RECICLAGEM DE PET, VISANDO A SUBSTITUIÇÃO DO AGREGADO MIÚDO NO CONCRETO LEVE

RECICLAGEM DE PET, VISANDO A SUBSTITUIÇÃO DO AGREGADO MIÚDO NO CONCRETO LEVE Priscila Marques Correa e-mail: priengenheira@gmail.com Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Avenida Bento Gonçalves 9000 Porto Alegre-RS Prof. Dra. Ruth Marlene Campomanes Santana e-mail: ruth.santana@ufrgs.br Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Resumo: O consumo de embalagens de PET (politereftalato de etileno) está atingindo percentuais altos de descarte em aterros sanitários, isso é devido ao elevado consumo do mesmo pela população mundial. Este trabalho visa apontar uma utilização deste polímero moído na substituição parcial da areia para a confecção de concreto leve, visando aplicação na construção civil. No presente estudo foi realizada substituição na proporção de 5% do volume de areia pelo polímero tendo sido observado uma diferença de resistência a compressão de 30% quando comparado a amostra sem adição, a densidade teve um pequeno decréscimo pois a porcentagem substituída foi pequena, em relação ao índice absorção de água foi possível notar que teve um maior valor em comparação a amostra convencional. Palavras-chave: PET, compósito, propriedades mecânicas, concreto leve Abstract: Packaging consumption of PET (polyethylene terephthalate) is reaching high percentages of disposal in landfills, this is due to the high consumption of even the world's population. This paper aims to point out a use of the ground polymer in partial replacement of sand for making lightweight concrete, aiming at application in construction. This study was conducted substitution ratio of 5%, a difference in compression resistance being observed 30% when compared to sample without addition of the density difference was not significant percentage was replaced because small in relation to absorption index humidity was noticeable that had a higher value compared to conventional sample. Keywords: PET, composite, mechanical properties, lightweight concrete

1. INTRODUÇÃO O PET (politereftalato de etileno) trata-se de um polímero termoplástico, ele é atualmente uma resina com uma das maiores taxas de crescimento em aplicação como material de embalagem, principalmente de refrigerantes. O motivo desse elevado uso é devido a suas boas propriedades, como por exemplo, elevada resistência mecânica a impactos, aparência nobre (brilho e transparência), barreira para gases e odores, baixo peso e ser 100% recicláveis. (ABEPET, 2002). O PET pode ser reciclado diversas vezes sem perder suas propriedades e proporcionando boas características ao produto final, pois quando essa embalagem é descartada inadequadamente polui o meio ambiente, pois este polímero leva 100 anos para se degradar, e se for incinerado, libera gases residuais como monóxido de carbono, acetaldeído, benzoato de vinila e ácido benzóico; sua reciclagem utiliza apenas 30% da energia necessária para a produção da resina virgem; as garrafas recicladas provêm de coleta através de catadores, além de fábricas e da coleta seletiva operada pelas cidades, colaborando para a diminuição do índice de desemprego. (CHERUBINO, 2014). O concreto leve tem como característica a baixa densidade quando comparado ao concreto convencional, isso é devido à substituição parcial da areia pelo polímero, que por sua vez tem menor densidade que a areia. O concreto leve possui a densidade de aproximadamente 1500 kg/m³ e o concreto convencional em torno de 2400 kg/m³, esses valores variam de acordo com a porcentagem e o tipo de agregado a ser substituído. O uso do concreto leve em construções pré-fabricadas como por exemplo, possui vantagens em relação ao concreto com massa específica normal, tais como: diminuição dos valores de transporte; redução do tempo de montagem da estrutura de 25 a 50%; redução da armadura; redução da estrutura de fundação; e fácil perfuração e fixação (ROSSIGNOLO,2002). Nesse sentido esta trabalho visa apontar uma utilização deste PET pós-consumo,moído na substituição parcial da areia para a confecção de concreto leve, visando aplicação na construção civil. Para o estudo serão avaliados a influência do PET nas propriedades físicas do concreto leve através do ensaio mecânico de compressão, ensaio de absorção de água e densidade para um tempo de cura de 7 (sete) dias, após isso será feito um comparativo com as propriedades do concreto convencional. 2. EXPERIMENTAL 2.1 Materiais Para o desenvolvimento do trabalho serão utilizados os seguintes materiais: a) O PET pós-consumo de garrafas de refrigerante e água mineral foi previamente lavado e moído em moinho de facas (mostrado na Figura 1). Após estes foram peneirados em malhas da serie Tyler dos tamanhos 1000µm, 750 µm, 500 µm, 250 µm para qualificação dos tamanhos de partículas; b) A brita do tipo zero c) A areia do tipo média e foi ser seca previamente; d) O cimento do tipo Portland V; e) A água utilizada potável. Não foi feito nenhum prévio tratamento a água.

Figura 1: PET moído utilizado na mistura do concreto. 2.2 Confecções dos Corpos de Prova As embalagens poliméricas de PET foram submetidas a uma limpeza com água corrente e detergente neutro para a retirada de resquícios de impurezas. Após esse procedimento foi realizado o corte dessas embalagens para posterior moagem. Os polímeros cortados foram então moídos em um moinho de facas Willye, modelo TE-650. Após obtenção desse pó de polímero moído, foi realizado a separação granulometrica em um peneirador magnético para o conhecimento do tamanho de grão deste, para isso é pesado 300 g de polímero, estes serão adicionados em um agitador magnético, o polímero passará por peneiras da serie tyler com tamanhos diferentes, no tempo de 30 min e agitação máxima (100%) As amostras foram preparadas com cimento Portland V, areia média e PET moído, conforme especificado na Erro! Fonte de referência não encontrada. (CORREA, 2013). Tabela 1 - Composição das amostras. Composição/Amostra Branco PET Tempo de cura (dias) 7 7 Cimento (Kg) 5,0 5,0 Areia média (Kg) 10,0 8,2 Água (dm 3 ) 1,5 1,5 Brita nº 0 (Kg) 15,0 15,0 PET (% vol) 0,0 5 Todas as misturas foram preparadas em betoneira (Figura 2), conforme procedimento padrão do laboratório. Na Tabela 2 é apresentada a ordem e o tempo de betoneira para mistura do concreto.

Tabela 2 - Passos para a obtenção do concreto com seus respectivos tempo de mistura. Material Tempo (min) Areia e Polímero* 1 Brita 1 Cimento e 75% de água 3 Água 1 *No branco foi adicionado somente areia nesta etapa. Figura 2: Mistura na betoneira De acordo com a norma NBR 5738 os moldes 10x20 cm foram revestidos com uma fina camada de óleo mineral como visto na Figura 3, sendo adicionado o concreto nos moldes com 12 golpes consecutivos para a homogeneização da mistura, em duas camadas com a mesma quantia de concreto. Após o adensamento da última camada foi feito o alinhamento da superfície com a borda do molde, empregando para isso uma colher de pedreiro. Os corpos de prova permaneceram em molde por 24h e depois foram desmoldados e devidamente identificados. Para a cura do concreto, as amostras foram deixadas em câmara úmida à temperatura de 23 C e umidade relativa de 95% por 7 dias. Antes de caracterizar os corpos-de-prova estes foram capeados com neoprene para a obtenção da planicidade do corpo de prova afim de não interferir nos resultados do ensaio de compressão axial (CORREA, 2013). 2.3 Caracterização 2.3.1 Ensaio de compressão Os ensaios foram realizados em uma máquina de compressão como mostrado na Figura 3 Para o procedimento de ensaio, os corpos foram medidos em seu comprimento e diâmetro com um paquímetro analógico (ABNT NBR 5739, 2007). Todos os corpos foram ensaiados após 7 dias de cura em câmara úmida. Para obter-se uma média de resultados, foram ensaiados 3 (três) corpos de prova do concreto convencional e com o concreto leve.

Figura 3: Ensaio de compressão 2.3.2 Ensaio de densidade Foram medidas as dimensões dos corpos de prova (comprimento e o diâmetro) para o cálculo do volume (eq. (1)). Após terem sido medidas, as amostras foram pesadas em uma balança analítica e com os valores de volume e massa foi calculada a densidade de cada amostra pela eq. (2). v=hπr² v= volume h=altura r=raio (1) d =m/v (2) d=densidade m=massa v=volume 2.3.3 Ensaio de absorção de água O ensaio de absorção de água foi realizado com corpos de prova cilíndricos que foram cortados nas seguintes dimensões: 10 cm de diâmetro para 6,6cm de altura. Para a realização desse ensaio foram pesadas as amostras secas

(anotando-se o seu valor), e posteriormente foram mergulhadas em um recipiente contendo água, deixando em contato com a água somente a base da amostra (Figura 4), por um período de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120 e 180 min e após foram pesadas as amostras. Antes de serem pesados os corpos de prova, estas foram secas com um papel absorvente. Para o cálculo do índice de absorção de umidade foi utilizada a seguinte fórmula: *100% (3) I: índice de absorção de água Mu: massa úmida (g) Ms: massa seca (g) Figura 4: Ensaio de absorção 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ensaio de compressão axial Na Tabela 3 são mostrados os resultados da resistência mecânica de compressão axial na ruptura das amostras realizadas em triplicata dos corpos de prova da formulação padrão e a do concreto leve, com a presença de PET. É possível observar que as amostras de concreto padrão apresentaram uma resistência média de 31,3 MPa superior ao da com a presença de PET, cuja média foi de 25 MPa. Esse ensaio mostra que a presença de PET reduziu resistência à compressão do concreto em 30%. Também pode se observar que a 1 amostra do concreto com PET teve um valor bem menor diferençável quando comparado com as outras amostras (2 e 3 ), isso pode ter ocorrido devido a presença de vazios e algumas porosidades internas que proporcionou a redução da sua resistência à compressão, devido a concentração de tensão nessas regiões.

Tabela 3 Resultados do ensaio de compressão axial das amostras de concreto. Nº de amostras Branco (MPa) PET (MPa) 1 31,75 15,85 2 30,86 23,59 3 31,3 26,3 3.2 Ensaio de densidade A característica principal do concreto leve é a sua baixa densidade quando comparado ao concreto convencional, esse atributo é obtido pela substituição parcial da areia pelo PET, visto que a densidade do PET é menor que a densidade da areia natural. Utilizando-se das fórmulas (1) e (2), foi calculada então a densidade do concreto. Na Figura 6 são mostrados os resultados da densidade aparentes das amostras de concreto, onde a densidade reduzida do concreto com PET, já era esperada visto que a massa especifica do PET é menor que a da areia, e é essa baixa densidade que torna essa formulação interessante para a construção civil, pois reduz custos com transportes em caso de peças pré-moldadas, energia e viabilidade ambiental. 2,60 Densidade aparente (g/cm 3 ) 2,50 2,40 2,30 2,20 2,10 2,52 2,37 2,00 Branco Concreto com PET Figura 6: Densidade das amostras 3.3 Ensaio de absorção de umidade Na tabela 5 são mostrados os resultados da absorção de água das amostras em função do tempo (calculado para cada período utilizando-se a equação (3)). Esse cálculo fornece a porcentagem de água absorvida em um período estipulado de até 3h, na tabela nota-se que o PET absorveu o dobro de água em comparação ao corpo de prova sem adição.

Esse aumento de absorção de água poder ter ocorrido devido às características hidrofílicas do PET onde a água presente é absorvida pela matriz cimentícia, excedendo a quantidade à necessária a sua hidratação, ocasionando o aumento da porosidade e consequentemente do percentual de absorção de água (CANELLAS, 2005). Somado a esse fato, cabe mencionar a presença de vazios nos corpos de prova das amostras de concreto com PET que facilitou no aumento da absorção à água. Tabela 5 Índice de absorção de umidade das amostras de concreto. Tempo (min) PET (%) BRANCO (%) 10 0,34 0,29 20 0,63 0,38 30 0,64 0,39 40 0,72 0,39 50 0,97 0,47 60 1,07 0,46 120 1,19 0,65 180 1,49 0,74 AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao laboratório LEME por cederem o espaço e os equipamentos do laboratório bem como seus bolsistas que ajudaram na realização prática do trabalho, e ao SIBRATEC pelo apoio financeiro ao trabalho. REFERÊNCIAS ABEPET. Associação Brasileira dos Fabricantes de Embalagens PET. Disponível em: www.abepet.com.br. Acesso em: março. 2014.

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. NBR 5738. Rio de Janeiro, 1994. ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto ensaios de compressão em corpos-de-prova cilíndricos. NBR 5739. Rio de Janeiro, 2007. ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Câmaras úmidas e tanques para cura de corpos-de-prova de argamassa e concreto. NBR 9479. Rio de Janeiro, 1994. CANELLAS, S.S., Reciclagem de PET, visando a substituição de agregado miúdo em argamassas, Dissertação M.Sc., PUC, Rio de Janeiro, RJ, Brasil, 2005 CHERUBINO, Distribuição Comércio e Representações LTDA. Belo Horizonte MG. Disponível em: www.cherubino.com.br. Acesso em: março. 2014 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 ROSSIGNOLO, J.A.; AGNESINI, M.V.C. (2002). Mechanical properties of polymer-modified lightweight aggregate concrete. Cement and Concrete Research, v. 32, n. 3, p. 329-334.