UTILIZAÇÃO DO RESÍDUO DE DESEMBORRACHAMENTO DE PISTAS DE AERONAVES NA PRODUÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO PARA PAVIMENTAÇÃO Maressa Soares de Sousa (1) Mestranda em Tecnologia e Gestão Ambiental pelo IFCE. Iara Silvia Rodrigues de Oliveira Mestranda em Tecnologia e Gestão Ambiental pelo IFCE. Adeildo da Silva Cabral Professor do Programa de Pós-Graduação em Tecnologia e Gestão Ambiental e do Departamento de Construção Civil do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará IFCE. Endereço (1) : Rua Pedro Muniz, 224, Apto. 201 Demócrito Rocha Fortaleza Ceará CEP: 60440-060 - Brasil - Tel: +55 (85) 3232-4686 Cel: +55 (85) 86812274 - e-mail: maressa.ifce@gmail.com RESUMO O presente trabalho buscou produzir unidades de blocos de concreto para pavimentação ou piso intertravado, de custo reduzido, voltados ao aproveitamento de resíduos em substituição ao agregado miúdo (areia), demonstrando assim a importância de se usar processos ecoeficientes que reduzam o custo final de um produto. Para atingir os objetivos deste trabalho foram construídos blocos de concreto com resíduos de borracha proveniente do processo de desemborrachamento de pistas de pouso e decolagens de aeronaves. O resíduo foi adicionado aos blocos em substituição ao agregado miúdo nas proporções de 100%, 75%, 50%, 25% e 0%, a fim de identificar a melhor proporção a ser utilizada. As quantidades dos demais componentes, agregado graúdo, água e cimento foram mantidas constantes. O traço para confecção dos blocos foi o mesmo usualmente utilizado pelos artesões das empresas produtoras no município de Fortaleza. Foram realizadas análises laboratoriais, de acordo com as normas da ABNT, tanto para a amostra do resíduo como para os blocos de concreto produzidos. O resultado encontrado aponta a proporção de 25% como a melhor para se produzir os blocos, ou seja, aquele que tem a menor quantidade de resíduo, pois possui características semelhantes aos blocos que não contem resíduo na sua composição. Portanto, a utilização desse resíduo entre as proporções sugeridas, de 25% a 100% de resíduos de borracha apresenta viabilidade técnica, contribui para redução do possível impacto ambiental gerado pelo resíduo, quando a disposição provisória em locais impróprios, e também da redução de custos de disposição final em aterros industriais. PALAVRAS-CHAVE: resíduos de desemborrachamento, reaproveitamento, blocos de concreto. INTRODUÇÃO O crescimento populacional e a crescente utilização dos recursos naturais tem sido uma problemática bastante discutida, já que tem como principal consequência a degradação do meio ambiente, por meio da busca incessante de matéria-prima e a poluição decorrente das atividades desenvolvidas, principalmente, pela população urbana. Todos esses processos de intervenção do Homem no Meio Ambiente não são desempenhados de maneira que não gerem resíduos, ou seja, todos geram sobras, restos e como a quantidade de processos interventores é expressiva, a quantidade e o volume gerado desses resíduos é algo imponente, sendo a destinação final dos mesmos, uma das maiores preocupações mundiais atualmente (CABRAL, 2007). A reutilização ou o reaproveitamento dos resíduos deve ser perseguida reencaixando-os numa nova cadeia produtiva como subproduto, os quais teriam aplicabilidade em outro processo. Como exemplo, pode-se citar a incorporação de agregados reciclados em substituição aos agregados naturais (BORGES, 2009). A recuperação de energia e a recauchutagem foram as primeiras formas de reciclagem de pneus. Com o avanço tecnológico, surgiram novas aplicações, como o asfalto ecológico, apontada como uma das soluções para o 1
problema. O pó gerado pela recauchutagem e os restos de pneus triturados podem ser misturados ao asfalto aumentando sua elasticidade e durabilidade (COSTA, 2001). A mistura do asfalto com a borracha não é uma tecnologia nova, têm aproximadamente 40 anos de vida. O pneu é reciclado e triturado, dando origem à borracha granulada, sendo necessário haver a fusão entre os dois materiais, ou seja, dar origem a um terceiro produto, que não é nem o primeiro, nem o segundo, consistindo numa tecnologia avançada, embora tenha 40 anos de idade (SILVA et al, 2007). Vários locais com material asfáltico necessitam de desemborrachamento a fim de manter o atrito entre os pneus e o asfalto e permitir aos veículos sua parada. Nos aeroportos o processo é efetuado nas pistas de pouso de aeronaves, gerando o resíduo resultante do desemborrachamento de pistas. É devido ao atrito que uma aeronave consegue realizar o procedimento de decolagem, no qual esta parte do repouso e atinge a velocidade ideal para levantar vôo, bem como o procedimento de pouso, em que a aeronave se aproxima a uma determinada velocidade e tem de parar com conforto e segurança (SANTOS, 2004). O emborrachamento ocorre devido ao atrito pneu-pavimento. O estrangulamento das aberturas das ranhuras da pista de pouso e decolagens ou seu total fechamento se dá no pouso, quando a borracha dos pneus atinge temperaturas elevadas devido ao atrito, levando à alteração de estado sólido para viscoso, fazendo com que esta borracha se espalhe na superfície e adentre as ranhuras, sendo necessário o processo de desemborrachamento. Nesse contexto, essa pesquisa tem como objetivo utilizar o resíduo resultante do desemborrachamento em substituição ao agregado miúdo na produção de blocos de concreto, também conhecido como pisos intertravados, que são construídos de peças molduradas em concreto com diversas cores, formas e texturas, que dispostas em conjunto, criam grandes áreas de superfície pavimentada. METODOLOGIA Os blocos de concreto foram produzidos de forma artesanal, tal qual acontece nas empresas que confeccionam esse produto no município de Fortaleza. Na composição estão presentes os materiais seguintes: Agregado miúdo de rio Agregado graúdo britado Agregado miúdo originado a partir de resíduos de desemborrachamento de pistas de pouso e decolagens de aeronaves Cimento Portland CP II-Z-32 RS Água proveniente de poço tubular Foi mantido o traço de 1:1:3 para os componentes cimento, agregado graúdo e agregado miúdo, respectivamente. O objetivo do experimento foi substituir a quantidade do agregado miúdo (areia) por resíduo de desemborrachamento de pistas de aeronaves. Essa variação ocorreu nas proporções de 100%, 75%, 50%, 25% e 0%. O valor com 0% foi produzido como parâmetro de comparação. Houve uma pequena variação na quantidade de água utilizada, 200ml, quando produzido os blocos nas proporção de 75%. A tabela 1 demonstra a composição e quantidades utilizadas para produção dos blocos de concreto. Tabela 1: Composição e quantidades de materiais usados na produção de blocos de concreto. AMOSTRA CIMENTO POTI CP II-Z-32 RS (Kg) AGREGADO GRAÚDO (Kg) AGREGADO MIÚDO (Kg) RESÍDUO (Kg) ÁGUA (L) % RESÍDUO 1ª amostra 1,00 1,00 3,00 0,00 0,30 0 2ª amostra 1,00 1,00 0,00 3,00 0,30 100 3ª amostra 1,00 1,00 0,75 2,25 0,50 75 4ª amostra 1,00 1,00 1,50 1,5 0,30 50 5ª amostra 1,00 1,00 2,25 0,75 0,30 25 2
A figura 1 traz amostra do resíduo de desemborrachamento de pistas de pouso e decolagens de aeronaves quando o resíduo se forma nas pistas. Figura 1: Resíduo de desemborrachamento de pistas de pouso e decolagens de aeronaves. Os blocos de concreto foram produzidos em forma de ferro com as dimensões de 12x12x5cm, ocupando uma área de 300cm² e volume de 1500cm³, ou seja, são necessários 30 peças para compor 1 m², conforme figura 2. Na produção das peças foram empregados os equipamentos: peneira com malha de 4,75 mm, forma de ferro, pá, colher de pedreiro, vasilha de água e balança. Figura 2: Dimensões dos blocos de concreto produzidos. A quantidade de massa utilizada na produção dos blocos de concreto está demonstrada na tabela 2. Registre-se que foram produzidas duas unidades para cada amostra e que após o enformamento houve sobra de massa. Tabela 2: Massa dos blocos de concreto (02 unidades para cada amostra). AMOSTRA MASSA MASSA/24h MASSA/48h % RESÍDUO (Kg) (Kg) (Kg) INICIAL SOBRA 1ª amostra 5,30-5,65 5,50 0 2ª amostra 5,30 1,50 4,60 4,50 100 3ª amostra 5,50 0,75 5,15 5,00 75 4ª amostra 5,30 0,30 5,45 5,30 50 5ª amostra 5,3 0,3 5,65 5,30 25 3
Na metodologia para fabricação dos blocos de concreto o tempo de cura foi de 24 horas, quando secos em temperatura ambiente. Foram realizadas pesagens dos blocos nos tempos de 24 e às 48 horas, os quais estão descritos na figura 3. Observa-se que houve uma pequena variação na massa durante esse período de secagem, possivelmente devido aos valores quantitativos da água no processo de evaporação. Figura 3: Variação de massa dos blocos de concreto durante a secagem. O material foi ensaiado segundo as normas técnicas vigentes. Foram realizadas análises de absorção de água, massa específica, massa unitária, granulometria, material pulverulento, todos para o resíduo. Para os blocos produzidos foi realizado o teste de resistência à compressão. Na tabela 3 estão apresentadas as análises com suas respectivas normas regulamentadoras. Quadro 3: Análises laboratoriais realizadas com as respectivas normas da ABNT. ANÁLISES NORMAS ABNT/ANO Absorção de água NBR NM 30/2000 Massa específica NBR NM 52/2002 Massa unitária NBR NM 45/2006 Granulometria NBR NM 248/2001 Material pulverulento NBR NM 46/2001 Resistência à compressão NBR 9780/1987 RESULTADOS E DISCUSSÃO MASSA ESPECÍFICA A massa específica do agregado miúdo (areia) e do resíduo de desemborrachamento de pistas, utilizado em substituição ao agregado miúdo, foi determinada segundo a NBR NM 52/02 Determinação da massa específica, pelo método do vidro de Chapwaer. Os resultados estão apontados na figura 4. 4
Figura 4: Massa específica dos agregados miúdos (areia e resíduo). Observou-se que a massa específica do agregado miúdo do resíduo é menor que a massa específica do agregado miúdo natural devido à alta porosidade do resíduo em substituição à areia. Este fator poderá alterar a quantidade de água utilizada na relação água /cimento, relação essa importante na determinação do traço utilizado. MASSA UNITÁRIA A determinação da massa unitária do agregado miúdo (areia) e do resíduo de desemborrachamento de pistas, utilizado em substituição ao agregado miúdo, foi seguida pela norma NBR 45/2006 Determinação da massa unitária e do volume de vazios, realizado no Laboratório de Mecânica dos Solos do Departamento de Construção Civil do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará IFCE. O valor apresentado para cada agregado corresponde à média de três repetições. Os resultados estão dispostos na figura 5. Figura 5: Massa unitária dos agregados miúdos (areia) e do resíduo. Na figura acima se pode observar que a massa unitária do resíduo é menor que a do agregado miúdo (areia) devido ao tamanho de suas partículas, por possuir densidade menor que o agregado miúdo. GRANULOMETRIA A partir do ensaio de granulometria, segundo a NBR NM 248/2001 Agregados Determinação da composição granulométrica, obteve-se 72% de material fino e 8% de material grosso, ou seja, o resíduo possui uma maior porcentagem para material fino, a qual confirma a sua devida utilização como agregado miúdo na 5
composição dos blocos de concreto. Há, portanto, uma pequena porcentagem do material desperdiçado nesse processo, como é apresentada na figura 6. ABSORÇÃO DE ÁGUA Figura 6: Porcentagem do material fino e grosso no resíduo. De acordo com a norma NBR NM 30/2000 Absorção do agregado miúdo foi realizada o ensaio de absorção para o agregado resíduo, obtendo um resultado muito superior ao agregado miúdo (areia), que foi de 138%. Possivelmente, esse valor foi resultante da alta porosidade e índices de vazios concentrados no resíduo. DETERMINAÇÃO DO MATERIAL FINO QUE PASSA NA PENEIRA 75 mm POR LAVAGEM O material que passa na peneira 75 mm é chamado de material pulverulento, esse tipo de material fino quando presente em grande quantidade aumenta a necessidade de água na produção do bloco de concreto, reduzindo assim a sua resistência. Conforme a NBR NM 46/2001 foi realizado esse ensaio, para o qual se obteve uma maior porcentagem para o resíduo, 13,46%, do que para o agregado miúdo (areia), 5,9% (Figura 7), mostrando que o resíduo é mais fino, portanto, o bloco feito a partir desse material irá apresentar uma resistência menor. Figura 7: Porcentagem do material pulverulento nos agregados miúdos (areia) e resíduo. RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO O tempo de cura dos blocos de concreto foi de 28 dias, após o qual foi realizado o ensaio de resistência à compressão no Laboratório de Materiais de Construção da Universidade Federal do Ceará, demonstrado na figura 8. O valor corresponde à média dos valores de dois blocos por amostra. 6
Figura 8: Resultado do ensaio de resistência à compressão nos blocos de concreto para as cinco amostras (02 unidades/amostra). A amostra 1, com 0% de resíduo, apresentou valores dentro dos parâmetros da norma, ou seja, apresenta resistência de 15,7 MPa. Há um decréscimo da resistência a partir da amostra 2, pois foi aumentado gradativamente a porcentagem de resíduo em substituição ao agregado miúdo (areia). Infere-se que à medida que se aumenta o percentual de resíduo a resistência é reduzida, por causa do alto valor na absorção do resíduo, pois quanto maior for o teor de água, menor será a resistência do bloco. A amostra 5 que contem 25% do resíduo em substituição ao agregado miúdo (areia), é a que apresenta valor mais aproximado da resistência do bloco original, 11,4 MPa. CONCLUSÕES A amostra contendo resíduo que apresentou os melhores resultados, ou seja, aquela que tem os valores de resistência próximos ao valor exigido por norma é a amostra 5, com 25% do resíduo, ou seja, os resultados apontam queda na resistência à compressão quando inclui-se o resíduo. A produção de blocos de concreto para pavimentação com substituição de parte do agregado miúdo (areia) por resíduo de desemborrachamento de pistas de aeronaves pode ser em ambientes com solicitações leves, como, por exemplo, em calçadas, praças, ciclovias e condomínios residenciais. Com relação ao meio ambiente, utilizando-se qualquer percentual sugerido de 25% a 100% de resíduos de borracha ocorrerá uma contribuição positiva na redução desses resíduos e sua disposição final em aterros industriais.. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9781: peças de concreto para pavimentação. Rio de Janeiro, 1987.ARORA, M.L., BARTH, E., UMPHRES, M.B. Technology evaluation of sequencing batch reactors. Journal Water Pollution Control Federation, v.57, n.8, p. 867-875, ago. 1985. 2.. NBR 9780: peças de concreto para pavimentação Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1987. 3.. NBR NM 30: agregado miúdo Determinação da absorção de água. Rio de Janeiro, 2000. 4.. NBR NM 45: agregados Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, 2006. 5.. NBR NM 46: agregados Determinação do material fino que passa através da peneira 75 mm, por lavagem. Rio de Janeiro, 2001. 7
6.. NBR NM 52: agregado miúdo Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2002. 7.. NBR NM 248: agregados Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2001. 8. CABRAL, A.E.B. Modelagem de propriedades mecânicas e de durabilidade de concretos produzidos com agregados reciclados, considerando-se a variabilidade da composição do RCD. São Paulo, EESC, 2007. 254p. Tese (Doutorado). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, 2007. 9. COSTA, J.T. Reaproveitamento de sucatas de pneus inviabilidade técnica ou econômica?. 56. ed. Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, 2001. 10. SANTOS, E.L. Análise histórica de medição de atrito das pistas do Aeroporto Santos Dumont - RJ. São José dos Campos, ITA, 2004. 124p. Monografia (Graduação), Instituto Tecnológico da Aeronáutica, 2004. 11. SILVA, L.B.A.; SILVA, J.M. da; DIAS, F.M. Adição de borracha de pneu em concreto. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE CERÂMICA, 51, 2007, Salvador. 8