 19 de junho de CRENTSIL, K. S., BROWN, T., TAYLOR, A., Recycled glass as sand replacement in premix concrete, Ed. Eco-Recycled Australia and CSIRO, FERRARI, G.; JORGE, J. Materiais e Tecnologias. São Paulo: Universidade Bandeirantes. (Notas de aula). Disponível em: Acesso em: 20/01/2010. IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. (2011a) Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios. Banco da Dados Agregados (PNAD). Disponível em: < asp?o=3&i=p. Acesso em 20 jan > MEYER, C., Y. Xi, J. Mater. in Civil Eng. ASCE 11, 2 (1999). LIMA, R.C.A. Investigação do comportamento de concretos em temperaturas elevadas f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil), Escola de Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, NEVILLE,A.M. Propriedades do Concreto.2ed.São Paulo:Pini,1997. Tradução de Salvador E.Giammusso. SHAO, Y.; LEFORT, T.; MORAS, S.; RODRIGUEZ, D. Studies on concrete containing ground waste glass. Cement and Concrete Research. Elmsford, v.30, n.1, p , SANTOS, A. R. Vidro Tecnologias para reciclagem. Disponível em: Acesso em: 20/01/2010.