21º CBECIMAT - Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 09 a 13 de Novembro de 2014, Cuiabá, MT, Brasil

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1 INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE PP PROVINDAS DE EMBALAGENS ALIMENTÍCIAS NAS PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE P. M. Correa, R. M. C. Santana Avenida Bento Gonçalves 9500, Prédio 74, Sala 119 Departamento de Engenharia de Materiais Universidade federal do Rio Grande do Sul UFRGS RESUMO Os setores de embalagens correspondem a 40% do uso de todo material plástico produzido no planeta, a maior parte é descartada após o uso, podendo-se afirmar que o setor de embalagens é responsável pela maior parcela do impacto ambiental. Devido a isso, a reciclagem mecânica é uma alternativa para evitar problemas ambientais. O polipropileno (PP) é um dos materiais poliméricos muito usados e que corresponde a 12% dessas embalagens descartadas. Neste sentido o PP foi utilizado para a fabricação do concreto leve com o objetivo de verificar a influência deste no concreto. Foi realizado um estudo comparativo entre amostras: branco (sem adição de PP) e com (5% de PP) em 21 dias de cura. Foram realizados ensaios para a verificação da resistência a compressão, (ensaio de compressão axial), e ensaios físicos (absorção de água). Os resultados preliminares mostraram que a resistência mecânica do corpo de prova com adição de PP teve um decréscimo de 18,5% da resistência à compressão em comparação ao branco e por outro lado, mostrou uma redução de sua massa especifica de 7,5%. Palavras-chave: PP, reciclagem, concreto leve INTRODUÇÃO Os polímeros são considerados os materiais mais poluentes e com menor taxa de degradação no meio ambiente. O recurso mais comum para estes materiais, os aterros, revela-se altamente impróprio, persistindo este material no solo durante centenas de anos. Além disso, a sua queima provoca problemas ambientais. Os resíduos sólidos urbanos produzidos no Brasil podem possuir até 10% de embalagens poliméricas em sua constituição gravimétrica, esta composição é variável conforme o local e a renda dos habitantes. Esses possui um considerável volume, portanto ocupam um espaço enorme nas áreas de disposição final dos resíduos. (CEMPRE, 2007). Uma alternativa de solução é a reciclagem. Dentre os 7951

2 materiais recicláveis, o polímero representa um resíduo de grande aceitação para ser submetido ao processo de reciclagem (WIEBECK,1997). Uma alternativa para esses polímeros é a substituição dos agregados convencionais por agregados leves para a obtenção dos concretos leves estruturais, além da redução da massa específica, ocasiona alterações em algumas propriedades do concreto, como, por exemplo, a resistência à compressão entre outros. Como geralmente os agregados leves apresentam valores do módulo de deformação inferiores aos encontrados nos agregados tradicionais, os concretos leves apresentam valores resistência à compressão inferior aos observados para os concretos tradicionais (EUROLIGHTCON, 2001). Os concretos possuem diversas vantagens quando comparado ao convencional como: redução no peso próprio das estruturas e consequentemente nas cargas sobre as fundações e nos custos finais; redução da poluição sonora no entorno das construções devido à ausência de vibração; excelentes propriedades térmicas e acústicas, aumento da resistência ao fogo; excelente acabamento das superfícies devido à sua fluidez, redução dos custos de transportes, no caso de estruturas pré-fabricadas (TOUTANJI,2007; COSTA,2010). No presente trabalho foi utilizado o polipropileno para a substituição parcial da areia para a fabricação do concreto leve por ser um polímero termoplástico de estrutura semicristalina do grupo das poliolefinas, com densidade de aproximadamente 0,89 g/cm³, devido suas características como a alta cristalinidade do PP, rigidez e dureza elevadas resistência química a solventes e grandes versatilidades (BONELLI, 2001). MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 Materiais Para o desenvolvimento do trabalho foram utilizados: PP provindo de embalagens de sorvete e de margarina foram limpas e moídas em um moinho de facas para a obtenção do pó de PP (mostrado na Figura 1). O cimento do tipo Portland V; brita do tipo zero; areia do tipo média e água sem tratamento precedente. 7952

3 Figura 1: PP pós consumo e moído. 2.2 Confecções dos Corpos de Prova As embalagens plásticas de PP foram limpos, cortados e moídos em um moinho de facas Willye, modelo TE-650 na forma de flocos. Os corpos de prova foram preparados com materiais conforme o especificado na Erro! Fonte de referência não encontrada. (CORREA, 2013). Tabela 1 - Composição das amostras. Composição/Amostra Branco PP (5%) Tempo de cura (dias) Cimento (Kg) 5,0 5,0 Areia média (Kg) 10,0 9,4 Água (dm 3 ) 1,5 1,5 Brita nº 0 (Kg) 15,0 15,0 PP (% vol) 0,0 5% Todos os materiais foram misturados em uma betoneira e na Tabela 2 é descrita a ordem e o tempo para a adição do material para a obtenção do concreto. Tabela 2 - Tempos de mistura para preparação dos corpos de prova Material Tempo (min) Areia e Polímero* 1 Brita 1 Cimento e 75% de água 3 25% de Água 1 *No branco foi adicionado somente areia nesta etapa. 7953

4 A moldagem foi realizada em moldes lubrificados com óleo 10x20 cm conforme a norma NBR 5738, para uma melhor homogeneização os moldes foram postos sobre uma mesa vibratória. Os corpos de prova foram desmoldados após 24h e foram acondicionados em uma câmara úmida à temperatura de 23 C e umidade relativa de 95% por 21 dias para sua cura. Para o ensaio de compressão axial os corpos-de-prova foram capeados com neoprene para a planicidade da amostra (CORREA, 2013). 2.3 Caracterização Ensaio de compressão Os ensaios foram feitos em uma máquina de compressão (Figura 2), onde todos os corpos foram ensaiados após 21 dias de cura em câmara úmida, foram ensaiados 3 (três) corpos de prova do testemunho e do concreto com adição de PP. Figura 2: Ensaio de compressão axial Ensaio de densidade Para o cálculo da densidade utilizando (eq. (1)), foram medidas o comprimento e diâmetro dos corpos de prova. Após as amostras foram pesadas em uma balança analítica para o calculo de densidade de cada amostra. 7954

5 d =m/ hπr² (1) Onde: d é a densidade, m a massa; h a altura e r o raio dos corpos de prova cilíndrico Ensaio de absorção de água Corpos de prova com dimensões de: 10 cm de diâmetro e 6,6cm de altura foram pesados antes e depois de cada submersão submersos em um recipiente contendo água por um período de 10, 20, 30, 60, 120, 1440, 2880 e 4320 min. Para o cálculo do índice de absorção de água foi utilizada fórmula a seguir: Onde I é o índice de absorção de água, Mu e Ms são as massas úmida e seca (g) (2) 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ensaio de compressão axial O ensaio de compressão axial foi realizado em triplicata para o testemunho com adição do polímero para 21 dias de cura. Nota-se que a adição de PP resultou em uma redução de 20,4% na resistência do concreto. Tabela 3 Resultados do ensaio de compressão axial das amostras de concreto. Testemunho PP (5%) 1 41,57 32, ,55 31, ,85 30,93 Média 39,66 ± 2,02 31,55 ± 0,84 A substituição parcial da areia pelo PP teve um excelente desempenho quanto à resistência à compressão devido ao bom adensamento do polímero com a massa cimenticia, baixa porosidade, isso se deve a boa homogeneização que a mesa vibratória forneceu aos corpos de prova. 3.2 Ensaio de densidade 7955

6 Com adição de agregado leve (PP) na massa cimenticia, confere o concreto uma redução de sua densidade quando comparado ao testemunho (concreto convencional). Essa característica é atribuída ao fato do polímero ter densidade menor (0,89 g/cm³) que a da areia natural (2,6 g/cm³). Na Figura 3 é representada graficamente a densidade aparente dos corpos de prova. Figura 3: Densidade dos corpos de prova sem e com PP. A adição do PP proporcionou a redução de 7,53% da densidade do concreto, devido ao polímero ter a densidade menor que da areia, essa redução é a característica principal para esse tipo de concreto. 3.3 Ensaio de absorção de umidade Os corpos de provas foram pesados até o final do período de 4320 min e utilizando-se da fórmula (2) foi calculada a porcentagem de água absorvida. No final do ensaio observa-se na Figura 4 que a amostra com adição de PP absorveu 38,3% a menos de água que o testemunho. Isso deve ter ocorrido devido à boa adesão do PP ao concreto e a baixa porosidade, fato que influenciou na redução da quantidade de água absorvida. 7956

7 Figura 4: Índice de absorção de água das amostras avaliadas. Conclusões Com a adição de PP ao concreto foi observada que este polímero não interferiu negativamente nas propriedades do concreto, mesmo com a redução da resistência a compressão, a porcentagem não foi significante para interferir na sua aplicação, é possível observar a redução de absorção de água devido ao fato dos corpos de prova estar com menor porosidade. Agradecimentos Os autores agradecem ao apoio financeiro do SIBRATEC e UFRGS, assim como ao laboratório LEME (Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais). REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Rio de Janeiro, BONELLI, C.M.C.; MARTINS, A.F.; MANO, E.B.; BEATTY, C.L. Effect of recycled polypropylene on polypropylene/high-density polyethylene blends. Journal of Applied Polymer Science, 80 (8): , CORREA, P. M. ; RODRIGUES JUNIOR, L. F. ; MACIEL, A. ; SWAROWSKY, A. ; SANTANA, R. M. C.. Obtenção de concreto leve: um estudo sobre a adição de polímero com grupos funcionais - PET. In: CBPol, 2013, Florianópolis. CBPol, 2013 COSTA, H., JÚLIO E., LOURENÇO J. - Formulação e Caracterização de Betões Estruturais de Agregados Leves Auto-compactáveis. 2º Congresso Ibérico sobre betão auto-compactável. Guimarães: BAC,

8 EUROLIGHTCON Economic design and construction with lightweight aggregate concrete. Mehanical properties of LWAC compared with both NWC and HSC. Project BE /R27, Noruega, TOUTANJI, H., PIERCE K., NOUMOWE A. - Mix design and Strengh Performance of Lightweight Self-consolidating Concrete: 5th International RILEM Symposium on Self-Compacting Concrete. Ghent: RILEM Publications SARL, WIEBECK, Hélio. Reciclagem do Plástico e suas aplicações industriais. USP/SEBRAE SP, São Paulo, maio, INFLUENCE OF THE ADDITION OF PP OF FOOD PACKAGES IN PROPERTIES OF LIGHTWEIGHT CONCRETE ABSTRACT Packaging sectors account for 40% of the use of all plastic materials produced on the planet, most are discarded after use, can be said that the packaging sector is responsible for most of the environmental impact. Because of those, the mechanical recycling is an alternative to avoid environmental problems. Polypropylene (PP) is a polymeric material widely used and which corresponds to 12% of discarded packaging. In this way, the PP was used for the manufacture of lightweight concrete in order to check the influence of the concrete. Blank (without PP) and with (5% PP) 21 days of healing. A comparative study was performed between samples. Assays for checking compression strength (axial compression test) and physical tests (water absorption) were performed. Results show that the mechanical strength of the specimen with the addition of PP had a decrease of 18.5% in compressive strength as compared to the blank and on the other hand, showed a reduction in their bulk density of 7.5%. Keywords: PP, recycling, lightweight concrete 7958