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                    UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ




      UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

                  CAMPUS DE CURITIBA

         GERÊNCIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

   PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

                 E DE MATERIAIS - PPGEM




             RAIMUNDO NONATO BELO SOARES




   RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS
RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA
              A REGIÃO AMAZÔNICA -
     APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA




                          MANAUS-AM

                    FEVEREIRO - 2010
RAIMUNDO NONATO BELO SOARES




   RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS
RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA
             A REGIÃO AMAZÔNICA -
     APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA




                    Dissertação apresentada como requisito parcial
                    à obtenção do título de Mestre em Engenharia,
                    do    Programa     de    Pós-Graduação    em
                    Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de
                    Concentração em Engenharia de Materiais, do
                    Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação,
                    do Campus de Curitiba, da UTFPR.


                    Orientador: Prof. José Alberto Cerri, Dr.
                    Co-orientadora: Prof. Márcia S. de Araújo,
                    PhD




                   MANAUS-AM

                 FEVEREIRO - 2010
TERMO DE APROVAÇÃO



           RAIMUNDO NONATO BELO SOARERESÍDUO DE
 CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS RECICLADO COMO
       ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA A REGIÃO
                                   AMAZÔNICA –
          APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA


Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,
área de concentração em engenharia de materiais, e aprovada em sua forma final
pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais.


                       _________________________________
                             Profº. Giuseppe Pintaúde, Dr

                                 Coordenador de PPGEM


                                  Banca Examinadora

______________________________                ______________________________
Profº. José Alberto Cerri, Dr.                Profª. Márcia Silva de Araújo, PhD
(UFTPR)                                       (UFTPR)


____________________________________
Profº. Raimundo Pereira de Vasconcelos, Dr
(UFAM)




                        Manaus (AM), 17 de Fevereiro de 2010
iv




À minha filha Ana Carolina, razão maior
de minhas buscas e conquistas.
v




                                  AGRADECIMENTOS

     A Deus por tudo!

     Aos meus pais “in memoriam” Gilberto Soares Pereira e Agostinha Belo Soares, meu
respeito, gratidão e amor!

     A minha família pelo amor e apoio incondicional!

     À CAPES e SUFRAMA por financiar o Programa MINTER/Manaus.

     À FAPEAM pelo apoio a pesquisa e por financiar este trabalho.

     Um especial agradecimento ao Professor Dr. José Alberto Cerri, meu orientador e a
Professora PhD Márcia Silva Araújo, minha co-orientadora, cujas contribuições com
empenho e dedicação foram determinantes para a realização e o êxito deste trabalho!

     Aos meus colegas alunos do MINTER pelos exemplos pró-ativos, compartilhamento
de conhecimentos e incentivos no decorrer do curso!

     À UTFPR e ao IFAM, em nome dos idealizadores e implementadores do
MINTER/Manaus.

     À UTFPR, pela acolhida e disponibilidade da estrutura dos laboratórios.

     Aos Coordenadores locais do MINTER, Professor Dr. Vicente e Professor Dr. Pinheiro,
e aos Coordenadores do Programa MINTER da UTFPR, Professor Dr. Paulo Beltrão e
Professor Dr. Giuseppe Pintaúde, por aceitar esse desafio, superando-o com dedicação,
competência e serenidade.

     A todos os Professores do Programa MINTER/Manaus por contribuírem com seus
valorosos conhecimentos, pelo esforço pessoal dispensado e pela amizade.

      Aos colegas de instituição Zezinho, Ana Maria, Marcela e Maíra pela colaboração e
amizade.

      A Termotécnica da Amazônia S/A, na pessoa da Sra. Lucilene, responsável pelo
setor de reciclagem, pelo atendimento cordial e apoio a esse trabalho.

      À TAM Tubos da Amazônia Ltda, na pessoa do Gerente de Produção Sr. Joaquim e
do Encarregado de Produção Sr. Antônio, pelo apoio irrestrito e colaboração para a
fabricação dos blocos objeto desse trabalho e concessão dos blocos que foram analisados
como referência.

À CPRM, na pessoa do Sr. César pela cessão do britador e Sr Vianei pelo seu trabalho.
vi




DEUS É TUDO!
vii




SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS
como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em
Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa
de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.



                                   RESUMO

         No estado do Amazonas a questão do gerenciamento dos Resíduos de
Construção e Demolição (RCD) merece atenção e soluções que sejam sustentáveis
dos pontos de vista ambiental, econômico e social. O RCD gerado, bem como o
Poliestireno Expandido (EPS), ainda são descartados ou conduzidos às lixeiras com
os agravantes da inexistência de um projeto de gestão, visto haverem problemas
com inundações, poluição dos mananciais e, significativa ocupação nos lixões
controlados pelo poder público, dentre outros. Outro aspecto relevante refere-se ao
uso, pela construção civil, de agregados como o seixo rolado e granito, o primeiro
extraído de rios e transportado em balsas percorrendo distâncias superiores a 700
km e o segundo explorado a distâncias superiores a 150 km da cidade de Manaus,
causando alto impacto ambiental e elevado custo de logística. Neste contexto, o
objetivo desse trabalho foi estudar a viabilidade técnica da produção de concreto
alternativo utilizando RCD e EPSR(Poliestireno Expandido Reciclado) obtido após
processo de extrusão e moagem na forma de agregado graúdo ou miúdo. Os RCDs
(de concreto) selecionados em obras e britados, bem como, o EPSR foram
analisados granulometricamente com a finalidade de serem incorporados à
concretos aplicados a fabricação de blocos de alvenaria. Os blocos produzidos
foram analisados quanto a resistência mecânica e também quanto à absorção de
água. O EPSR possui baixa densidade e contribui para a obtenção de blocos mais
leves.

Palavras-chave: RCD, EPSR, Blocos de Concreto.
viii




SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS
como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em
Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa
de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade
Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.



                                       ABSTRACT


In the Amazon State, the issue of management concerning construction and
demolition waste (C&D) deserves attention and solutions that are sustainable from
environmental, economical and social standpoints. The RCD produced as well as the
expanded polystyrene (EPS), are still discharged in inappropriate places or taken to
the dumpsters with the worsening provided by the lack of a management project such
as: floods pollution of the water resources (rivers lakes and others) and significant
space occupation in the landfills controlled by the city council, among others. Another
aspect, related with the civil engineering sector, refers to the usage of components
like the pebbles and granite, the first one extracted from rivers and transported by
ferries within distances over 700 km and the second one explored within distances
over 150 km from Manaus City, causing high environmental impact and high logistics
cost. The goal of this research was to study the technical feasibility of producing
alternative concrete using RCD and post-consumpting EPS extruded and crushed to
transform it in aggregate. The RCDs (of concrete) selected in construction sites and
crushed, as well as the EPSR (expanded polystyrene recycled) were analyzed in its
granulometric distribution to be used as aggregate on the concrete composition
features to obtain wall blocks. The produced blocks were analyzed mechanically and
also regarding the water absorption level. The EPSR has low density and contributing
to the production of lighter blocks.

Keywords: C&D, EPS, Concrete Blocks.
ix




                                                                  SUMÁRIO


RESUMO................................................................................................................... vii
ABSTRACT ...............................................................................................................viii
LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. xi
LISTA DE TABELAS ................................................................................................. xii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ....................................................................xiii
LISTA DE SÍMBOLOS.............................................................................................. xiv




1      INTRODUÇÃO......................................................................................................1
    1.1 Contextualização ..........................................................................................................................2
    1.2 Objetivo Geral...............................................................................................................................7
       1.2.1      Objetivos específicos............................................................................................................7
    1.3 Motivação .....................................................................................................................................7

2      REVISÃO DA LITERATURA.................................................................................9
    2.1 Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição ..................................................................9
    2.2 Resíduo de Construção e Demolição (RCD) ...............................................................................9
    2.3 Agregados de RCD para uso na Construção Civil.....................................................................10
       2.3.1      Blocos de concreto produzidos com entulho .....................................................................11
       2.3.2      As propriedades dos agregados reciclados de RCD .........................................................12
       2.3.3      Blocos de concreto .............................................................................................................12
    2.4 Concreto Leve ............................................................................................................................13
       2.4.1      Aditivos ...............................................................................................................................13
       2.4.2      Agregados utilizados em concreto leve..............................................................................14
       2.4.3      Dosagem de concreto leve.................................................................................................14
       2.4.4      Delineamento experimental de misturas ............................................................................14
       2.4.5      Cura ....................................................................................................................................19

3      MÉTODOS E MATERIAIS ..................................................................................21
    3.1 Materiais .....................................................................................................................................21
    3.2 Métodos ......................................................................................................................................25
       3.2.1      Caracterização granulométrica dos agregados .................................................................25
       3.2.2      Módulo de finura do agregado natural e alternativo...........................................................25
       3.2.3      Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia......................................................26
       3.2.4      Massa unitária dos agregados natural e alternativos.........................................................26
       3.2.5      Determinação da densidade aparente ...............................................................................27
       3.2.6      Dosagem do concreto ........................................................................................................29
x




       3.2.7      Concreto com ACR e EPSR...............................................................................................30
       3.2.8      Cura das amostras .............................................................................................................32
       3.2.9      Resistência mecânica à compressão dos CP obtidos em laboratório ...............................32
       3.2.10 Absorção de água ..............................................................................................................33
    3.3 Produção de Blocos em Lote-Piloto ...........................................................................................34

4      RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................35
    4.1 Distribuição Granulométrica dos Agregados..............................................................................35
    4.2 Módulo de Finura........................................................................................................................40
    4.3 Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis na Areia...........................................................41
    4.4 Massa Unitária dos Agregados Natural e Alternativos...............................................................41
    4.5 Determinação da Densidade Aparente ......................................................................................43
    4.6 Resistência Mecânica à Compressão (RMC) obtida em Laboratório ........................................46
    4.7 Ensaio de Absorção de Água.....................................................................................................49
    4.8 Produção de Blocos em Escala-Piloto .......................................................................................51

5      CONCLUSÃO .....................................................................................................54

6      REFERÊNCIAS ..................................................................................................56
xi




                                                 LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima ..............................2
Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa
Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009).6
Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço
experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de
resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de
nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997. ................................16
Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte:
Montgomery, 1997 ....................................................................................................17
Figura 3.1 - Agregados de RCD ................................................................................22
Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento...............................................23
Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas:
..................................................................................................................................29
Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência
mecânica à compressão ...........................................................................................33
Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR ................................36
Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR ...................................................38
Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural .......................................39
Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino. ..........................................40
Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados.......................40
Figura 4.6 - Valores de densidade aparente utilizando EPSR, RCD e Areia natural.45
Figura 4.7 - Superfície de resposta para densidade aparente...................................45
Figura 4.8 - Gráfico de Pareto para densidade aparente ..........................................46
Figura 4.8 - Superfície de resposta para os valores de RMC....................................48
Figura 4.9 - Gráfico de Pareto indicando relevância dos componentes em RMC .....48
Figura 4.10 - Superfície de resposta para absorção de água....................................50
Figura 4.11 - Gráfico de Pareto para absorção de água ...........................................51
Figura 4.12 – Bloco confeccionado com mistura dos agregados: areia natural, RCD e
EPSR. .......................................................................................................................53
xii




                                        LISTA DE TABELAS


Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento ......................................................24

Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento ........................................................24

Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente .....28

Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes............................................................30

Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório..........31

Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados ...................................31

Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g) ..................36

Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g) .........................37

Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g) ..................................38

Tabela 4.5 – Valores do módulo de finura dos agregados utilizados ........................41

Tabela 4.6 - Massa aparente da areia.......................................................................42

Tabela 4.7 - Massa aparente do ACR .......................................................................42

Tabela 4.8 - Massa aparente do EPSR.....................................................................42

Tabela 4.9 - Massa aparente do seixo fino ...............................................................43

Tabela 4.10 - Valores de densidade aparente da mistura.........................................44

Tabela 4.11 - Resultado de resistência a compressão, média e desvio padrão.......47

Tabela 4.12 - Resultado da absorção de água..........................................................49

Tabela 4.13 - Resultados comparativos de RMC entre a composição 4 e a referência
   52

Tabela 4.14 - Resultados comparativos de AA entre a composição 4 ......................52
xiii




                   LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS


ABNT      - Associação Brasileira de Normas Técnicas


ABRAPEX   - Associação Brasileira do Poliestireno Expandido


CONAMA    - Conselho Nacional do Meio Ambiente


CPRM      - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais


EPSR      - Poliestireno Expandido Reciclado


EPS       - Poliestireno Expandido


EB        - Ensaio Brasileiro


IBGE      - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística


NBR       - Normas Brasileiras


PS        - Poliestireno


RCD       - Resíduos de Construção e Demolição


RMC       - Resistência Mecânica à Compressão


AA        - Absorção de Água


ACR       - Agregado de Concreto Reciclado
xiv




                              LISTA DE SÍMBOLOS

km     - Unidade de comprimento (quilômetro)
m³     - Unidade de volume (metro cúbico)
°C     - Unidade de temperatura (graus Celsius)
km²    - Unidade de área (quilômetro quadrado)
Cm     - Unidade de comprimento (centímetro)
kg/m³ - Medida de densidade (quilograma por metro cúbico)
%      - Porcentagem
∑      - Somatório
≠      - Diferente
≥      - Maior ou igual
≤      - Menor ou igual
MPa    - Unidade de carga ( Megapascal)
G      - Unidade de Medida de Massa (grama)
Mf     - Materiais friáveis
µU     - Massa unitária
mL     - Unidade de capacidade (mililitro)
Mm     - Unidade de medida (milímetro)
g/cm³ - Unidade de densidade (grama por centímetro cúbico)
Capítulo 1 Introdução                                                                  1




1 INTRODUÇÃO


      Essa dissertação está estruturada em cinco capítulos. Inicialmente, o
capítulo 1 contextualiza os problemas causados por resíduos urbanos como o
entulho      da construção civil e o Polietileno Expandido (EPS), popularmente
conhecido como isopor, os quais constituem um sério problema econômico e
ambiental da região amazônica. Além disso, a exploração do seixo rolado dos
leitos dos rios e transporte em balsas com distâncias superiores a 700 km, bem
como, o transporte rodoviário de agregados graníticos em distâncias superiores
a 150 km de Manaus, apresentam alto impacto ambiental.
      No capítulo 1 também é apresentado o objetivo e a justificativa do trabalho.
No capítulo 2 é apresentada uma a revisão da bibliografia, que aborda desde a
problemática dos resíduos de construção e demolição, passando pela produção
de agregados a partir do RCD, inclusive as normatizações pertinentes e, por
último, a apresentação das características do concreto leve, dos tipos de
agregados utilizados e ainda o processo para obtenção de produtos à base de
concreto leve.
       No capítulo 3 são apresentados os métodos da pesquisa para execução da
dissertação, desde a produção e caracterização dos agregados, a obtenção e
caracterização          dos   corpos-de-prova   em   laboratório   e,   a   produção   e
caracterização de blocos para alvenaria em escala-piloto.

       No capítulo 4 os resultados são analisados e discutidos por tipo de ensaios
e, finalmente, são correlacionados os resultados entre si para apresentar uma
discussão geral sobre o projeto.

       O capítulo 5 destaca as principais conclusões da dissertação e faz
recomendações para trabalhos futuros.
Capítulo 1 Introdução                                                           2




1.1    Contextualização



       Manaus, capital do Estado do Amazonas (figura 1.1), com aproximadamente
2.000.000 de habitantes, localizada à margem esquerda da foz do Rio Negro e na
confluência com o Rio Solimões, cujo encontro dos dois rios forma o Rio
Amazonas. Trata-se de uma cidade entrecortada por quatro igarapés principais e
seus afluentes, dois localizados no interior da área urbana, formados pelas bacias
do Igarapé dos Educandos e do Igarapé do São Raimundo, e dois localizados nos
extremos periféricos denominados bacia do Igarapé do Tarumã, a montante da
cidade e bacia do Igarapé do Puraquequara a jusante da cidade de Manaus.




           Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima


       As principais jazidas de rocha do tipo arenito e de extração de areia
localizam-se na região do entorno da cidade nas áreas de abrangência das bacias
hidrográficas dos igarapés.
Capítulo 1 Introdução                                                              3




       Até meados da década de 80 a exploração desordenada de pedreiras e
areais, comprometeu de maneira irreversível parte dos mananciais, seja com a
destruição das matas ciliares, com a extração de rochas afloradas as margens e
nascentes dos igarapés, seja com o assoreamento dos leitos dos igarapés devido
ao carreamento dos materiais sólidos provenientes das áreas de clareiras das
estradas vicinais e de extração de areia quando na ocorrência de chuvas de alta
intensidade, comuns na região.
      As restrições impostas pelos órgãos ambientais, estadual e municipal,
praticamente inviabilizaram a extração de arenito na região de Manaus e
regulamentou a extração de areia.
      Tais medidas, além da baixa qualidade do agregado de arenito, por tratar-se
de uma rocha em formação, provocaram a intensificação da extração de seixo
rolado dos leitos dos rios, com ênfase para o Rio Novo Aripuanã, e a sua
utilização como agregadograúdo.

          O transporte realizado por balsas, nesse rio, ocorre num período de 10 dias
(ida/volta), já no Rio Japurá, afluente do Rio Solimões, o transporte em balsa em
um período de 16 dias (ida/volta). O transporte através de balsas fica restrito ou
comprometido no período de vazante máxima dos rios, fato este que ocorre no
período de outubro a dezembro. Nesse período há riscos a navegabilidade e
influência diretamente no abastecimento de seixo rolado para a Praça de Manaus,
cujo volume aproximado atualmente é de 70.000 m³/mês, (informação dos
fornecedores de seixo em portos de Manaus).

       Outra região de extração de seixo e areia localiza-se no município de Novo
Ayrão no médio Rio Negro, mas trata-se de seixo com faixa granulametrica
tendendo a um agregado miúdo, equivalente ao pedrisco, cujo volume
desembarcado em Manaus é da ordem de 10.000 m³/mês.
       A necessidade de utilizar agregado de melhor qualidade, com resistência e
classificação granulométrica normatizada, estimulou a exploração de jazidas de
granito no município de Presidente Figueiredo, localizado à BR 174 à 150 km de
Manaus, e no município de Barcelos, na região denominada Moura à 255 km de
Manaus, utilizando transporte em balsas com período aproximado de 4 dias (ida e
volta).
Capítulo 1 Introdução                                                          4




       Todo processo de extração mineral gera um passivo ambiental com um
agravante devido às grandes distâncias e os meios de transportes utilizados à
base de óleo diesel. Essa logística influencia de forma determinante a
disponibilidade de seixo rolado e brita, bem como, no preço dessas matérias-
primas no mercado consumidor de Manaus, sendo comercializados atualmente a
R$ 120,00/m³ do seixo e R$ 170,00/m³ da brita.
        No Amazonas, a extração de seixo rolado por dragagem causa
revolvimento e turbilhonamento das margens e do fundo dos cursos d’água,
desmatamento das margens para possibilitar o acesso de equipamentos e
pessoal e, deposição de estéreis e rejeitos, afetando o ecossistema. Em muitos
casos, o aumento no número de dragas e balsas trafegando pelos rios eleva a
riscos de acidentes com as embarcações regionais que transportam cargas e
passageiros, RIBAS (2008).
       Manaus é uma cidade em constante transformação com obras de infra-
estrutura, empreendimentos comerciais e construções de moradias. Essas
atividades contribuíram para um aumento significativo do consumo dos materiais
básicos como o agregado graúdo e o miúdo, bem como, para o aumento da
geração de resíduos, proveniente principalmente, das demolições de edificações
e de obras viárias, além do desperdício na indústria da construção civil.
       Dentre os tipos de resíduos estão: alvenarias; estruturas de concreto;
revestimentos cerâmicos; estruturas de pedra em bloco; argamassas; meio-fio;
sarjeta; tubos de concreto; e caixas confeccionadas com bloco de concreto,
calçadas e outros. Todos classificados como RCD Classe A. Os resíduos Classe
A são aqueles reutilizáveis ou recicláveis como agregados compostos por
diversos materiais de origem mineral (CONAMA, 2002).

        O descarte desse tipo de resíduo, devido a não observância das leis por
parte da sociedade e a ausência do poder público municipal como agente gestor e
fiscalizador do cumprimento das leis ocorrem de maneiras variadas como: lixões
viciados; margens de igarapés; em ruas, aterro de valas e; no aterro sanitário de
Manaus, onde é utilizado para melhoria dos acessos e para cobertura de lixo.

        A reciclagem artesanal dos RCDs é praticada em larga escala para o
aproveitamento em edificações nas regiões urbanas, principalmente nas
Capítulo 1 Introdução                                                          5




localidades que não dispõe de agregado graúdo como na cidade de Tabatinga,
localizada no extremo norte do Amazonas. Naquela localidade, a população de
baixo poder aquisitivo, devido ao alto preço do agregado graúdo (seixo), brita
manualmente o tijolo cerâmico e prepara de forma empírica, concreto simples
para pisos e até elementos estruturais como pilares e vigas de amarração de
alvenaria em construções de pavimento térreo.

       No Brasil, são vários os trabalhos de pesquisas tecnológicas sobre a
temática da utilização sustentável de RCD e comprovam de forma inequívoca a
viabilidade técnica e econômica da utilização sustentável de RCD, EPS e outros
produtos alternativos como agregados para produtos como: pavimentação;
argamassa; concreto; concreto leve e artefatos de concreto.

       Em diversas cidades no Brasil, tais como, Londrina, São Paulo, Ribeirão
Preto, Belo Horizonte, Ponta Grossa, etc., existem várias usinas que executam a
britagem de RCD(Figura 1.2).

      Outro resíduo que desafia os gestores nas grandes cidades é o de EPS
(isopor) proveniente, principalmente, de embalagens do comércio de eletro-
eletrônicos, da indústria da construção civil e recipiente térmicos. O EPS é um
material de baixa densidade, que apesar de não ser tóxico, contribui para a
poluição ambiental (poluição visual) dos igarapés e rios e, quando conduzido aos
lixões, ocupa espaço significativo.

       A indústria Termotécnica da Amazônia Ltda, fabricante de produtos para
embalagens em EPS, com a finalidade de atender as indústrias do Pólo Industrial
de Manaus (PIM), implantou um programa denominado logística reversa, com o
objetivo de reciclar o EPS, pós-uso, recebidos de seus clientes.

       O programa consiste em reciclar os materiais recolhidos em cinco pontos de
coleta (shopping e lojas de eletro-eletrônicos), que após serem transportados até
a indústria são triturados, sendo em seguida aquecidos a uma temperatura de
140º C. Neste processo o EPS sofre uma redução de volume e transforma-se
numa pedra rígida (EPSR) e posteriormente é triturado e embalado na forma de
pedrisco.
Capítulo 1 Introdução                                                                       6




    Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa
   Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009).


       A Resolução do CONAMA n° 307, de 5 de julho de 2002, preconiza sobre as
ações previstas dos vários atores envolvidos, ou seja, os geradores, coletores,
transportadores e gestores de RCD proveniente da indústria da construção civil,
com     objetivo        de   implementar   uma   gestão   com    diretrizes,    critérios   e
procedimentos, visando minimizar os impactos ambientais e possibilitam uma
utilização racional sustentável para os resíduos. Sobretudo, possibilitaria a
inclusão de cooperativas, associações de catadores e indústrias recicladoras de
RCD, com a oferta de emprego e renda, contribuindo para o aproveitamento
possível da demanda gerada dos RCD e outros resíduos recicláveis.

       Segundo MEADOWS et al. (1992) e MILANEZ (2001) apud TESSARI
(2006), para alcançar um estágio de sustentabilidade é fundamental uma
mudança de postura por parte da sociedade com ênfase para os atores
envolvidos na cadeia produtiva da construção civil, com a adoção de                   ações
efetivas que possibilitem a eles aprender a avaliar seu bem-estar e as condições
ambientais, implementar medidas corretivas a curto prazo com o objetivo de
reduzir os danos ambientais e também, o uso dos                 recursos       naturais não
renováveis, priorizando a eficiência e a reciclagem.
Capítulo 1 Introdução                                                             7




1.2    Objetivo Geral

       O objetivo geral desse trabalho é avaliar a viabilidade tecnológica da
obtenção de blocos de concreto para alvenaria de vedação utilizando agregados
alternativos a base de resíduos de construção e demolição em conjunto com
EPSR descartados na cidade de Manaus.



       1.2.1     Objetivos específicos

      Verificar a possibilidade de moldar a mistura para fabricação de blocos de
vedação, composta de areia natural, ACR e EPS reciclado, em equipamento de
vibro-prensagem.

       Verificar a Resistência Mecânica a Compressão e Absorção de Água do
bloco segundo a NBR 6136/2007.



1.3    Motivação

       O Estado do Amazonas, devido a sua vasta área, com cerca de
1.577.820,20 km², dispõe de muitas riquezas naturais. Dentre os minerais
disponíveis estão às jazidas de rocha de granito, seixo rolado nos leitos dos rios e
jazidas de areia sob florestas, margens e leitos de rios, materiais indispensáveis
na indústria da construção civil. Embora hoje se encontrem em abundância na
natureza, apresentam como fatores limitantes para exploração o alto custo
ambiental e de logística até a cidade de Manaus, que é o principal centro
consumidor.

       Todo esse cenário, associado à elevada demanda da construção civil, induz
a continuidade da exploração de seixo rolado nos leitos dos rios, o que por sua
vez acarreta um elevado impacto ambiental.

       A utilização racional do RCD e EPSR como agregados para a produção de
blocos de concreto com menor densidade, busca viabilizar o uso sustentável
deste material, por meio de uma proposta tecnológica que, sobretudo, desperte a
Capítulo 1 Introdução                                                          8




responsabilidade ambiental e social para essa questão e possibilite um destino
adequado para esses resíduos, dentre os quais podemos citar:

    •   construção de moradias a baixo custo;

    •   oferecer um produto alternativo para alvenarias de vedação à indústria da
        construção civil no Amazonas, com qualidade e que contribua para
        minimizar a extração de matérias-primas naturais;

    •   reduzir o impacto ambiental decorrente da exploração de agregados
        naturais, seja devido à extração nos rios ou transporte rodoviário até os
        grandes centros consumidores;

    •   contribuir para nortear políticas públicas de gestão de RCD e EPSR na
        cidade de Manaus.
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                     9




2 REVISÃO DA LITERATURA


      Neste capítulo são abordados aspectos relevantes de pesquisas desenvolvidas
sobre RCD e EPS, as respectivas características específicas e utilização na indústria
da construção civil.



2.1    Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição

        A reciclagem de resíduos de demolição para reaproveitamento na construção
civil teve sua origem na Europa após a II Guerra Mundial, com o objetivo de remover
ruínas devido a destruição de edifícios e a necessidade de reconstruir as cidades,
ANGULO (1998). Atualmente é amplamente empregada com destaque para Holanda
com cerca de 90% de aproveitamento do entulho (JOHN, 2000).
        A reciclagem de RCD no Brasil é uma oportunidade sustentável que se
encontra num estágio de sensibilização e implantação com relativos avanços.
        Segundo JOHN (2000), trabalhos desenvolvidos por grupos de pesquisadores
em universidades no Brasil, abordam estudos consistentes sobre aspectos de
geração, manipulação, coleta, transporte e gestão de RCD, bem como tecnologias
para a reciclagem. Ressalta ainda que a reciclagem de RCD é viável do ponto de
vista técnico e ambiental.
        Diversos municípios brasileiros já operam, com sucesso, centrais de
reciclagem de resíduo de construção e demolição, produzindo agregados utilizados
predominantemente como sub-base de pavimentação (JOHN, 2000).


2.2    Resíduo de Construção e Demolição (RCD)

        O “entulho”, nome usual do Resíduo de Construção e Demolição (RCD) é
composto por materiais provenientes de demolições, sobras de obras e solos
provenientes de escavações na indústria da construção civil. Portanto, é geralmente
inerte, com possibilidade de reutilização total, contudo, pode ocorrer contaminação
devido à ação de produtos tóxicos como sobras de tintas, solventes, pedaços de
placas de amianto e metais diversos (D’ALMEIDA e VILHENA, 2000) apud RIBAS,
(2008).
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                      10




      A Resolução no 307/2002 do CONAMA classifica os RCD quanto ao seu
potencial de reciclagem em quatro classes:

           •   compostos por materiais de origem mineral, tais como: blocos de Classe
               A: são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados concreto,
               argamassas, produtos cerâmicos, rochas e solos entre outros;

           •   classe B: são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como
               plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros;

           •   classe C: são os resíduos para os quais ainda não foram desenvolvidas
               tecnologias ou aplicações economicamente viáveis, que permitam a sua
               reciclagem/ recuperação, a exemplo dos produtos oriundos do gesso;

           •   classe D: são os resíduos perigosos, oriundos do processo da
               construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros, ou aqueles
               contaminados, oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas
               radiológicas, instalações industriais e outros;

      Segundo ANGULO (2005), os fatores relacionados à geração também
influenciam a composição do RCD, e a sua fração mineral é composta de uma
mistura de componentes construtivos como concretos, argamassas, cerâmicas,
rochas naturais, solos, entre outros, dependente da origem.



2.3    Agregados de RCD para uso na Construção Civil

      Segundo FONSECA (2002), surgiu no mercado novos materiais com a função
de serem usados como agregados, a argila expandida e o EPS em flocos são
exemplos para produção de concretos e argamassas com menor densidade.

      O agregado para material de construção pode ser definido como sendo um
sólido, não totalmente inerte, porém coesivo em contato com a massa de cimento,
cujas propriedades físicas, térmicas e químicas influenciam no desempenho
mecânico do concreto, NEVILLE (1997) apud FONSECA (2002).

      O processo de reciclagem é o resultado de uma série de atividades
desenvolvidas na construção civil, no qual os materiais se tornam resíduo, então,
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                      11




são coletados, separados e processados para serem usados como matéria-prima na
manufatura de bens, feitos anteriormente apenas com matéria-prima virgem
(JARDIM (1995) apud SOUZA (2001)). Com relação à reciclagem do entulho, tal
processo pode ser entendido como um conjunto de operações de processamento
que incluem: seleção, britagem ou moagem, peneiramento, dentre outros, que
permitam obter um material cuja granulometria esteja dentro de limites específicos
que possibilitem seu uso como agregado em argamassa, concreto ou atividade
correlata, LEVY (1997).



      2.3.1      Blocos de concreto produzidos com entulho

      DE PAUW (1980) apud SOUSA (2001), avaliou a substituição de agregados
naturais, convencionalmente utilizados na produção dos blocos de concreto, por
agregados reciclados de entulho e para todas as composições foi mantida certa
percentagem de areia natural. A quantidade de água utilizada na mistura foi definida
visualmente, pela mão-de-obra local, em função da facilidade de moldagem dos
blocos. Os blocos produzidos foram ensaiados apenas com relação a resistência
mecânica à compressão aos 28 dias. Em relação à composição de referência,
observa-se que na média os resultados obtidos são satisfatórios. Para as
composições com certa percentagem de agregados reciclados, na faixa entre 0 e
25mm, verifica-se uma queda na resistência. Ao contrário, nas composições nas
quais se utiliza agregados reciclados nas faixas entre 3 e 12 mm, verifica-se certo
aumento da resistência para as percentagens mais elevadas, SOUZA (2001).

      No caso do concreto seu uso como agregado reciclado oferece o máximo nível
de reutilização e constitui a forma mais fácil de atingir o fechamento do ciclo de vida
desse material, CARNEIRO (2005).

      A atual tecnologia empregada nas centrais de reciclagem de RCD brasileiras
não permite que grande parte dos agregados de RCD reciclados seja empregada
em concretos, conforme especificações internacionais. Os principais impedimentos
para o uso destes agregados são os teores de argamassa, de contaminantes, de
materiais pulverulentos e valores de absorção de água e de massa específica,
ANGULO et al (2002).
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                  12




      2.3.2      As propriedades dos agregados reciclados de RCD

      SAKAI et al (1996), CABRAL (2007) apud ANGULO (2005), ressaltam a
importância de conhecer a origem do RCD e suas características, composição e
volume, antes de decidir pelo reaproveitamento. Trata-se de um material
heterogêneo, pois os fatores de geração também influenciam a composição do RCD,
cuja fração mineral é composta de uma mistura de componentes construtivos como
concretos, argamassas, cerâmicas, rochas naturais, entre outros.

      As características físicas dos agregados, como densidade, resistência
mecânica, volume, formato geométrico, tamanho e distribuição de poros, segundo
MEHTA (1994), são as principais responsáveis pelas propriedades físicas no estado
endurecido do concreto, como massa unitária e específica, módulo de elasticidade, e
resistência à tração e compressão. Portanto, é recomendável que a utilização destes
agregados sem o conhecimento prévio de suas características, seja destinada a
confecção de elementos de concreto sem função estrutural, como, por exemplo:
blocos de concreto de vedação, obras de pavimentação, guias e sarjetas,
regularização e cascalhamento de ruas de terra, obras de drenagem, execução de
contra pisos, calçadas, entre outros (FONSECA 2002).



      2.3.3      Blocos de concreto

      Ao estudar a substituição de agregados naturais por reciclados, na produção
de blocos de vedação (39x19x19) cm, com traço padrão de 1:8, DE PAUW (1982)
verificou que os agregados de fração 3-12 mm apresentaram melhor desempenho,
FONSECA (2002).

      DE PAUW (1982) apud FONSECA (2002), estudou a substituição de
agregados naturais por RCD, na produção de blocos de vedação, com traço padrão
de 1:8, porém sempre mantendo certa quantidade de agregado miúdo natural.

      PIMIENTA e DELMOTTE (1998) , também produziram blocos vazados de
concreto com agregados naturais e de RCD. Com dimensão de (50x20x20) cm
(comprimento, espessura, altura) e paredes de (100x20x100) cm, constatando bom
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                   13




comportamento estrutural, resistência média à compressão inferior à série com
fração 0-2,5mm.

      KRÜGER (2003) analisou a influência da temperatura em edificação construída
com o acoplamento de garrafas PET em blocos de concreto leve de EPS como
agregado.

      BEZERRA (2003), analisou os blocos de concreto com EPS como agregado e
concluiu que a resistência mecânica obtida atende às normas NBR 6461/NBR 7171,
podendo ser usado como alvenaria de vedação, possibilitando redução da
transferência de calor entre o meio externo e o interno do ambiente, quando
comparado a blocos de cimento e tijolo de oitos furos, proporcionando maior conforto
termo-acústico.



2.4    Concreto Leve

      O concreto leve é um produto de baixa densidade, possui massa específica
variando de 500 kg/m³ a 1800 kg/m³ e pode ser fabricado com argila expandida,
poliestireno expandido (pérolas de isopor) ou aditivos incorporadores de ar. É
utilizado para "enchimentos", isolamento térmico, divisórias ou em locais onde se
deseja reduzir o peso próprio da estrutura.

      Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de
acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno,
cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as
especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982; SOUZA,
2001).



      2.4.1      Aditivos

      Os aditivos fluidificantes ou plastificantes têm como função reduzir a
quantidade de água de amassamento do concreto para uma dada trabalhabilidade.
Como resultado, tem-se uma redução no consumo de cimento do concreto na qual a
relação água/cimento é constante (MEDEIROS 1993 apud SOUZA 2001).
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                    14




      2.4.2      Agregados utilizados em concreto leve

         Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de
acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno,
cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as
especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982 SOUZA
2001).

      ÂNGULO (2000) e BEZERRA (2003) apud LIMA (2005), após análise
experimental de desempenho, constataram a viabilidade de paredes construídas
com blocos de concreto leve utilizando EPS como agregado, tomando como
referência blocos de concreto comum, quanto aos aspectos de resistência mecânica
e desempenho térmico.


      2.4.3      Dosagem de concreto leve

      O objetivo mais amplo da dosagem do concreto para blocos é a escolha do
traço de concreto que, com o equipamento e o processo de produção empregado,
resulte na confecção de blocos cujas propriedades no estado endurecido satisfaçam
às exigências de uso predeterminadas, com um custo mínimo (TANGO (1984) apud
SOUZA (2001)).

      Na cidade de Manaus o concreto leve fornecido pelas usinas de concreto é do
tipo celular, composto de cimento (CP II-Z-32), areia ou pedrisco, fibra de nylon,
aditivo incorporador de ar (Fongraco) e água, cuja densidade é de aproximadamente
1.300 kg/m³.



      2.4.4      Delineamento experimental de misturas

      Em todas as áreas do conhecimento a estatística é fundamental para
caracterizar cenários, buscando na captação, distribuição, análise e a utilização de
dados, informações para tomada de decisão, que em atividades correntes serve de
suporte no controle de processos e produtos, e embasa o sistema planejamento na
programação de ações futuras.
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                                    15




      O planejamento experimental para misturas foi utilizado para a obtenção da
melhor dosagem, pois se trata de uma ferramenta largamente utilizada em
pesquisas acadêmicas e até nas indústrias, principalmente quando envolve diversos
componentes na composição da mistura, cujas proporções interferem nas
propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento
experimental, o somatório de todas as proporções dos componentes tem como
resultado 100%, e atende a Equação (1) para q componentes, no qual xi representa
a proporção do i-ésimo componente da mistura, (KHURI e CORNELL, 1996):
                                  q

                             ∑x         i   = x1 + x 2 + ,..., x n = 1                  equação (1).
                                 i =1


      Logo, para misturas com três componentes, a Equação (1) corresponde a
x1+x2+x3 = 1. Essa equação equivale geometricamente, ao espaço experimental de
um triângulo eqüilátero inscrito no cubo, Figura 2.1(a). As diferentes composições
possíveis são representadas pelos pontos pertencentes ao triângulo. Os vértices
correspondem aos componentes puros e os lados às misturas binárias, enquanto os
pontos situados no interior do triângulo representam as possíveis misturas de três
componentes. A variação de uma dada propriedade com a composição da mistura
pode ser representada por uma superfície de resposta desenhada acima do
triângulo, como se mostra na Figura 2.1(b). Representando essa superfície por suas
curvas de nível seria obtido o diagrama triangular da Figura 2.1(c).

      Fazendo-se          uma               distribuição     uniformemente   espaçada   de   pontos
experimentais no espaço de fator disponível, tem-se como resultado planejamentos
em rede simplex (Gomes, 2004 e Campos, 2006). Sendo assim, se o número de
componentes na mistura é n, o espaço de fator disponível torna-se uma figura
simples com (n - 1) dimensões (por exemplo, um triângulo para n = 3, um tetraedro
para n = 4) (Montgomery, 1997).
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                               16




   Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço
  experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de
 resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de
           nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997.

      Segundo Gomes (2004) e Campos (2006), um planejamento simplex {q, m}
para q componentes (no qual m é o grau do modelo) consiste de pontos que são
definidos pelo conjunto de coordenadas, no qual as proporções de cada componente
são tomadas a m+1 valores igualmente espaçados de 0 a 1, e todas as
combinações possíveis (misturas) são formadas usando as proporções dos
componentes da Equação (2).

                                                 1 2
                                       xi = 0,    , ,...,1                         equação
                                                 m m
                                                 (2).

      Para um sistema com q = 3 componentes, o fator de espaço disponível é um
triângulo eqüilátero e as proporções de cada componente serão 0 , ½ e 1, quando m
= 2. Então o simplex {3, 2} consiste de seis pontos localizados nas arestas do
triângulo: (x1, x2, x3) = (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0 ,1), ( ½, ½ , 0 ), ( ½ ,0, ½ ), (0, ½, ½).
Os três pontos (1, 0, 0) ou x1 = 1, x2 = x3 = 0, (0, 1, 0) ou x1 = x3 = 0, x2 = 1 e (0, 0,
1) ou x1 = x2 = 0, x3 = 1 representam as misturas dos componentes puros e estão
localizados nos três vértices do triângulo. Os pontos (½, ½, 0 ), (½, 0, ½ ) e (0, ½, ½)
representam as combinações binárias ou misturas de dois componentes xi = xj = ½ ,
xk = 0, k≠i,j, e estão localizados no centro das arestas (lados) do triângulo. O
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                     17




simplex {3, 2} é mostrado na Figura 2.2 (a) e (c). Cada uma das proporções dos
componentes na mistura é um número fracionado soma das frações é igual a um.
Quando delimitados numa rede esses pontos formam um arranjo simétrico com
relação aos vértices e lados do simplex. Uma abordagem alternativa da rede simplex
é o simplex com pontos no centróide, Figura 2.2 (b). Nesse tipo de planejamento,
existirão além de 2p -1 pontos, os pontos do centróide (1/p). JURAN (1990),
questiona o fato de, nesses planejamentos, os pontos estarem localizados
majoritariamente nos limites das regiões, o que inclui apenas p - 1 componentes.
Assim, quando se deseja observar a influência real da mistura dos p componentes,
utiliza-se o planejamento simplex aumentado, e todas as combinações possíveis ( ou
misturas ) são formadas usando as proporções dos componentes da Equação 1.




      Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte:
                                   Montgomery, 1997

       Algumas propriedades atrativas do arranjo simplex {q, m} são:
           •   a rede consiste de um arranjo simétrico e uniforme dos pontos sobre o
               simplex, e assim, é dada igual segurança para cada componente do
               sistema;
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                      18




           •   o arranjo é extremamente simples para montar (determinar as
               combinações dos componentes);
           •   as estimativas dos mínimos quadrados dos coeficientes do modelo de
               regressão (superfícies de resposta) são facilmente calculadas das
               médias das observações dos pontos do delineamento.
      Uma desvantagem do arranjo simplex {q, m} acontece quando q é grande e m

≥ 2, pois o número de pontos experimentais pode se tornar excessivo.

      Frequentemente há casos em que não se explora totalmente o simplex, por
causa de certas restrições nos limites das proporções dos componentes. Restrições
nos limites inferiores de xi limitam as misturas a uma sub-região do simplex. Essa
limitação a uma sub-região também resulta na definição dos limites superiores de
alguns componentes da mistura. Um outro caso que ocorre com freqüência é
quando os limites inferiores e superiores de algumas ou de todas proporções dos
componentes são limitadas, ou seja, requer-se a presença de todos os componentes
para que se tenha um produto aceitável. Em qualquer uma dessas situações, o fato
de se ter um subconjunto do simplex, ou uma região menor de experimentação para
a análise, diminui o custo e o tempo de experimentação, bem como aumenta a
precisão das estimativas do modelo.

      Arbitrado os limites inferiores de xi forma uma sub-região do simplex original, é
comum redefinir as coordenadas dessa sub-região em termos de “pseudo”
componentes. Os pseudocomponentes são definidos como combinações das
proporções dos componentes originais e a principal razão de introduzi-los é que a
construção dos experimentos e o ajuste do modelo são mais fáceis quando feitos em
sistemas pseudocomponentes do que quando feitos em sistemas com os
componentes originais. Contudo, deve-se lembrar que pseudocomponentes são
imaginários e, deseja-se observar o efeito dos componentes originais que compõem
o sistema, deve-se também ajustar o modelo aos componentes originais ou fazer a
transformação inversa para produzir um modelo em função dos componentes
originais.

      Os L-pseudocomponentes são definidos em termos dos componentes originais
e seus limites inferiores. Em termos gerais diz-se que o sistema consiste de q
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                         19




componentes e Li ≥ 0 representa o limite inferior para o componente i, i = 1, 2, .....,

q. A condição de contorno para o limite inferior é expressa na forma geral por: 0 ≤

Li ≤ xi , para i = 1, 2, ....., q, em que qualquer ou alguns dos Li pode ser igual a zero.

Os L pseudocomponentes ( x1` ) são definidos pela subtração dos limites inferiores Li
de xi e dividindo esse valor pela diferença 1- (soma dos Li ), como:

                                            xi − Li
                                    x1` =                                   equação (3),
                                            1− L
                  q
em que, L = ∑ Li − 1 .
                 i =1




      2.4.5      Cura

      O processo de cura consiste em proporcionar aos blocos, por um período de
tempo, condições de umidade, temperatura e pressão, necessários a uma adequada
reação de hidratação do cimento. Qualquer alteração nessas condições pode refletir
diretamente nas características finais dos blocos de concreto. A escolha de um
processo de cura adequado pode ter como resultado, dentre outros fatores, redução
no consumo de cimento e no tempo necessário de cura, o que diminui o tempo para
expedição dos blocos na fábrica, TANGO (1984) apud SOUZA (2001).

      Basicamente existem três tipos de cura, que geralmente são utilizadas na
produção dos blocos de concreto:

    • cura através de autoclaves

    • cura natural ou ao ar livre

    • cura em câmara à vapor

      A cura através de autoclaves utiliza temperatura entre 150 e 205 oC e pressão
de aproximadamente 1 MPa. Este método é pouco utilizado devido aos altos custos
de implantação e consumo de energia que representa (MEDEIROS, 1993 apud
SOUZA (2001)).
Capitulo2 Resumo da Literatura                                                  20




        A cura natural é ainda bastante utilizada, principalmente em situações nas
quais as exigências de desempenho para os blocos são menores e as condições
climáticas favorecem o rápido endurecimento do concreto e por tratar-se de um
processo relativamente de baixo custo. Neste tipo de cura, recomenda-se que os
blocos permaneçam úmidos e protegidos do vento e da insolação direta, pelo menos
durante os sete primeiros dias, para evitar a evaporação excessiva de água
(MEDEIROS (1993), TANGO (1984) apud SOUZA (2001)).
        A cura à vapor é o sistema mais empregado na indústria de blocos de
concreto. Este sistema é empregado pelos produtores de blocos que buscam
melhorar componentes de desempenho do produto em curto prazo. O período de
cura à vapor é variável podendo chegar a 24 horas, MEDEIROS (1994) apud
SOUZA (2001).
Capitulo3 Metodologia                                                                21




3 MÉTODOS E MATERIAIS


      O desenvolvimento experimental dessa dissertação foi dividido em três fases:

Fase I - Coleta, beneficiamento e caracterização das matérias-primas

      Nesta fase as matérias-primas foram adquiridas ou coletadas nas fontes
geradoras ou produtoras, beneficiadas (RCD) e caracterizadas: cimento, agregados
convencionais, concreto à base de seixo rolado proveniente de RCD e EPSR .

        O agregado convencional que se refere essa pesquisa é a areia quartzítica e
o seixo miúdo, ambos explorados em leitos de rios, largamente utilizados em
Manaus para produção de artefatos pré-fabricados de concreto.



Fase II - Avaliação em laboratório do concreto com agregados alternativos

      Nesta fase foi verificado e comparado o desempenho entre a dosagem das
amostras de blocos de concreto com agregados convencionais (referência) e as
dosagens compostas de agregados alternativos, obtidas por meio de um
delineamento estatístico experimental.



Fase III - Produção e avaliação dos blocos de concreto com agregados alternativos

      Identificado o resultado mais favorável dos ensaios realizados na fase anterior,
foram moldados em escala-piloto de produção industrial blocos de concreto
utilizando agregados de RCD e EPSR, e então caracterizados com base nas normas
NBR 12118/2007 e NBR 6136/2007.



3.1    Materiais

       Os materiais utilizados na pesquisa foram:

      a) agregados de RCD (ACR)

      Provenientes de concreto fabricado com agregado de seixo rolado, os materiais
foram coletados de forma aleatória nos locais geradores, como demolições e
Capitulo3 Metodologia                                                          22




construções de edificações. Material contaminado com restos de tinta, solvente,
gesso e outros foram retirados. Posteriormente, foram ensacados, transportados ao
laboratório da Companhia Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM e transformados
em agregado correspondente ao pedrisco, conforme figura 3.1, através de britador
de mandíbula (MAROBRÁS, modelo 30x20).




                           Figura 3.1 - Agregados de RCD


b) agregados de EPSR

      O agregado proveniente de Poliestireno Expandido Reciclado (EPSR) foi
adquirido da Indústria Termotécnica da Amazônia Ltda.

      O processo de produção do agregado leve alternativo consiste em recolher o
EPS descartado nos postos de coleta seletiva e transportá-los até a usina
recicladora, onde é reprocessado o material que deve estar isento de impurezas
para evitar a contaminação da matéria-prima, passa por uma triagem com a
separação do EPS branco e o pigmentado, depois de picados, são extrudados a
140° C, resultando em tarugos rígidos de poliestireno expandido reciclado. Em
seguida, o material é triturado e granulado passando por peneira, obtendo-se assim
o agregado de EPSR, na forma de pedrisco ou areia grossa (Figura 3.2).
Capitulo3 Metodologia                                                                23




                        Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento


     c) agregados naturais

      Foram utilizados nos blocos referência seixo e areia quartzítica extraídos de rio,
e adquiridos em uma indústria de blocos de concreto de Manaus. A areia compõe o
traço de referência e as dosagens compostas com agregados alternativos.


     d) aglomerante

     O aglomerante utilizado no processo de fabricação das dosagens de concretos
(convencional e alternativo) foi o Cimento Portland Nassau CPII-Z 32, fabricado pela
Indústria Itautinga Agro Industrial S/A, localizada na cidade de Manaus, cujas
características químicas (Tabela 3.1) e físicas (Tabela 3.2) estão em conformidade
com a NBR 11.578/2004.
Capitulo3 Metodologia                                                                                24




                         Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento
                                         Análise Química                                      (%)
              Perda ao fogo                            (P.F.)                                2,46
              Dióxido de Silício                       (SiO2)                                23,84
              Óxido de alumínio                      (Al2O3)                                 6,47
              Óxido de Ferro                         (Fe2O3)                                 3,12
              Óxido de Cálcio                        (CaO)                                   58,61
              Óxido de Magnésio                      (MgO)                                   2,43
              Anidrido Sulfúrico                       (SO3)                                 2,81
              Óxido de Sódio                      (Na2O)                                     0,05
              Óxido de Pótássio                      (K2O)                                   0,26
              Equivalente Alcalino (0,658 x % K2O - %Na2O)                                   0,22
              Resíduo Insolúvel                      (R.I.)                                  6,57
              Óxido de Cálcio Livre               (CaO.l)                                    1,28
              Dióxido de Carbono                  (CO2)                                      1,79

               Valores fornecidos pelo fabricante.




                          Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento
                                                     Análise Física
               Finura # 0,075 mm (%)                                                        2,8
               Finura # 0,044 mm (%)                                                        12,8
               Blaine (cm²/g)                                                               3980
               Massa específica (g/cm²)                                                     3,05
               Água para Consistência Normal (%)                                            26
                            Expansibilidade (mm)                      Quente                 0
                                                                       Início               110
                          Tempo de Pega (minuto)
                                                                       Fim                  150
                                                                       1 Dia                13,4
                  Resistência à Compressão por Idade                  3 Dias                26,4
                                      (MPa)                           7 Dias                 -
                                                                      28 Dias                -
                              Temperatura (°C)                                  84 até 93

                 Valores fornecidos pelo fabricante.
Capitulo3 Metodologia                                                               25




3.2    Métodos

      A seguir são detalhados os procedimentos utilizados obtenção dos objetivos
propostos.


      3.2.1      Caracterização granulométrica dos agregados

      Os agregados naturais e alternativos foram caracterizados quanto à
distribuição granulométrica, através de ensaio de peneiramento (NBR 7211/2009 e
NM 248/2003). Após secagem em estufa até massa constante, pelo processo de
quarteamento, obteve-se uma amostra de 1000 g de areia, 3000 g de RCD e 500 g
de EPSR, para proceder a análise granulométrica. Utilizou-se para isso, uma
balança com precisão de 0,1 g (MARTE) e um conjunto de peneiras que compõe a
série normal, cujas malhas de aço têm aberturas de: (6.2, 4.8, 2.4, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15
e 0.075) mm, com fundo, uma tampa e um recipiente de porcelana. O peneiramento
foi realizado manualmente com movimentos horizontais e rotativos por 2,5 minutos,
conforme a NBR 7211/2009, utilizando o conjunto formado pela tampa, peneira e
fundo, individualmente, para cada abertura de malha. As partículas retidas nas
malhas foram transferidas para o recipiente de porcelana usando pincel de aço. O
procedimento foi repetido para as demais peneiras. As massas retidas nas malhas
de cada peneira foram transferidas para o recipiente de porcelana, bem como, o
material que passou pela malha de 0,075 mm, medidas e os valores foram
registrados em planilha.


      3.2.2      Módulo de finura do agregado natural e alternativo

      O módulo de finura foi obtido determinando o somatório das percentagens
retidas acumuladas em massa de agregado, em todas as peneiras da série normal e
dividindo por 100, conforme NBR NM 248/2003.
Capitulo3 Metodologia                                                                26




      3.2.3      Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia

      O teor de argila em torrões e materiais friáveis presentes na areia foi
determinado conforme A NBR 7218/87, utilizando a série normal de peneiras, de
acordo com a NBR 7211/09.
    Os agregados minerais foram secos em estufa (105 - 110)ºC até obter uma
massa constante. Em seguida o agregado miúdo foi peneirado na peneira 1,2 mm,
recolheu-se a fração retida e pesou-se (Mi), cuja massa mínima da fração da
amostra é 0,2 kg (descartando as frações que não representavam menos de 5% da
massa da amostra inicial). Em seguida o material foi espalhado na bandeja,
formando uma camada fina e, por meio de análise visual foram identificadas as
partículas com aparência de torrões de argila ou materiais friáveis. Pressionando-se
os torrões entre os dedos de modo a desfazê-los, repetiu-se o peneiramento e
determinou-se a massa do material retido na peneira 1,2 mm (Mf). O teor de argila
em torrões e materiais friáveis (Mt) da fração da amostra em porcentagem foi obtido
pela equação (1):


                                   Mi − M f
                            Mt =              x100                         equação (1),
                                     Mi

em que:

Mi = massa inicial da fração, em g
Mf = massa após repeneiramento, em g


      3.2.4      Massa unitária dos agregados natural e alternativos

      Parte das amostras utilizadas para caracterização granulométrica foi submetida
à determinação da massa unitária aparente dos agregados naturais e alternativos,
utilizando um recipiente metálico com 96 mm de comprimento, 94 mm de largura e
95 mm de altura, conforme ABNT NBR 7251/1982 e NM 45/2002.

      O processo consiste em depositar material agregado no recipiente com a
utilização de uma pá pequena, de uma altura de 12 cm de queda, com auxílio de
uma régua milimetrada, mantendo-se constante a altura até completar seu volume.
Posteriormente, rasou-se o recipiente com uma régua metálica para remover o
Capitulo3 Metodologia                                                            27




excesso. O conjunto (recipiente e material) foi pesado e os resultados registrados,
sendo o procedimento repetido por três vezes.

      A massa unitária é calculada pela equação (2):




                                     MT − M c M
                              µU =           =   ,                     equação (3),
                                       V       V
em que:
             M c = massa do recipiente (g)

             M T = massa do recipiente mais amostra (g)
              M = massa da amostra (g)
              V = volume do recipiente (cm³)
              µU = massa unitária (g/cm³)



      3.2.5      Determinação da densidade aparente

      O processo para a obtenção da melhor composição a ser utilizada foi o
planejamento experimental para misturas, cujas proporções interferem nas
propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento
experimental, tem-se como resultado planejamentos em rede simplex, cujo
somatório de todas as proporções dos três componentes é igual a 100%. Logo, para
misturas com três componentes, a equação (3) corresponde a x1+x2+x3 = 1.

      Após o ensaio de distribuição granulométrica dos agregados procedeu-se a
análise para compor uma distribuição, de modo a obter o melhor empacotamento na
mistura para fabricação dos blocos pelo processo de vibro-prensagem.

      As composições foram pré-definidas por meio de delineamento estatístico
(Tabela 3.3), baseado na dosagem de agregados da amostra de referência (3 partes
de areia para 2 partes de seixo fino) em estado seco. O processo consiste em definir
quantitativamente as frações de Areia Natural (Anat), Agregado de ACR (ARCD) e
Agregado de EPSR (AEPSR)das dosagens em massa e volume, para um volume total
de 100 ml das composições.
Capitulo3 Metodologia                                                                   28




    Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente
                        DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL)

                 VALORES           Anat   ARCD     AEPSR      PROPORÇÃO DE AREIA PARA
                  MAX(%V)           67     50,5      50,5      AGREGADO ALTERNATIVO

                  MIN(%V)           33     16,5      16,5
                AMOSTRAS           Anat   ARCD     AEPSR     Areia      ARCD+AEPSR
                        1          67,0    16,5      16,5     2,0           1,0
                        2          33,0    50,5      16,5     1,0           2,0
                        3          33,0    16,5      50,5     1,0           2,0
                        4          44,3    39,2      16,5     1,0           1,3
                        5          44,3    16,5      39,2     1,0           1,3
                        6          33,0    27,8      39,2     1,0           2,0
                        7          55,7    27,8      16,5     1,3           1,0
                        8          55,7    16,5      27,8     1,3           1,0
                        9          33,0    39,2      27,8     1,0           2,0
                        10         44,3    27,8      27,8     1,0           1,3
                        11         55,6    22,2      22,2     1,3           1,0
                        12         38,6    39,2      22,2     1,0           1,6
                        13         38,6    22,2      39,2     1,0           1,6
                        14         44,3    27,8      27,8     1,0           1,3
                        15         55,6    22,2      22,2     1,3           1,0
                        16          50     25        25       1,0           1,0



      Após ter sido medidas em balança de precisão as massas dos componentes
foram colocados em sacos plásticos transparentes identificados com o número da
respectiva amostra e procedeu-se a mistura dos compostos com a movimentação
manual do saco até uma condição de distribuição visual satisfatória. O procedimento
foi repetido para todas as dosagens estabelecidas. Posteriormente, utilizou-se uma
proveta com capacidade para 250 mL e graduação de 2 mL, colocando esse volume
aparente de mistura com a massa correspondente de material e registrou-se os
volumes iniciais. Em seguida a proveta foi instalada em um suporte com liberdade de
movimento vertical com uma altura de queda de 2,5 cm, da qual as composições
foram submetidas a quedas livres com 50 impactos de encontro à base do suporte
em intervalos de 2 segundos. Um movimento giratório foi estabelecido para que
fosse assegurado o nivelamento da superfície, de modo a conferir as composições
um adensamento e consequente redução dos vazios no interior do recipiente.
Concluída a operação, registrou-se a leitura final do volume obtido para cada
mistura. Na Figura 3.3 é mostrado o arranjo experimental para o ensaio de
densidade aparente.
Capitulo3 Metodologia                                                            29




            a)                         b)                        c)

 Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas:

             a) Proveta contendo areia, ACR e EPSR antes de misturar; b) Mistura
                 disposta no suporte para adensamento; c) Após adensamento.


      3.2.6      Dosagem do concreto

      Com o objetivo de aprimorar a escolha das dosagens (que resultem em maior
compacidade), além de reduzir custos de materiais e número de experimentos em
laboratório foi realizado um delineamento estatístico de dosagem. Adotou-se como
traço referência um traço utilizado por uma indústria, parceira a esse projeto, para
produção de blocos de concreto. Inicialmente 16 composições foram analisadas
quanto ao volume aparente. Os sete resultados mais favoráveis para uma melhor
compacidade foram caracterizados em laboratório para verificação da resistência
mecânica à compressão e absorção de água aos sete dias.
Capitulo3 Metodologia                                                                     30




                         Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes.
              DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL)
                                                                     PROPORÇÃO DE AREIA
  VALORES                                         Anat ARCD AEPSR
                                                                       PARA AGREGADO
    MÁX.         PSEUDOCOMPONENTES                 67  50,5  50,5       ALTERNATIVO
     MÍN.                                          33  16,5  16,5
AMOSTRAS          Anat       ARCD      AEPSR      Anat ARCD AEPSR   Areia   ARCD+AEPSR
      1                1           0          0   67,0 16,5  16,5    2,0         1
      2                0           1          0   33,0 50,5  16,5    1,0        2,0
      3                0           0          1   33,0 16,5  50,5    1,0        2,0
      4         0,333333    0,666667   0,000000   44,3 39,2  16,5    1,0        1,3
      5         0,333333    0,000000   0,666667   44,3 16,5  39,2    1,0        1,3
      6         0,000000    0,333333   0,666667   33,0 27,8  39,2    1,0        2,0
      7         0,666667    0,333333   0,000000   55,7 27,8  16,5    1,3        1,0
      8         0,666667    0,000000   0,333333   55,7 16,5  27,8    1,3        1,0
      9         0,000000    0,666667   0,333333   33,0 39,2  27,8    1,0        2,0
      10        0,333333    0,333333   0,333333   44,3 27,8  27,8    1,0        1,3
      11        0,666667    0,166667   0,166667   55,6 22,2  22,2    1,3        1,0
      12        0,166667    0,666667   0,166667   38,6 39,2  22,2    1,0        1,6
      13        0,166667    0,166667   0,666667   38,6 22,2  39,2    1,0        1,6
      14        0,333333    0,333333   0,333333   44,3 27,8  27,8    1,0        1,3
      15        0,666667    0,166667   0,166667   55,6 22,2  22,2    1,3        1,0
      16        0,500000    0,250000   0,250000   50   25    25       1          1



      3.2.7      Concreto com ACR e EPSR

      Com base em um concreto de referência utilizado industrialmente na produção
de blocos pela indústria TAM Tubos da Amazônia Ltda, variou-se a quantidade de
agregado, procurando manter o fator água/cimento próximo a 0,5 e, também, a
proporção de aditivo compatibilizador entre os agregados considerando uma relação
entre aditivo/água igual a 0,5.
      As composições em volume percentual das proporções dos quantitativos dos
componentes da mistura cimento, água, aditivo, e agregados, expresso em litros,
para compor as dosagens ensaiadas em laboratório foram definidos com base na
nova modelagem, conforme Tabela 3.4.
Capitulo3 Metodologia                                                                            31




      Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório
       Material         ARef     A1         A7     A4     A10     A5    A8    ANova ANova
       cimento           2           2       2      2       2      2     2         2       2
         Água            1       0,66 0,66 0,66           0,66   0,66 0,66        0,66    0,66
        Aditivo          -       0,34 0,34 0,34           0,34   0,34 0,34        0,34    0,34
         Seixo           4           -       -      -       -      -      -        -        -
         Areia           6       6,70 5,57 4,43           4,43   4,43 5,57        5,20    5,20
      RCDACR             -       1,65 2,78 3,92           2,78   1,65 1,65        2,40    2,40
        EPSR             -       1,65 1,65 1,65           2,78   3,92 2,75        2,40    2,40


      Na busca de uma composição mais adequada foi selecionada sete amostras,
buscando uma nova modelagem para mistura e definida uma melhor composição ,
conforme Tabela 3.5.

      Então os agregados alternativos estão substituindo totalmente o agregado
graúdo natural.


                 Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados
                                                         Composição em ml
       Nova modelagem das misturas                       Max. 67   39,2    39,2
                                                         Min 44,3  16,5    16,5           ACR+
           Amostra           Anat        ACR     EPSR    Anat      ACR EPSR       Areia   EPSR
              1                1           0       0        67     16,5   16,5      2       1
              7               0,5         0,5      0       55,7    27,8   16,5     1,3      1
              4                0           1       0       44,3    39,2   16,5      1      1,3
             10                0          0,5     0,5      44,3    27,8   27,8      1      1,3
              5                0           0       1       44,3    16,5   39,2      1      1,3
              8               0,5          0      0,5      55,7    16,5   27,8     1,3      1
            Nova             0,334       0,333   0,333      52      24     24      1,1      1


        Para a produção dos concretos alternativos procedeu-se a limpeza dos
moldes e da betoneira, removendo com água todo resíduo de material aderido. Os
materiais foram medidos, conforme o estabelecido em delineamento experimental
para a escolha dos traços.
      Os concretos foram preparados em betoneira estacionária com eixo vertical,
acionada por motor elétrico com capacidade de 120 litros (marca Zannoni, modelo
121, produzida pela Metalúrgica Zannoni Ltda).
Capitulo3 Metodologia                                                                     32




      Foram adicionados na betoneira na seguinte ordem: cerca de 70% de água
com a proporção de aditivo compatibilizador para os materiais (Bianco, marca
Vedalit produzido por: OTTO Baumgart), o agregado de ACR e foi acionado a
betoneira, em seguida a areia, o agregado de EPSR e o cimento. Após 30 segundos
foi adicionado o restante da água. O processo de mistura permaneceu por quatro
minutos e foi lançado nos moldes em três camadas compactadas num total de sete
amostras por dosagem.
      Para análise foram moldados sete CP’s cilíndricos de (10 x 20) cm para cada
composição, repetindo a composição C7 para verificação quanto à repetitividade. As
amostras foram curadas em laboratório da mesma forma que na indústria.



      3.2.8      Cura das amostras

      A cura dos blocos das amostras de todas as composições ocorreu pelo
processo convencional, ou seja, ao ar livre protegido do vento e chuva nas primeiras
24 horas no galpão da fábrica, posteriormente, foram conduzidas ao pátio externo
coberto para a conclusão do processo. A utilização do processo de cura ao ar livre
ocorre     devido       às   condições   climáticas   da   região   (umidade    do   ar   de
aproximadamente 80%) e por ser o meio mais utilizado nas indústrias de produção
de blocos na Cidade de Manaus, inclusive da empresa TAM.



      3.2.9      Resistência     mecânica     à   compressão dos       CP      obtidos    em
                 laboratório

      Os corpos-de-prova foram capeados com enxofre para garantir o paralelismo
das faces.
    As amostras curadas tiveram a resistência mecânica à compressão avaliada aos
7 dias em uma máquina universal de ensaios de acionamento manual (marca
PAVITESTE, modelo C 3001 – 485, fabricada por CONTENCO Ind. e Com. Ltda.)
com capacidade máxima de carga 1.154,83 toneladas para concreto                  e de 1,96
toneladas para argamassa, com velocidade de 0,1 a 1000 mm/min, com aferição em
junho/2009, conforme Figura 3.4.
Capitulo3 Metodologia                                                             33




    Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência
                             mecânica à compressão

      Os resultados apresentados na Tabela 4.9 mostram que os valores obtidos
superam o exigido pela NBR 6136 / 2007, cujo valor mínimo de resistência de
concreto para blocos de vedação é 2,5 MPa.       Na Figura 4.8 os resultados são
apresentados na forma de uma superfície de resposta, na qual as curvas de nível
indicam tendências de aumento ou diminuição dos valores de RMC. O valor de R2
dessa figura indica que a superfície está extremamente bem ajustada aos valores de
densidade aparente.


      3.2.10 Absorção de água

       As amostras foram avaliadas quanto ao teor de absorção de água após 7 dias
de cura conforme a NBR 9779 /2005.
Capitulo3 Metodologia                                                         34




3.3    Produção de Blocos em Lote-Piloto

       Após análise dos resultados e definida a melhor composição, em termos de
resistência mecânica à compressão e absorção de água, foi produzida em escala
industrial um lote-piloto de blocos de vedação, separando sete amostras para
avaliação. Simultaneamente foram retiradas amostra de blocos referência para fins
de comparação. Todos foram avaliados quanto a resistência mecânica à
compressão e absorção de água. Esse teste industrial ocorreu nas instalações da
indústria TAM - Tubos da Amazônia Ltda.
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                             35




4 RESULTADOS E DISCUSSÕES


      Os resultados estão dispostos na seqüência de um cumprimento das fases
1, 2 e 3 descritos na metodologia. Assim os resultados de caracterização estão
dispostos nos itens 4.1 a 4.4. No item 4.5 estão apresentados os resultados de
densidade aparente dos materiais que, em conjunto, darão origem ao concreto
proposto cujo resultado está disposto no item 4.6.

      Depois de moldado e curado os CP’s foram realizados os ensaios com o
concreto endurecido, analisando a resistência mecânica à compressão no item
4.7 e o ensaio de absorção de água no item 4.8.

      Diante dos resultados, foram moldados blocos nas dimensões comerciais
com o referido concreto, os quais foram submetidos ao teste de resistência
mecânica a compressão e análise que está disposta no item 4.9.



4.1    Distribuição Granulométrica dos Agregados

      Os resultados da distribuição granulométrica dos agregados estão dispostos
nas Tabelas 4.1 a 4.4, com a respectiva representação gráfica nas Figuras 4.1 a
4.4 e análise dos resultados.


a) Agregado de ACR
      Na análise granulométrica, verificou-se que a quantidade retida na peneira
4,8 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4, também as quantidades
de massa retida na peneira 2,4 mm e 1,2 mm estão um pouco acima do proposto
pela EB-4, contudo a partir da peneira 0,6 mm a 0,15 o material atende aos limites
da EB-4, conforme Tabela 4.1.
      Apesar de o material pulverulento influenciar no consumo de água na
mistura e ainda causar fissuração, a quantidade de material pulverulento na
amostra está muito abaixo do que estabelece a EB-4, como é visto na Figura 4.1
e na Tabela 4.1.
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                                                             36




         Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g)
         PENEIRA                                                                               EB-4
                                            MASSA
             Abertura                        (g)               (%)         (%)
    Nº       (mm)                                             retido    acumulado    Ótima        Utilizável
         4                            4,8 1084,40             36,15        36,15      3–5             0–3
         8                            2,4 59 3,24             19,76        55,91     29 – 43      13 – 29
      16                              1,2       335,10        11,17        67,09     49 – 64      23 – 49
      30                              0,6       294,62        9,82         76,91     68 – 83      42 – 58
      60                              0,3       447,23        14,91        91,82     83 – 94      73 – 83
    100                              0,15       189,55        6,32         98,14     93 – 98      83 – 93
    200                        0,075            44,93         1,50                   < 375            < 590
         Mat.
   Pulverulento:EB-4                            10,88         0,36
             Soma                           2999,95           99,99       426,02
                                            Módulo de finura               4,26


      Neste gráfico está representado o percentual retido por peneira, destacando
uma elevada massa retida na peneira com abertura de 4,8 mm e uma pequena
quantidade de massa de material pulverulento.



                                                       % RETIDO X PENEIRA
                                                              ACR

                                     40
                                     35
                  Massa retida (%)




                                     30
                                     25
                                     20
                                     15                                                  Massa retida
                                     10
                                      5
                                      0
                                          4,8    2,4    1,2   0,6    0,3 0,15 0,08
                                                Abertura da peneira (mm)


              Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR

b) agregado de EPSR
      Da análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a quantidade retida
na peneira 4,8 mm e 2,4 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4,
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                                      37




contudo a partir da peneira 1,2 mm a 0,075 mm seus valores estão muito abaixo
sugerido pelo limite da EB-4, conforme Tabela 4.2.


          Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g)
         PENEIRA                          (%)        (%)                EB-4
                              PESO(g)
    Nº     ABERT mm                      retido   acumulado   Ótima        Utilizável
    4            4,8           183,94    36,79      36,79      3-5             0–3
    8            2,4           164,37    32,87      69,66     29 - 43       13 - 29
    16           1,2            44,72    8,94       78,60     49 - 64       23 - 49
    30           0,6            44,20    8,84       87,44     68 - 83       42 - 58
    60           0,3            40,25    8,05       95,49     83 - 94       73 - 83
   100          0,15            17,51    3,50       98,99     93 - 98       83 - 93
   200          0,075            4,72    0,94        ----     < 375            < 590
   Mat. Pulverulento:
         EB-4                    0,26    0,05        ----
           Soma                499,97    99,98      467
                               Módulo de finura     4,67



        O resíduo pulverulento é insignificante apesar do material não interferir no
consumo de água na mistura por ser de natureza polimérica. No gráfico da Figura
4.2. está representado o percentual retido por peneira, destacando uma elevada
massa retida nas peneiras 4,8 mm e 2,4 mm, nas peneiras de número 16 a 60 os
valores apresentam uniformidade e uma pequena quantidade de massa de
material na peneira nº 100.
        Este material apresenta a distribuição de massa retida acumulada muito
próxima a do ACR.
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                                                                 38




                                                        % RETIDO X PENEIRA
                                                             EPSR

                                      40
                                      35


                   Massa retida (%)
                                      30
                                      25
                                      20
                                      15                                                 Massa retida
                                      10
                                       5
                                       0
                                           4,8    2,4    1,2   0,6   0,3 0,15 0,08
                                                 Abertura da peneira (mm)


                               Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR

c) Areia natural
      Na referida análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a massa
retida começa a partir da peneira 2,4 mm, verifica-se que a quantidade retida nas
peneiras 2,4 mm e 0,3 mm está inferior ao limite ótimo definido pela EB-4,
Enquanto que a peneira 0,15 mm apresenta valor em conformidade com
estabelecido pela EB-4, conforme tabela 4.3.


              Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g)
        PENEIRA                                                %             %                 EB-4
                                             PESO(g)
    Nº   ABERT mm                                            retido      acumulado   Ótima            Utilizável
    4           4,8                                  -          -             -       3-5               0–3
    8           2,4                                7,80       0,78          0,78     29 - 43          13 – 29
   16           1,2                               40,60       4,06          4,84     49 - 64          23 – 49
   30           0,6                              143,50      14,35         19,19     68 - 83          42 – 58
   60           0,3                              425,60      42,56         61,75     83 - 94          73 – 83
   100         0,15                              354,60      35,46         97,21     93 - 98          83 – 93
  < 100       < 0,15                              27,70       2,77            -       < 375            < 590
  Mat. Pulverulento:EB-4                           0,2        0,02
          Soma                                   999,80      99,98         183,77
                                                  Módulo de finura          1,83
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                                                                   39




                                                          AREIA NATURAL

                                               50




                            Massa retida (%)
                                               40
                                               30
                                               20
                                               10
                                                0
                                                    2,4   1,2       0,6   0,3   0,15   < 0,15
                                                          Abertura da peneira (mm)



                Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural

        A figura 4.3 mostra as quantidades retidas por peneira da areia natural
coletada de leito de rio.



d) Seixo fino
        Para a distribuição granulométrica, verifica-se que a maior quantidade de
massa retida está entre as peneira 2,4 mm a 0,3 mm, entretanto o percentual
acumulado entre as peneiras 4,8 mm e 1,2 mm está inferior ao limite ótimo
definido pela EB-4. Enquanto as peneiras 0,6 mm a 0,15 mm apresentam valores
que atendem ao estabelecido pela EB-4, conforme Tabela 4.4.


                Tabela 4.4 - Análise Granulométrica do seixo fino (3000g)

         PENEIRA                               PESO(g)       (%)             (%)                      EB-4
   Nº     ABERT mm                                          retido        acumulado         Ótima       Utilizável
    4           4,8                            91,16        3,04            3,04                3-5          0-3
    8           2,4                            537,02      17,90           20,94           29 - 43       13 - 29
   16           1,2                            513,60      17,12           38,06           49 - 64       23 - 49
   30           0,6                        1386,93         46,23           84,29           68 - 83       42 - 58
   60           0,3                            398,82      13,29           97,58           83 - 94       73 - 83
  100           0,15                           55,88        1,86           99,44           93 - 98       83 - 93
  200          0,075                           16,58        0,55                            < 375        < 590
   Mat. Pulverulento:
         EB-4                                   0,01            -
          Soma                             2999,99         99,99           343,35
                                               Módulo de finura             3,43
Capítulo 4 Resultados e Discussões                                                                                          40




                                                                         SEIXO FINO

                                                       50



                                    Massa retida (%)
                                                       40
                                                       30
                                                       20
                                                       10
                                                       0
                                                            4,8    2,4    1,2       0,6   0,3        0,15 0,075
                                                                    Abertura da peneira (mm)


                 Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino.

      A Figura 4.5 apresenta as curvas representativas dos agregados utilizados
para o desenvolvimento deste trabalho, nas quais se pode observar a distribuição
granulométrica de cada material.



                                    50

                                    40
                 Massa retida (%)




                                                                                                            ACR
                                    30                                                                      EPSR
                                    20                                                                      AREIA NATURAL
                                                                                                            SEIXO FINO
                                    10

                                      0
                                       0,01                       0,1           1               10
                                                            Abertura da Peneira (mm)


         Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados


4.2    Módulo de Finura

      O mesmo procedimento para obtenção do módulo de finura foi adotado para
cada agregado. A partir da análise granulométrica, ou seja, foi determinado o
valor total da massa retirada acumulada em percentagem e dividiu-se por 100, os
resultados encontram-se na Tabela 4.5.
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  • 1. PR UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ CAMPUS DE CURITIBA GERÊNCIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA E DE MATERIAIS - PPGEM RAIMUNDO NONATO BELO SOARES RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA A REGIÃO AMAZÔNICA - APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA MANAUS-AM FEVEREIRO - 2010
  • 2. RAIMUNDO NONATO BELO SOARES RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA A REGIÃO AMAZÔNICA - APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia, do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de Concentração em Engenharia de Materiais, do Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação, do Campus de Curitiba, da UTFPR. Orientador: Prof. José Alberto Cerri, Dr. Co-orientadora: Prof. Márcia S. de Araújo, PhD MANAUS-AM FEVEREIRO - 2010
  • 3. TERMO DE APROVAÇÃO RAIMUNDO NONATO BELO SOARERESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA A REGIÃO AMAZÔNICA – APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia, área de concentração em engenharia de materiais, e aprovada em sua forma final pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais. _________________________________ Profº. Giuseppe Pintaúde, Dr Coordenador de PPGEM Banca Examinadora ______________________________ ______________________________ Profº. José Alberto Cerri, Dr. Profª. Márcia Silva de Araújo, PhD (UFTPR) (UFTPR) ____________________________________ Profº. Raimundo Pereira de Vasconcelos, Dr (UFAM) Manaus (AM), 17 de Fevereiro de 2010
  • 4. iv À minha filha Ana Carolina, razão maior de minhas buscas e conquistas.
  • 5. v AGRADECIMENTOS A Deus por tudo! Aos meus pais “in memoriam” Gilberto Soares Pereira e Agostinha Belo Soares, meu respeito, gratidão e amor! A minha família pelo amor e apoio incondicional! À CAPES e SUFRAMA por financiar o Programa MINTER/Manaus. À FAPEAM pelo apoio a pesquisa e por financiar este trabalho. Um especial agradecimento ao Professor Dr. José Alberto Cerri, meu orientador e a Professora PhD Márcia Silva Araújo, minha co-orientadora, cujas contribuições com empenho e dedicação foram determinantes para a realização e o êxito deste trabalho! Aos meus colegas alunos do MINTER pelos exemplos pró-ativos, compartilhamento de conhecimentos e incentivos no decorrer do curso! À UTFPR e ao IFAM, em nome dos idealizadores e implementadores do MINTER/Manaus. À UTFPR, pela acolhida e disponibilidade da estrutura dos laboratórios. Aos Coordenadores locais do MINTER, Professor Dr. Vicente e Professor Dr. Pinheiro, e aos Coordenadores do Programa MINTER da UTFPR, Professor Dr. Paulo Beltrão e Professor Dr. Giuseppe Pintaúde, por aceitar esse desafio, superando-o com dedicação, competência e serenidade. A todos os Professores do Programa MINTER/Manaus por contribuírem com seus valorosos conhecimentos, pelo esforço pessoal dispensado e pela amizade. Aos colegas de instituição Zezinho, Ana Maria, Marcela e Maíra pela colaboração e amizade. A Termotécnica da Amazônia S/A, na pessoa da Sra. Lucilene, responsável pelo setor de reciclagem, pelo atendimento cordial e apoio a esse trabalho. À TAM Tubos da Amazônia Ltda, na pessoa do Gerente de Produção Sr. Joaquim e do Encarregado de Produção Sr. Antônio, pelo apoio irrestrito e colaboração para a fabricação dos blocos objeto desse trabalho e concessão dos blocos que foram analisados como referência. À CPRM, na pessoa do Sr. César pela cessão do britador e Sr Vianei pelo seu trabalho.
  • 7. vii SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010. RESUMO No estado do Amazonas a questão do gerenciamento dos Resíduos de Construção e Demolição (RCD) merece atenção e soluções que sejam sustentáveis dos pontos de vista ambiental, econômico e social. O RCD gerado, bem como o Poliestireno Expandido (EPS), ainda são descartados ou conduzidos às lixeiras com os agravantes da inexistência de um projeto de gestão, visto haverem problemas com inundações, poluição dos mananciais e, significativa ocupação nos lixões controlados pelo poder público, dentre outros. Outro aspecto relevante refere-se ao uso, pela construção civil, de agregados como o seixo rolado e granito, o primeiro extraído de rios e transportado em balsas percorrendo distâncias superiores a 700 km e o segundo explorado a distâncias superiores a 150 km da cidade de Manaus, causando alto impacto ambiental e elevado custo de logística. Neste contexto, o objetivo desse trabalho foi estudar a viabilidade técnica da produção de concreto alternativo utilizando RCD e EPSR(Poliestireno Expandido Reciclado) obtido após processo de extrusão e moagem na forma de agregado graúdo ou miúdo. Os RCDs (de concreto) selecionados em obras e britados, bem como, o EPSR foram analisados granulometricamente com a finalidade de serem incorporados à concretos aplicados a fabricação de blocos de alvenaria. Os blocos produzidos foram analisados quanto a resistência mecânica e também quanto à absorção de água. O EPSR possui baixa densidade e contribui para a obtenção de blocos mais leves. Palavras-chave: RCD, EPSR, Blocos de Concreto.
  • 8. viii SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010. ABSTRACT In the Amazon State, the issue of management concerning construction and demolition waste (C&D) deserves attention and solutions that are sustainable from environmental, economical and social standpoints. The RCD produced as well as the expanded polystyrene (EPS), are still discharged in inappropriate places or taken to the dumpsters with the worsening provided by the lack of a management project such as: floods pollution of the water resources (rivers lakes and others) and significant space occupation in the landfills controlled by the city council, among others. Another aspect, related with the civil engineering sector, refers to the usage of components like the pebbles and granite, the first one extracted from rivers and transported by ferries within distances over 700 km and the second one explored within distances over 150 km from Manaus City, causing high environmental impact and high logistics cost. The goal of this research was to study the technical feasibility of producing alternative concrete using RCD and post-consumpting EPS extruded and crushed to transform it in aggregate. The RCDs (of concrete) selected in construction sites and crushed, as well as the EPSR (expanded polystyrene recycled) were analyzed in its granulometric distribution to be used as aggregate on the concrete composition features to obtain wall blocks. The produced blocks were analyzed mechanically and also regarding the water absorption level. The EPSR has low density and contributing to the production of lighter blocks. Keywords: C&D, EPS, Concrete Blocks.
  • 9. ix SUMÁRIO RESUMO................................................................................................................... vii ABSTRACT ...............................................................................................................viii LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. xi LISTA DE TABELAS ................................................................................................. xii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ....................................................................xiii LISTA DE SÍMBOLOS.............................................................................................. xiv 1 INTRODUÇÃO......................................................................................................1 1.1 Contextualização ..........................................................................................................................2 1.2 Objetivo Geral...............................................................................................................................7 1.2.1 Objetivos específicos............................................................................................................7 1.3 Motivação .....................................................................................................................................7 2 REVISÃO DA LITERATURA.................................................................................9 2.1 Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição ..................................................................9 2.2 Resíduo de Construção e Demolição (RCD) ...............................................................................9 2.3 Agregados de RCD para uso na Construção Civil.....................................................................10 2.3.1 Blocos de concreto produzidos com entulho .....................................................................11 2.3.2 As propriedades dos agregados reciclados de RCD .........................................................12 2.3.3 Blocos de concreto .............................................................................................................12 2.4 Concreto Leve ............................................................................................................................13 2.4.1 Aditivos ...............................................................................................................................13 2.4.2 Agregados utilizados em concreto leve..............................................................................14 2.4.3 Dosagem de concreto leve.................................................................................................14 2.4.4 Delineamento experimental de misturas ............................................................................14 2.4.5 Cura ....................................................................................................................................19 3 MÉTODOS E MATERIAIS ..................................................................................21 3.1 Materiais .....................................................................................................................................21 3.2 Métodos ......................................................................................................................................25 3.2.1 Caracterização granulométrica dos agregados .................................................................25 3.2.2 Módulo de finura do agregado natural e alternativo...........................................................25 3.2.3 Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia......................................................26 3.2.4 Massa unitária dos agregados natural e alternativos.........................................................26 3.2.5 Determinação da densidade aparente ...............................................................................27 3.2.6 Dosagem do concreto ........................................................................................................29
  • 10. x 3.2.7 Concreto com ACR e EPSR...............................................................................................30 3.2.8 Cura das amostras .............................................................................................................32 3.2.9 Resistência mecânica à compressão dos CP obtidos em laboratório ...............................32 3.2.10 Absorção de água ..............................................................................................................33 3.3 Produção de Blocos em Lote-Piloto ...........................................................................................34 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................35 4.1 Distribuição Granulométrica dos Agregados..............................................................................35 4.2 Módulo de Finura........................................................................................................................40 4.3 Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis na Areia...........................................................41 4.4 Massa Unitária dos Agregados Natural e Alternativos...............................................................41 4.5 Determinação da Densidade Aparente ......................................................................................43 4.6 Resistência Mecânica à Compressão (RMC) obtida em Laboratório ........................................46 4.7 Ensaio de Absorção de Água.....................................................................................................49 4.8 Produção de Blocos em Escala-Piloto .......................................................................................51 5 CONCLUSÃO .....................................................................................................54 6 REFERÊNCIAS ..................................................................................................56
  • 11. xi LISTA DE FIGURAS Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima ..............................2 Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009).6 Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997. ................................16 Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte: Montgomery, 1997 ....................................................................................................17 Figura 3.1 - Agregados de RCD ................................................................................22 Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento...............................................23 Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas: ..................................................................................................................................29 Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência mecânica à compressão ...........................................................................................33 Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR ................................36 Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR ...................................................38 Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural .......................................39 Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino. ..........................................40 Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados.......................40 Figura 4.6 - Valores de densidade aparente utilizando EPSR, RCD e Areia natural.45 Figura 4.7 - Superfície de resposta para densidade aparente...................................45 Figura 4.8 - Gráfico de Pareto para densidade aparente ..........................................46 Figura 4.8 - Superfície de resposta para os valores de RMC....................................48 Figura 4.9 - Gráfico de Pareto indicando relevância dos componentes em RMC .....48 Figura 4.10 - Superfície de resposta para absorção de água....................................50 Figura 4.11 - Gráfico de Pareto para absorção de água ...........................................51 Figura 4.12 – Bloco confeccionado com mistura dos agregados: areia natural, RCD e EPSR. .......................................................................................................................53
  • 12. xii LISTA DE TABELAS Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento ......................................................24 Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento ........................................................24 Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente .....28 Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes............................................................30 Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório..........31 Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados ...................................31 Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g) ..................36 Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g) .........................37 Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g) ..................................38 Tabela 4.5 – Valores do módulo de finura dos agregados utilizados ........................41 Tabela 4.6 - Massa aparente da areia.......................................................................42 Tabela 4.7 - Massa aparente do ACR .......................................................................42 Tabela 4.8 - Massa aparente do EPSR.....................................................................42 Tabela 4.9 - Massa aparente do seixo fino ...............................................................43 Tabela 4.10 - Valores de densidade aparente da mistura.........................................44 Tabela 4.11 - Resultado de resistência a compressão, média e desvio padrão.......47 Tabela 4.12 - Resultado da absorção de água..........................................................49 Tabela 4.13 - Resultados comparativos de RMC entre a composição 4 e a referência 52 Tabela 4.14 - Resultados comparativos de AA entre a composição 4 ......................52
  • 13. xiii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas ABRAPEX - Associação Brasileira do Poliestireno Expandido CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais EPSR - Poliestireno Expandido Reciclado EPS - Poliestireno Expandido EB - Ensaio Brasileiro IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística NBR - Normas Brasileiras PS - Poliestireno RCD - Resíduos de Construção e Demolição RMC - Resistência Mecânica à Compressão AA - Absorção de Água ACR - Agregado de Concreto Reciclado
  • 14. xiv LISTA DE SÍMBOLOS km - Unidade de comprimento (quilômetro) m³ - Unidade de volume (metro cúbico) °C - Unidade de temperatura (graus Celsius) km² - Unidade de área (quilômetro quadrado) Cm - Unidade de comprimento (centímetro) kg/m³ - Medida de densidade (quilograma por metro cúbico) % - Porcentagem ∑ - Somatório ≠ - Diferente ≥ - Maior ou igual ≤ - Menor ou igual MPa - Unidade de carga ( Megapascal) G - Unidade de Medida de Massa (grama) Mf - Materiais friáveis µU - Massa unitária mL - Unidade de capacidade (mililitro) Mm - Unidade de medida (milímetro) g/cm³ - Unidade de densidade (grama por centímetro cúbico)
  • 15. Capítulo 1 Introdução 1 1 INTRODUÇÃO Essa dissertação está estruturada em cinco capítulos. Inicialmente, o capítulo 1 contextualiza os problemas causados por resíduos urbanos como o entulho da construção civil e o Polietileno Expandido (EPS), popularmente conhecido como isopor, os quais constituem um sério problema econômico e ambiental da região amazônica. Além disso, a exploração do seixo rolado dos leitos dos rios e transporte em balsas com distâncias superiores a 700 km, bem como, o transporte rodoviário de agregados graníticos em distâncias superiores a 150 km de Manaus, apresentam alto impacto ambiental. No capítulo 1 também é apresentado o objetivo e a justificativa do trabalho. No capítulo 2 é apresentada uma a revisão da bibliografia, que aborda desde a problemática dos resíduos de construção e demolição, passando pela produção de agregados a partir do RCD, inclusive as normatizações pertinentes e, por último, a apresentação das características do concreto leve, dos tipos de agregados utilizados e ainda o processo para obtenção de produtos à base de concreto leve. No capítulo 3 são apresentados os métodos da pesquisa para execução da dissertação, desde a produção e caracterização dos agregados, a obtenção e caracterização dos corpos-de-prova em laboratório e, a produção e caracterização de blocos para alvenaria em escala-piloto. No capítulo 4 os resultados são analisados e discutidos por tipo de ensaios e, finalmente, são correlacionados os resultados entre si para apresentar uma discussão geral sobre o projeto. O capítulo 5 destaca as principais conclusões da dissertação e faz recomendações para trabalhos futuros.
  • 16. Capítulo 1 Introdução 2 1.1 Contextualização Manaus, capital do Estado do Amazonas (figura 1.1), com aproximadamente 2.000.000 de habitantes, localizada à margem esquerda da foz do Rio Negro e na confluência com o Rio Solimões, cujo encontro dos dois rios forma o Rio Amazonas. Trata-se de uma cidade entrecortada por quatro igarapés principais e seus afluentes, dois localizados no interior da área urbana, formados pelas bacias do Igarapé dos Educandos e do Igarapé do São Raimundo, e dois localizados nos extremos periféricos denominados bacia do Igarapé do Tarumã, a montante da cidade e bacia do Igarapé do Puraquequara a jusante da cidade de Manaus. Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima As principais jazidas de rocha do tipo arenito e de extração de areia localizam-se na região do entorno da cidade nas áreas de abrangência das bacias hidrográficas dos igarapés.
  • 17. Capítulo 1 Introdução 3 Até meados da década de 80 a exploração desordenada de pedreiras e areais, comprometeu de maneira irreversível parte dos mananciais, seja com a destruição das matas ciliares, com a extração de rochas afloradas as margens e nascentes dos igarapés, seja com o assoreamento dos leitos dos igarapés devido ao carreamento dos materiais sólidos provenientes das áreas de clareiras das estradas vicinais e de extração de areia quando na ocorrência de chuvas de alta intensidade, comuns na região. As restrições impostas pelos órgãos ambientais, estadual e municipal, praticamente inviabilizaram a extração de arenito na região de Manaus e regulamentou a extração de areia. Tais medidas, além da baixa qualidade do agregado de arenito, por tratar-se de uma rocha em formação, provocaram a intensificação da extração de seixo rolado dos leitos dos rios, com ênfase para o Rio Novo Aripuanã, e a sua utilização como agregadograúdo. O transporte realizado por balsas, nesse rio, ocorre num período de 10 dias (ida/volta), já no Rio Japurá, afluente do Rio Solimões, o transporte em balsa em um período de 16 dias (ida/volta). O transporte através de balsas fica restrito ou comprometido no período de vazante máxima dos rios, fato este que ocorre no período de outubro a dezembro. Nesse período há riscos a navegabilidade e influência diretamente no abastecimento de seixo rolado para a Praça de Manaus, cujo volume aproximado atualmente é de 70.000 m³/mês, (informação dos fornecedores de seixo em portos de Manaus). Outra região de extração de seixo e areia localiza-se no município de Novo Ayrão no médio Rio Negro, mas trata-se de seixo com faixa granulametrica tendendo a um agregado miúdo, equivalente ao pedrisco, cujo volume desembarcado em Manaus é da ordem de 10.000 m³/mês. A necessidade de utilizar agregado de melhor qualidade, com resistência e classificação granulométrica normatizada, estimulou a exploração de jazidas de granito no município de Presidente Figueiredo, localizado à BR 174 à 150 km de Manaus, e no município de Barcelos, na região denominada Moura à 255 km de Manaus, utilizando transporte em balsas com período aproximado de 4 dias (ida e volta).
  • 18. Capítulo 1 Introdução 4 Todo processo de extração mineral gera um passivo ambiental com um agravante devido às grandes distâncias e os meios de transportes utilizados à base de óleo diesel. Essa logística influencia de forma determinante a disponibilidade de seixo rolado e brita, bem como, no preço dessas matérias- primas no mercado consumidor de Manaus, sendo comercializados atualmente a R$ 120,00/m³ do seixo e R$ 170,00/m³ da brita. No Amazonas, a extração de seixo rolado por dragagem causa revolvimento e turbilhonamento das margens e do fundo dos cursos d’água, desmatamento das margens para possibilitar o acesso de equipamentos e pessoal e, deposição de estéreis e rejeitos, afetando o ecossistema. Em muitos casos, o aumento no número de dragas e balsas trafegando pelos rios eleva a riscos de acidentes com as embarcações regionais que transportam cargas e passageiros, RIBAS (2008). Manaus é uma cidade em constante transformação com obras de infra- estrutura, empreendimentos comerciais e construções de moradias. Essas atividades contribuíram para um aumento significativo do consumo dos materiais básicos como o agregado graúdo e o miúdo, bem como, para o aumento da geração de resíduos, proveniente principalmente, das demolições de edificações e de obras viárias, além do desperdício na indústria da construção civil. Dentre os tipos de resíduos estão: alvenarias; estruturas de concreto; revestimentos cerâmicos; estruturas de pedra em bloco; argamassas; meio-fio; sarjeta; tubos de concreto; e caixas confeccionadas com bloco de concreto, calçadas e outros. Todos classificados como RCD Classe A. Os resíduos Classe A são aqueles reutilizáveis ou recicláveis como agregados compostos por diversos materiais de origem mineral (CONAMA, 2002). O descarte desse tipo de resíduo, devido a não observância das leis por parte da sociedade e a ausência do poder público municipal como agente gestor e fiscalizador do cumprimento das leis ocorrem de maneiras variadas como: lixões viciados; margens de igarapés; em ruas, aterro de valas e; no aterro sanitário de Manaus, onde é utilizado para melhoria dos acessos e para cobertura de lixo. A reciclagem artesanal dos RCDs é praticada em larga escala para o aproveitamento em edificações nas regiões urbanas, principalmente nas
  • 19. Capítulo 1 Introdução 5 localidades que não dispõe de agregado graúdo como na cidade de Tabatinga, localizada no extremo norte do Amazonas. Naquela localidade, a população de baixo poder aquisitivo, devido ao alto preço do agregado graúdo (seixo), brita manualmente o tijolo cerâmico e prepara de forma empírica, concreto simples para pisos e até elementos estruturais como pilares e vigas de amarração de alvenaria em construções de pavimento térreo. No Brasil, são vários os trabalhos de pesquisas tecnológicas sobre a temática da utilização sustentável de RCD e comprovam de forma inequívoca a viabilidade técnica e econômica da utilização sustentável de RCD, EPS e outros produtos alternativos como agregados para produtos como: pavimentação; argamassa; concreto; concreto leve e artefatos de concreto. Em diversas cidades no Brasil, tais como, Londrina, São Paulo, Ribeirão Preto, Belo Horizonte, Ponta Grossa, etc., existem várias usinas que executam a britagem de RCD(Figura 1.2). Outro resíduo que desafia os gestores nas grandes cidades é o de EPS (isopor) proveniente, principalmente, de embalagens do comércio de eletro- eletrônicos, da indústria da construção civil e recipiente térmicos. O EPS é um material de baixa densidade, que apesar de não ser tóxico, contribui para a poluição ambiental (poluição visual) dos igarapés e rios e, quando conduzido aos lixões, ocupa espaço significativo. A indústria Termotécnica da Amazônia Ltda, fabricante de produtos para embalagens em EPS, com a finalidade de atender as indústrias do Pólo Industrial de Manaus (PIM), implantou um programa denominado logística reversa, com o objetivo de reciclar o EPS, pós-uso, recebidos de seus clientes. O programa consiste em reciclar os materiais recolhidos em cinco pontos de coleta (shopping e lojas de eletro-eletrônicos), que após serem transportados até a indústria são triturados, sendo em seguida aquecidos a uma temperatura de 140º C. Neste processo o EPS sofre uma redução de volume e transforma-se numa pedra rígida (EPSR) e posteriormente é triturado e embalado na forma de pedrisco.
  • 20. Capítulo 1 Introdução 6 Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009). A Resolução do CONAMA n° 307, de 5 de julho de 2002, preconiza sobre as ações previstas dos vários atores envolvidos, ou seja, os geradores, coletores, transportadores e gestores de RCD proveniente da indústria da construção civil, com objetivo de implementar uma gestão com diretrizes, critérios e procedimentos, visando minimizar os impactos ambientais e possibilitam uma utilização racional sustentável para os resíduos. Sobretudo, possibilitaria a inclusão de cooperativas, associações de catadores e indústrias recicladoras de RCD, com a oferta de emprego e renda, contribuindo para o aproveitamento possível da demanda gerada dos RCD e outros resíduos recicláveis. Segundo MEADOWS et al. (1992) e MILANEZ (2001) apud TESSARI (2006), para alcançar um estágio de sustentabilidade é fundamental uma mudança de postura por parte da sociedade com ênfase para os atores envolvidos na cadeia produtiva da construção civil, com a adoção de ações efetivas que possibilitem a eles aprender a avaliar seu bem-estar e as condições ambientais, implementar medidas corretivas a curto prazo com o objetivo de reduzir os danos ambientais e também, o uso dos recursos naturais não renováveis, priorizando a eficiência e a reciclagem.
  • 21. Capítulo 1 Introdução 7 1.2 Objetivo Geral O objetivo geral desse trabalho é avaliar a viabilidade tecnológica da obtenção de blocos de concreto para alvenaria de vedação utilizando agregados alternativos a base de resíduos de construção e demolição em conjunto com EPSR descartados na cidade de Manaus. 1.2.1 Objetivos específicos Verificar a possibilidade de moldar a mistura para fabricação de blocos de vedação, composta de areia natural, ACR e EPS reciclado, em equipamento de vibro-prensagem. Verificar a Resistência Mecânica a Compressão e Absorção de Água do bloco segundo a NBR 6136/2007. 1.3 Motivação O Estado do Amazonas, devido a sua vasta área, com cerca de 1.577.820,20 km², dispõe de muitas riquezas naturais. Dentre os minerais disponíveis estão às jazidas de rocha de granito, seixo rolado nos leitos dos rios e jazidas de areia sob florestas, margens e leitos de rios, materiais indispensáveis na indústria da construção civil. Embora hoje se encontrem em abundância na natureza, apresentam como fatores limitantes para exploração o alto custo ambiental e de logística até a cidade de Manaus, que é o principal centro consumidor. Todo esse cenário, associado à elevada demanda da construção civil, induz a continuidade da exploração de seixo rolado nos leitos dos rios, o que por sua vez acarreta um elevado impacto ambiental. A utilização racional do RCD e EPSR como agregados para a produção de blocos de concreto com menor densidade, busca viabilizar o uso sustentável deste material, por meio de uma proposta tecnológica que, sobretudo, desperte a
  • 22. Capítulo 1 Introdução 8 responsabilidade ambiental e social para essa questão e possibilite um destino adequado para esses resíduos, dentre os quais podemos citar: • construção de moradias a baixo custo; • oferecer um produto alternativo para alvenarias de vedação à indústria da construção civil no Amazonas, com qualidade e que contribua para minimizar a extração de matérias-primas naturais; • reduzir o impacto ambiental decorrente da exploração de agregados naturais, seja devido à extração nos rios ou transporte rodoviário até os grandes centros consumidores; • contribuir para nortear políticas públicas de gestão de RCD e EPSR na cidade de Manaus.
  • 23. Capitulo2 Resumo da Literatura 9 2 REVISÃO DA LITERATURA Neste capítulo são abordados aspectos relevantes de pesquisas desenvolvidas sobre RCD e EPS, as respectivas características específicas e utilização na indústria da construção civil. 2.1 Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição A reciclagem de resíduos de demolição para reaproveitamento na construção civil teve sua origem na Europa após a II Guerra Mundial, com o objetivo de remover ruínas devido a destruição de edifícios e a necessidade de reconstruir as cidades, ANGULO (1998). Atualmente é amplamente empregada com destaque para Holanda com cerca de 90% de aproveitamento do entulho (JOHN, 2000). A reciclagem de RCD no Brasil é uma oportunidade sustentável que se encontra num estágio de sensibilização e implantação com relativos avanços. Segundo JOHN (2000), trabalhos desenvolvidos por grupos de pesquisadores em universidades no Brasil, abordam estudos consistentes sobre aspectos de geração, manipulação, coleta, transporte e gestão de RCD, bem como tecnologias para a reciclagem. Ressalta ainda que a reciclagem de RCD é viável do ponto de vista técnico e ambiental. Diversos municípios brasileiros já operam, com sucesso, centrais de reciclagem de resíduo de construção e demolição, produzindo agregados utilizados predominantemente como sub-base de pavimentação (JOHN, 2000). 2.2 Resíduo de Construção e Demolição (RCD) O “entulho”, nome usual do Resíduo de Construção e Demolição (RCD) é composto por materiais provenientes de demolições, sobras de obras e solos provenientes de escavações na indústria da construção civil. Portanto, é geralmente inerte, com possibilidade de reutilização total, contudo, pode ocorrer contaminação devido à ação de produtos tóxicos como sobras de tintas, solventes, pedaços de placas de amianto e metais diversos (D’ALMEIDA e VILHENA, 2000) apud RIBAS, (2008).
  • 24. Capitulo2 Resumo da Literatura 10 A Resolução no 307/2002 do CONAMA classifica os RCD quanto ao seu potencial de reciclagem em quatro classes: • compostos por materiais de origem mineral, tais como: blocos de Classe A: são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados concreto, argamassas, produtos cerâmicos, rochas e solos entre outros; • classe B: são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros; • classe C: são os resíduos para os quais ainda não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis, que permitam a sua reciclagem/ recuperação, a exemplo dos produtos oriundos do gesso; • classe D: são os resíduos perigosos, oriundos do processo da construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros, ou aqueles contaminados, oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outros; Segundo ANGULO (2005), os fatores relacionados à geração também influenciam a composição do RCD, e a sua fração mineral é composta de uma mistura de componentes construtivos como concretos, argamassas, cerâmicas, rochas naturais, solos, entre outros, dependente da origem. 2.3 Agregados de RCD para uso na Construção Civil Segundo FONSECA (2002), surgiu no mercado novos materiais com a função de serem usados como agregados, a argila expandida e o EPS em flocos são exemplos para produção de concretos e argamassas com menor densidade. O agregado para material de construção pode ser definido como sendo um sólido, não totalmente inerte, porém coesivo em contato com a massa de cimento, cujas propriedades físicas, térmicas e químicas influenciam no desempenho mecânico do concreto, NEVILLE (1997) apud FONSECA (2002). O processo de reciclagem é o resultado de uma série de atividades desenvolvidas na construção civil, no qual os materiais se tornam resíduo, então,
  • 25. Capitulo2 Resumo da Literatura 11 são coletados, separados e processados para serem usados como matéria-prima na manufatura de bens, feitos anteriormente apenas com matéria-prima virgem (JARDIM (1995) apud SOUZA (2001)). Com relação à reciclagem do entulho, tal processo pode ser entendido como um conjunto de operações de processamento que incluem: seleção, britagem ou moagem, peneiramento, dentre outros, que permitam obter um material cuja granulometria esteja dentro de limites específicos que possibilitem seu uso como agregado em argamassa, concreto ou atividade correlata, LEVY (1997). 2.3.1 Blocos de concreto produzidos com entulho DE PAUW (1980) apud SOUSA (2001), avaliou a substituição de agregados naturais, convencionalmente utilizados na produção dos blocos de concreto, por agregados reciclados de entulho e para todas as composições foi mantida certa percentagem de areia natural. A quantidade de água utilizada na mistura foi definida visualmente, pela mão-de-obra local, em função da facilidade de moldagem dos blocos. Os blocos produzidos foram ensaiados apenas com relação a resistência mecânica à compressão aos 28 dias. Em relação à composição de referência, observa-se que na média os resultados obtidos são satisfatórios. Para as composições com certa percentagem de agregados reciclados, na faixa entre 0 e 25mm, verifica-se uma queda na resistência. Ao contrário, nas composições nas quais se utiliza agregados reciclados nas faixas entre 3 e 12 mm, verifica-se certo aumento da resistência para as percentagens mais elevadas, SOUZA (2001). No caso do concreto seu uso como agregado reciclado oferece o máximo nível de reutilização e constitui a forma mais fácil de atingir o fechamento do ciclo de vida desse material, CARNEIRO (2005). A atual tecnologia empregada nas centrais de reciclagem de RCD brasileiras não permite que grande parte dos agregados de RCD reciclados seja empregada em concretos, conforme especificações internacionais. Os principais impedimentos para o uso destes agregados são os teores de argamassa, de contaminantes, de materiais pulverulentos e valores de absorção de água e de massa específica, ANGULO et al (2002).
  • 26. Capitulo2 Resumo da Literatura 12 2.3.2 As propriedades dos agregados reciclados de RCD SAKAI et al (1996), CABRAL (2007) apud ANGULO (2005), ressaltam a importância de conhecer a origem do RCD e suas características, composição e volume, antes de decidir pelo reaproveitamento. Trata-se de um material heterogêneo, pois os fatores de geração também influenciam a composição do RCD, cuja fração mineral é composta de uma mistura de componentes construtivos como concretos, argamassas, cerâmicas, rochas naturais, entre outros. As características físicas dos agregados, como densidade, resistência mecânica, volume, formato geométrico, tamanho e distribuição de poros, segundo MEHTA (1994), são as principais responsáveis pelas propriedades físicas no estado endurecido do concreto, como massa unitária e específica, módulo de elasticidade, e resistência à tração e compressão. Portanto, é recomendável que a utilização destes agregados sem o conhecimento prévio de suas características, seja destinada a confecção de elementos de concreto sem função estrutural, como, por exemplo: blocos de concreto de vedação, obras de pavimentação, guias e sarjetas, regularização e cascalhamento de ruas de terra, obras de drenagem, execução de contra pisos, calçadas, entre outros (FONSECA 2002). 2.3.3 Blocos de concreto Ao estudar a substituição de agregados naturais por reciclados, na produção de blocos de vedação (39x19x19) cm, com traço padrão de 1:8, DE PAUW (1982) verificou que os agregados de fração 3-12 mm apresentaram melhor desempenho, FONSECA (2002). DE PAUW (1982) apud FONSECA (2002), estudou a substituição de agregados naturais por RCD, na produção de blocos de vedação, com traço padrão de 1:8, porém sempre mantendo certa quantidade de agregado miúdo natural. PIMIENTA e DELMOTTE (1998) , também produziram blocos vazados de concreto com agregados naturais e de RCD. Com dimensão de (50x20x20) cm (comprimento, espessura, altura) e paredes de (100x20x100) cm, constatando bom
  • 27. Capitulo2 Resumo da Literatura 13 comportamento estrutural, resistência média à compressão inferior à série com fração 0-2,5mm. KRÜGER (2003) analisou a influência da temperatura em edificação construída com o acoplamento de garrafas PET em blocos de concreto leve de EPS como agregado. BEZERRA (2003), analisou os blocos de concreto com EPS como agregado e concluiu que a resistência mecânica obtida atende às normas NBR 6461/NBR 7171, podendo ser usado como alvenaria de vedação, possibilitando redução da transferência de calor entre o meio externo e o interno do ambiente, quando comparado a blocos de cimento e tijolo de oitos furos, proporcionando maior conforto termo-acústico. 2.4 Concreto Leve O concreto leve é um produto de baixa densidade, possui massa específica variando de 500 kg/m³ a 1800 kg/m³ e pode ser fabricado com argila expandida, poliestireno expandido (pérolas de isopor) ou aditivos incorporadores de ar. É utilizado para "enchimentos", isolamento térmico, divisórias ou em locais onde se deseja reduzir o peso próprio da estrutura. Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno, cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982; SOUZA, 2001). 2.4.1 Aditivos Os aditivos fluidificantes ou plastificantes têm como função reduzir a quantidade de água de amassamento do concreto para uma dada trabalhabilidade. Como resultado, tem-se uma redução no consumo de cimento do concreto na qual a relação água/cimento é constante (MEDEIROS 1993 apud SOUZA 2001).
  • 28. Capitulo2 Resumo da Literatura 14 2.4.2 Agregados utilizados em concreto leve Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno, cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982 SOUZA 2001). ÂNGULO (2000) e BEZERRA (2003) apud LIMA (2005), após análise experimental de desempenho, constataram a viabilidade de paredes construídas com blocos de concreto leve utilizando EPS como agregado, tomando como referência blocos de concreto comum, quanto aos aspectos de resistência mecânica e desempenho térmico. 2.4.3 Dosagem de concreto leve O objetivo mais amplo da dosagem do concreto para blocos é a escolha do traço de concreto que, com o equipamento e o processo de produção empregado, resulte na confecção de blocos cujas propriedades no estado endurecido satisfaçam às exigências de uso predeterminadas, com um custo mínimo (TANGO (1984) apud SOUZA (2001)). Na cidade de Manaus o concreto leve fornecido pelas usinas de concreto é do tipo celular, composto de cimento (CP II-Z-32), areia ou pedrisco, fibra de nylon, aditivo incorporador de ar (Fongraco) e água, cuja densidade é de aproximadamente 1.300 kg/m³. 2.4.4 Delineamento experimental de misturas Em todas as áreas do conhecimento a estatística é fundamental para caracterizar cenários, buscando na captação, distribuição, análise e a utilização de dados, informações para tomada de decisão, que em atividades correntes serve de suporte no controle de processos e produtos, e embasa o sistema planejamento na programação de ações futuras.
  • 29. Capitulo2 Resumo da Literatura 15 O planejamento experimental para misturas foi utilizado para a obtenção da melhor dosagem, pois se trata de uma ferramenta largamente utilizada em pesquisas acadêmicas e até nas indústrias, principalmente quando envolve diversos componentes na composição da mistura, cujas proporções interferem nas propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento experimental, o somatório de todas as proporções dos componentes tem como resultado 100%, e atende a Equação (1) para q componentes, no qual xi representa a proporção do i-ésimo componente da mistura, (KHURI e CORNELL, 1996): q ∑x i = x1 + x 2 + ,..., x n = 1 equação (1). i =1 Logo, para misturas com três componentes, a Equação (1) corresponde a x1+x2+x3 = 1. Essa equação equivale geometricamente, ao espaço experimental de um triângulo eqüilátero inscrito no cubo, Figura 2.1(a). As diferentes composições possíveis são representadas pelos pontos pertencentes ao triângulo. Os vértices correspondem aos componentes puros e os lados às misturas binárias, enquanto os pontos situados no interior do triângulo representam as possíveis misturas de três componentes. A variação de uma dada propriedade com a composição da mistura pode ser representada por uma superfície de resposta desenhada acima do triângulo, como se mostra na Figura 2.1(b). Representando essa superfície por suas curvas de nível seria obtido o diagrama triangular da Figura 2.1(c). Fazendo-se uma distribuição uniformemente espaçada de pontos experimentais no espaço de fator disponível, tem-se como resultado planejamentos em rede simplex (Gomes, 2004 e Campos, 2006). Sendo assim, se o número de componentes na mistura é n, o espaço de fator disponível torna-se uma figura simples com (n - 1) dimensões (por exemplo, um triângulo para n = 3, um tetraedro para n = 4) (Montgomery, 1997).
  • 30. Capitulo2 Resumo da Literatura 16 Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997. Segundo Gomes (2004) e Campos (2006), um planejamento simplex {q, m} para q componentes (no qual m é o grau do modelo) consiste de pontos que são definidos pelo conjunto de coordenadas, no qual as proporções de cada componente são tomadas a m+1 valores igualmente espaçados de 0 a 1, e todas as combinações possíveis (misturas) são formadas usando as proporções dos componentes da Equação (2). 1 2 xi = 0, , ,...,1 equação m m (2). Para um sistema com q = 3 componentes, o fator de espaço disponível é um triângulo eqüilátero e as proporções de cada componente serão 0 , ½ e 1, quando m = 2. Então o simplex {3, 2} consiste de seis pontos localizados nas arestas do triângulo: (x1, x2, x3) = (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0 ,1), ( ½, ½ , 0 ), ( ½ ,0, ½ ), (0, ½, ½). Os três pontos (1, 0, 0) ou x1 = 1, x2 = x3 = 0, (0, 1, 0) ou x1 = x3 = 0, x2 = 1 e (0, 0, 1) ou x1 = x2 = 0, x3 = 1 representam as misturas dos componentes puros e estão localizados nos três vértices do triângulo. Os pontos (½, ½, 0 ), (½, 0, ½ ) e (0, ½, ½) representam as combinações binárias ou misturas de dois componentes xi = xj = ½ , xk = 0, k≠i,j, e estão localizados no centro das arestas (lados) do triângulo. O
  • 31. Capitulo2 Resumo da Literatura 17 simplex {3, 2} é mostrado na Figura 2.2 (a) e (c). Cada uma das proporções dos componentes na mistura é um número fracionado soma das frações é igual a um. Quando delimitados numa rede esses pontos formam um arranjo simétrico com relação aos vértices e lados do simplex. Uma abordagem alternativa da rede simplex é o simplex com pontos no centróide, Figura 2.2 (b). Nesse tipo de planejamento, existirão além de 2p -1 pontos, os pontos do centróide (1/p). JURAN (1990), questiona o fato de, nesses planejamentos, os pontos estarem localizados majoritariamente nos limites das regiões, o que inclui apenas p - 1 componentes. Assim, quando se deseja observar a influência real da mistura dos p componentes, utiliza-se o planejamento simplex aumentado, e todas as combinações possíveis ( ou misturas ) são formadas usando as proporções dos componentes da Equação 1. Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte: Montgomery, 1997 Algumas propriedades atrativas do arranjo simplex {q, m} são: • a rede consiste de um arranjo simétrico e uniforme dos pontos sobre o simplex, e assim, é dada igual segurança para cada componente do sistema;
  • 32. Capitulo2 Resumo da Literatura 18 • o arranjo é extremamente simples para montar (determinar as combinações dos componentes); • as estimativas dos mínimos quadrados dos coeficientes do modelo de regressão (superfícies de resposta) são facilmente calculadas das médias das observações dos pontos do delineamento. Uma desvantagem do arranjo simplex {q, m} acontece quando q é grande e m ≥ 2, pois o número de pontos experimentais pode se tornar excessivo. Frequentemente há casos em que não se explora totalmente o simplex, por causa de certas restrições nos limites das proporções dos componentes. Restrições nos limites inferiores de xi limitam as misturas a uma sub-região do simplex. Essa limitação a uma sub-região também resulta na definição dos limites superiores de alguns componentes da mistura. Um outro caso que ocorre com freqüência é quando os limites inferiores e superiores de algumas ou de todas proporções dos componentes são limitadas, ou seja, requer-se a presença de todos os componentes para que se tenha um produto aceitável. Em qualquer uma dessas situações, o fato de se ter um subconjunto do simplex, ou uma região menor de experimentação para a análise, diminui o custo e o tempo de experimentação, bem como aumenta a precisão das estimativas do modelo. Arbitrado os limites inferiores de xi forma uma sub-região do simplex original, é comum redefinir as coordenadas dessa sub-região em termos de “pseudo” componentes. Os pseudocomponentes são definidos como combinações das proporções dos componentes originais e a principal razão de introduzi-los é que a construção dos experimentos e o ajuste do modelo são mais fáceis quando feitos em sistemas pseudocomponentes do que quando feitos em sistemas com os componentes originais. Contudo, deve-se lembrar que pseudocomponentes são imaginários e, deseja-se observar o efeito dos componentes originais que compõem o sistema, deve-se também ajustar o modelo aos componentes originais ou fazer a transformação inversa para produzir um modelo em função dos componentes originais. Os L-pseudocomponentes são definidos em termos dos componentes originais e seus limites inferiores. Em termos gerais diz-se que o sistema consiste de q
  • 33. Capitulo2 Resumo da Literatura 19 componentes e Li ≥ 0 representa o limite inferior para o componente i, i = 1, 2, ....., q. A condição de contorno para o limite inferior é expressa na forma geral por: 0 ≤ Li ≤ xi , para i = 1, 2, ....., q, em que qualquer ou alguns dos Li pode ser igual a zero. Os L pseudocomponentes ( x1` ) são definidos pela subtração dos limites inferiores Li de xi e dividindo esse valor pela diferença 1- (soma dos Li ), como: xi − Li x1` = equação (3), 1− L q em que, L = ∑ Li − 1 . i =1 2.4.5 Cura O processo de cura consiste em proporcionar aos blocos, por um período de tempo, condições de umidade, temperatura e pressão, necessários a uma adequada reação de hidratação do cimento. Qualquer alteração nessas condições pode refletir diretamente nas características finais dos blocos de concreto. A escolha de um processo de cura adequado pode ter como resultado, dentre outros fatores, redução no consumo de cimento e no tempo necessário de cura, o que diminui o tempo para expedição dos blocos na fábrica, TANGO (1984) apud SOUZA (2001). Basicamente existem três tipos de cura, que geralmente são utilizadas na produção dos blocos de concreto: • cura através de autoclaves • cura natural ou ao ar livre • cura em câmara à vapor A cura através de autoclaves utiliza temperatura entre 150 e 205 oC e pressão de aproximadamente 1 MPa. Este método é pouco utilizado devido aos altos custos de implantação e consumo de energia que representa (MEDEIROS, 1993 apud SOUZA (2001)).
  • 34. Capitulo2 Resumo da Literatura 20 A cura natural é ainda bastante utilizada, principalmente em situações nas quais as exigências de desempenho para os blocos são menores e as condições climáticas favorecem o rápido endurecimento do concreto e por tratar-se de um processo relativamente de baixo custo. Neste tipo de cura, recomenda-se que os blocos permaneçam úmidos e protegidos do vento e da insolação direta, pelo menos durante os sete primeiros dias, para evitar a evaporação excessiva de água (MEDEIROS (1993), TANGO (1984) apud SOUZA (2001)). A cura à vapor é o sistema mais empregado na indústria de blocos de concreto. Este sistema é empregado pelos produtores de blocos que buscam melhorar componentes de desempenho do produto em curto prazo. O período de cura à vapor é variável podendo chegar a 24 horas, MEDEIROS (1994) apud SOUZA (2001).
  • 35. Capitulo3 Metodologia 21 3 MÉTODOS E MATERIAIS O desenvolvimento experimental dessa dissertação foi dividido em três fases: Fase I - Coleta, beneficiamento e caracterização das matérias-primas Nesta fase as matérias-primas foram adquiridas ou coletadas nas fontes geradoras ou produtoras, beneficiadas (RCD) e caracterizadas: cimento, agregados convencionais, concreto à base de seixo rolado proveniente de RCD e EPSR . O agregado convencional que se refere essa pesquisa é a areia quartzítica e o seixo miúdo, ambos explorados em leitos de rios, largamente utilizados em Manaus para produção de artefatos pré-fabricados de concreto. Fase II - Avaliação em laboratório do concreto com agregados alternativos Nesta fase foi verificado e comparado o desempenho entre a dosagem das amostras de blocos de concreto com agregados convencionais (referência) e as dosagens compostas de agregados alternativos, obtidas por meio de um delineamento estatístico experimental. Fase III - Produção e avaliação dos blocos de concreto com agregados alternativos Identificado o resultado mais favorável dos ensaios realizados na fase anterior, foram moldados em escala-piloto de produção industrial blocos de concreto utilizando agregados de RCD e EPSR, e então caracterizados com base nas normas NBR 12118/2007 e NBR 6136/2007. 3.1 Materiais Os materiais utilizados na pesquisa foram: a) agregados de RCD (ACR) Provenientes de concreto fabricado com agregado de seixo rolado, os materiais foram coletados de forma aleatória nos locais geradores, como demolições e
  • 36. Capitulo3 Metodologia 22 construções de edificações. Material contaminado com restos de tinta, solvente, gesso e outros foram retirados. Posteriormente, foram ensacados, transportados ao laboratório da Companhia Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM e transformados em agregado correspondente ao pedrisco, conforme figura 3.1, através de britador de mandíbula (MAROBRÁS, modelo 30x20). Figura 3.1 - Agregados de RCD b) agregados de EPSR O agregado proveniente de Poliestireno Expandido Reciclado (EPSR) foi adquirido da Indústria Termotécnica da Amazônia Ltda. O processo de produção do agregado leve alternativo consiste em recolher o EPS descartado nos postos de coleta seletiva e transportá-los até a usina recicladora, onde é reprocessado o material que deve estar isento de impurezas para evitar a contaminação da matéria-prima, passa por uma triagem com a separação do EPS branco e o pigmentado, depois de picados, são extrudados a 140° C, resultando em tarugos rígidos de poliestireno expandido reciclado. Em seguida, o material é triturado e granulado passando por peneira, obtendo-se assim o agregado de EPSR, na forma de pedrisco ou areia grossa (Figura 3.2).
  • 37. Capitulo3 Metodologia 23 Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento c) agregados naturais Foram utilizados nos blocos referência seixo e areia quartzítica extraídos de rio, e adquiridos em uma indústria de blocos de concreto de Manaus. A areia compõe o traço de referência e as dosagens compostas com agregados alternativos. d) aglomerante O aglomerante utilizado no processo de fabricação das dosagens de concretos (convencional e alternativo) foi o Cimento Portland Nassau CPII-Z 32, fabricado pela Indústria Itautinga Agro Industrial S/A, localizada na cidade de Manaus, cujas características químicas (Tabela 3.1) e físicas (Tabela 3.2) estão em conformidade com a NBR 11.578/2004.
  • 38. Capitulo3 Metodologia 24 Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento Análise Química (%) Perda ao fogo (P.F.) 2,46 Dióxido de Silício (SiO2) 23,84 Óxido de alumínio (Al2O3) 6,47 Óxido de Ferro (Fe2O3) 3,12 Óxido de Cálcio (CaO) 58,61 Óxido de Magnésio (MgO) 2,43 Anidrido Sulfúrico (SO3) 2,81 Óxido de Sódio (Na2O) 0,05 Óxido de Pótássio (K2O) 0,26 Equivalente Alcalino (0,658 x % K2O - %Na2O) 0,22 Resíduo Insolúvel (R.I.) 6,57 Óxido de Cálcio Livre (CaO.l) 1,28 Dióxido de Carbono (CO2) 1,79 Valores fornecidos pelo fabricante. Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento Análise Física Finura # 0,075 mm (%) 2,8 Finura # 0,044 mm (%) 12,8 Blaine (cm²/g) 3980 Massa específica (g/cm²) 3,05 Água para Consistência Normal (%) 26 Expansibilidade (mm) Quente 0 Início 110 Tempo de Pega (minuto) Fim 150 1 Dia 13,4 Resistência à Compressão por Idade 3 Dias 26,4 (MPa) 7 Dias - 28 Dias - Temperatura (°C) 84 até 93 Valores fornecidos pelo fabricante.
  • 39. Capitulo3 Metodologia 25 3.2 Métodos A seguir são detalhados os procedimentos utilizados obtenção dos objetivos propostos. 3.2.1 Caracterização granulométrica dos agregados Os agregados naturais e alternativos foram caracterizados quanto à distribuição granulométrica, através de ensaio de peneiramento (NBR 7211/2009 e NM 248/2003). Após secagem em estufa até massa constante, pelo processo de quarteamento, obteve-se uma amostra de 1000 g de areia, 3000 g de RCD e 500 g de EPSR, para proceder a análise granulométrica. Utilizou-se para isso, uma balança com precisão de 0,1 g (MARTE) e um conjunto de peneiras que compõe a série normal, cujas malhas de aço têm aberturas de: (6.2, 4.8, 2.4, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15 e 0.075) mm, com fundo, uma tampa e um recipiente de porcelana. O peneiramento foi realizado manualmente com movimentos horizontais e rotativos por 2,5 minutos, conforme a NBR 7211/2009, utilizando o conjunto formado pela tampa, peneira e fundo, individualmente, para cada abertura de malha. As partículas retidas nas malhas foram transferidas para o recipiente de porcelana usando pincel de aço. O procedimento foi repetido para as demais peneiras. As massas retidas nas malhas de cada peneira foram transferidas para o recipiente de porcelana, bem como, o material que passou pela malha de 0,075 mm, medidas e os valores foram registrados em planilha. 3.2.2 Módulo de finura do agregado natural e alternativo O módulo de finura foi obtido determinando o somatório das percentagens retidas acumuladas em massa de agregado, em todas as peneiras da série normal e dividindo por 100, conforme NBR NM 248/2003.
  • 40. Capitulo3 Metodologia 26 3.2.3 Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia O teor de argila em torrões e materiais friáveis presentes na areia foi determinado conforme A NBR 7218/87, utilizando a série normal de peneiras, de acordo com a NBR 7211/09. Os agregados minerais foram secos em estufa (105 - 110)ºC até obter uma massa constante. Em seguida o agregado miúdo foi peneirado na peneira 1,2 mm, recolheu-se a fração retida e pesou-se (Mi), cuja massa mínima da fração da amostra é 0,2 kg (descartando as frações que não representavam menos de 5% da massa da amostra inicial). Em seguida o material foi espalhado na bandeja, formando uma camada fina e, por meio de análise visual foram identificadas as partículas com aparência de torrões de argila ou materiais friáveis. Pressionando-se os torrões entre os dedos de modo a desfazê-los, repetiu-se o peneiramento e determinou-se a massa do material retido na peneira 1,2 mm (Mf). O teor de argila em torrões e materiais friáveis (Mt) da fração da amostra em porcentagem foi obtido pela equação (1): Mi − M f Mt = x100 equação (1), Mi em que: Mi = massa inicial da fração, em g Mf = massa após repeneiramento, em g 3.2.4 Massa unitária dos agregados natural e alternativos Parte das amostras utilizadas para caracterização granulométrica foi submetida à determinação da massa unitária aparente dos agregados naturais e alternativos, utilizando um recipiente metálico com 96 mm de comprimento, 94 mm de largura e 95 mm de altura, conforme ABNT NBR 7251/1982 e NM 45/2002. O processo consiste em depositar material agregado no recipiente com a utilização de uma pá pequena, de uma altura de 12 cm de queda, com auxílio de uma régua milimetrada, mantendo-se constante a altura até completar seu volume. Posteriormente, rasou-se o recipiente com uma régua metálica para remover o
  • 41. Capitulo3 Metodologia 27 excesso. O conjunto (recipiente e material) foi pesado e os resultados registrados, sendo o procedimento repetido por três vezes. A massa unitária é calculada pela equação (2): MT − M c M µU = = , equação (3), V V em que: M c = massa do recipiente (g) M T = massa do recipiente mais amostra (g) M = massa da amostra (g) V = volume do recipiente (cm³) µU = massa unitária (g/cm³) 3.2.5 Determinação da densidade aparente O processo para a obtenção da melhor composição a ser utilizada foi o planejamento experimental para misturas, cujas proporções interferem nas propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento experimental, tem-se como resultado planejamentos em rede simplex, cujo somatório de todas as proporções dos três componentes é igual a 100%. Logo, para misturas com três componentes, a equação (3) corresponde a x1+x2+x3 = 1. Após o ensaio de distribuição granulométrica dos agregados procedeu-se a análise para compor uma distribuição, de modo a obter o melhor empacotamento na mistura para fabricação dos blocos pelo processo de vibro-prensagem. As composições foram pré-definidas por meio de delineamento estatístico (Tabela 3.3), baseado na dosagem de agregados da amostra de referência (3 partes de areia para 2 partes de seixo fino) em estado seco. O processo consiste em definir quantitativamente as frações de Areia Natural (Anat), Agregado de ACR (ARCD) e Agregado de EPSR (AEPSR)das dosagens em massa e volume, para um volume total de 100 ml das composições.
  • 42. Capitulo3 Metodologia 28 Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL) VALORES Anat ARCD AEPSR PROPORÇÃO DE AREIA PARA MAX(%V) 67 50,5 50,5 AGREGADO ALTERNATIVO MIN(%V) 33 16,5 16,5 AMOSTRAS Anat ARCD AEPSR Areia ARCD+AEPSR 1 67,0 16,5 16,5 2,0 1,0 2 33,0 50,5 16,5 1,0 2,0 3 33,0 16,5 50,5 1,0 2,0 4 44,3 39,2 16,5 1,0 1,3 5 44,3 16,5 39,2 1,0 1,3 6 33,0 27,8 39,2 1,0 2,0 7 55,7 27,8 16,5 1,3 1,0 8 55,7 16,5 27,8 1,3 1,0 9 33,0 39,2 27,8 1,0 2,0 10 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 11 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 12 38,6 39,2 22,2 1,0 1,6 13 38,6 22,2 39,2 1,0 1,6 14 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 15 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 16 50 25 25 1,0 1,0 Após ter sido medidas em balança de precisão as massas dos componentes foram colocados em sacos plásticos transparentes identificados com o número da respectiva amostra e procedeu-se a mistura dos compostos com a movimentação manual do saco até uma condição de distribuição visual satisfatória. O procedimento foi repetido para todas as dosagens estabelecidas. Posteriormente, utilizou-se uma proveta com capacidade para 250 mL e graduação de 2 mL, colocando esse volume aparente de mistura com a massa correspondente de material e registrou-se os volumes iniciais. Em seguida a proveta foi instalada em um suporte com liberdade de movimento vertical com uma altura de queda de 2,5 cm, da qual as composições foram submetidas a quedas livres com 50 impactos de encontro à base do suporte em intervalos de 2 segundos. Um movimento giratório foi estabelecido para que fosse assegurado o nivelamento da superfície, de modo a conferir as composições um adensamento e consequente redução dos vazios no interior do recipiente. Concluída a operação, registrou-se a leitura final do volume obtido para cada mistura. Na Figura 3.3 é mostrado o arranjo experimental para o ensaio de densidade aparente.
  • 43. Capitulo3 Metodologia 29 a) b) c) Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas: a) Proveta contendo areia, ACR e EPSR antes de misturar; b) Mistura disposta no suporte para adensamento; c) Após adensamento. 3.2.6 Dosagem do concreto Com o objetivo de aprimorar a escolha das dosagens (que resultem em maior compacidade), além de reduzir custos de materiais e número de experimentos em laboratório foi realizado um delineamento estatístico de dosagem. Adotou-se como traço referência um traço utilizado por uma indústria, parceira a esse projeto, para produção de blocos de concreto. Inicialmente 16 composições foram analisadas quanto ao volume aparente. Os sete resultados mais favoráveis para uma melhor compacidade foram caracterizados em laboratório para verificação da resistência mecânica à compressão e absorção de água aos sete dias.
  • 44. Capitulo3 Metodologia 30 Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes. DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL) PROPORÇÃO DE AREIA VALORES Anat ARCD AEPSR PARA AGREGADO MÁX. PSEUDOCOMPONENTES 67 50,5 50,5 ALTERNATIVO MÍN. 33 16,5 16,5 AMOSTRAS Anat ARCD AEPSR Anat ARCD AEPSR Areia ARCD+AEPSR 1 1 0 0 67,0 16,5 16,5 2,0 1 2 0 1 0 33,0 50,5 16,5 1,0 2,0 3 0 0 1 33,0 16,5 50,5 1,0 2,0 4 0,333333 0,666667 0,000000 44,3 39,2 16,5 1,0 1,3 5 0,333333 0,000000 0,666667 44,3 16,5 39,2 1,0 1,3 6 0,000000 0,333333 0,666667 33,0 27,8 39,2 1,0 2,0 7 0,666667 0,333333 0,000000 55,7 27,8 16,5 1,3 1,0 8 0,666667 0,000000 0,333333 55,7 16,5 27,8 1,3 1,0 9 0,000000 0,666667 0,333333 33,0 39,2 27,8 1,0 2,0 10 0,333333 0,333333 0,333333 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 11 0,666667 0,166667 0,166667 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 12 0,166667 0,666667 0,166667 38,6 39,2 22,2 1,0 1,6 13 0,166667 0,166667 0,666667 38,6 22,2 39,2 1,0 1,6 14 0,333333 0,333333 0,333333 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 15 0,666667 0,166667 0,166667 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 16 0,500000 0,250000 0,250000 50 25 25 1 1 3.2.7 Concreto com ACR e EPSR Com base em um concreto de referência utilizado industrialmente na produção de blocos pela indústria TAM Tubos da Amazônia Ltda, variou-se a quantidade de agregado, procurando manter o fator água/cimento próximo a 0,5 e, também, a proporção de aditivo compatibilizador entre os agregados considerando uma relação entre aditivo/água igual a 0,5. As composições em volume percentual das proporções dos quantitativos dos componentes da mistura cimento, água, aditivo, e agregados, expresso em litros, para compor as dosagens ensaiadas em laboratório foram definidos com base na nova modelagem, conforme Tabela 3.4.
  • 45. Capitulo3 Metodologia 31 Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório Material ARef A1 A7 A4 A10 A5 A8 ANova ANova cimento 2 2 2 2 2 2 2 2 2 Água 1 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 Aditivo - 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 Seixo 4 - - - - - - - - Areia 6 6,70 5,57 4,43 4,43 4,43 5,57 5,20 5,20 RCDACR - 1,65 2,78 3,92 2,78 1,65 1,65 2,40 2,40 EPSR - 1,65 1,65 1,65 2,78 3,92 2,75 2,40 2,40 Na busca de uma composição mais adequada foi selecionada sete amostras, buscando uma nova modelagem para mistura e definida uma melhor composição , conforme Tabela 3.5. Então os agregados alternativos estão substituindo totalmente o agregado graúdo natural. Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados Composição em ml Nova modelagem das misturas Max. 67 39,2 39,2 Min 44,3 16,5 16,5 ACR+ Amostra Anat ACR EPSR Anat ACR EPSR Areia EPSR 1 1 0 0 67 16,5 16,5 2 1 7 0,5 0,5 0 55,7 27,8 16,5 1,3 1 4 0 1 0 44,3 39,2 16,5 1 1,3 10 0 0,5 0,5 44,3 27,8 27,8 1 1,3 5 0 0 1 44,3 16,5 39,2 1 1,3 8 0,5 0 0,5 55,7 16,5 27,8 1,3 1 Nova 0,334 0,333 0,333 52 24 24 1,1 1 Para a produção dos concretos alternativos procedeu-se a limpeza dos moldes e da betoneira, removendo com água todo resíduo de material aderido. Os materiais foram medidos, conforme o estabelecido em delineamento experimental para a escolha dos traços. Os concretos foram preparados em betoneira estacionária com eixo vertical, acionada por motor elétrico com capacidade de 120 litros (marca Zannoni, modelo 121, produzida pela Metalúrgica Zannoni Ltda).
  • 46. Capitulo3 Metodologia 32 Foram adicionados na betoneira na seguinte ordem: cerca de 70% de água com a proporção de aditivo compatibilizador para os materiais (Bianco, marca Vedalit produzido por: OTTO Baumgart), o agregado de ACR e foi acionado a betoneira, em seguida a areia, o agregado de EPSR e o cimento. Após 30 segundos foi adicionado o restante da água. O processo de mistura permaneceu por quatro minutos e foi lançado nos moldes em três camadas compactadas num total de sete amostras por dosagem. Para análise foram moldados sete CP’s cilíndricos de (10 x 20) cm para cada composição, repetindo a composição C7 para verificação quanto à repetitividade. As amostras foram curadas em laboratório da mesma forma que na indústria. 3.2.8 Cura das amostras A cura dos blocos das amostras de todas as composições ocorreu pelo processo convencional, ou seja, ao ar livre protegido do vento e chuva nas primeiras 24 horas no galpão da fábrica, posteriormente, foram conduzidas ao pátio externo coberto para a conclusão do processo. A utilização do processo de cura ao ar livre ocorre devido às condições climáticas da região (umidade do ar de aproximadamente 80%) e por ser o meio mais utilizado nas indústrias de produção de blocos na Cidade de Manaus, inclusive da empresa TAM. 3.2.9 Resistência mecânica à compressão dos CP obtidos em laboratório Os corpos-de-prova foram capeados com enxofre para garantir o paralelismo das faces. As amostras curadas tiveram a resistência mecânica à compressão avaliada aos 7 dias em uma máquina universal de ensaios de acionamento manual (marca PAVITESTE, modelo C 3001 – 485, fabricada por CONTENCO Ind. e Com. Ltda.) com capacidade máxima de carga 1.154,83 toneladas para concreto e de 1,96 toneladas para argamassa, com velocidade de 0,1 a 1000 mm/min, com aferição em junho/2009, conforme Figura 3.4.
  • 47. Capitulo3 Metodologia 33 Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência mecânica à compressão Os resultados apresentados na Tabela 4.9 mostram que os valores obtidos superam o exigido pela NBR 6136 / 2007, cujo valor mínimo de resistência de concreto para blocos de vedação é 2,5 MPa. Na Figura 4.8 os resultados são apresentados na forma de uma superfície de resposta, na qual as curvas de nível indicam tendências de aumento ou diminuição dos valores de RMC. O valor de R2 dessa figura indica que a superfície está extremamente bem ajustada aos valores de densidade aparente. 3.2.10 Absorção de água As amostras foram avaliadas quanto ao teor de absorção de água após 7 dias de cura conforme a NBR 9779 /2005.
  • 48. Capitulo3 Metodologia 34 3.3 Produção de Blocos em Lote-Piloto Após análise dos resultados e definida a melhor composição, em termos de resistência mecânica à compressão e absorção de água, foi produzida em escala industrial um lote-piloto de blocos de vedação, separando sete amostras para avaliação. Simultaneamente foram retiradas amostra de blocos referência para fins de comparação. Todos foram avaliados quanto a resistência mecânica à compressão e absorção de água. Esse teste industrial ocorreu nas instalações da indústria TAM - Tubos da Amazônia Ltda.
  • 49. Capítulo 4 Resultados e Discussões 35 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES Os resultados estão dispostos na seqüência de um cumprimento das fases 1, 2 e 3 descritos na metodologia. Assim os resultados de caracterização estão dispostos nos itens 4.1 a 4.4. No item 4.5 estão apresentados os resultados de densidade aparente dos materiais que, em conjunto, darão origem ao concreto proposto cujo resultado está disposto no item 4.6. Depois de moldado e curado os CP’s foram realizados os ensaios com o concreto endurecido, analisando a resistência mecânica à compressão no item 4.7 e o ensaio de absorção de água no item 4.8. Diante dos resultados, foram moldados blocos nas dimensões comerciais com o referido concreto, os quais foram submetidos ao teste de resistência mecânica a compressão e análise que está disposta no item 4.9. 4.1 Distribuição Granulométrica dos Agregados Os resultados da distribuição granulométrica dos agregados estão dispostos nas Tabelas 4.1 a 4.4, com a respectiva representação gráfica nas Figuras 4.1 a 4.4 e análise dos resultados. a) Agregado de ACR Na análise granulométrica, verificou-se que a quantidade retida na peneira 4,8 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4, também as quantidades de massa retida na peneira 2,4 mm e 1,2 mm estão um pouco acima do proposto pela EB-4, contudo a partir da peneira 0,6 mm a 0,15 o material atende aos limites da EB-4, conforme Tabela 4.1. Apesar de o material pulverulento influenciar no consumo de água na mistura e ainda causar fissuração, a quantidade de material pulverulento na amostra está muito abaixo do que estabelece a EB-4, como é visto na Figura 4.1 e na Tabela 4.1.
  • 50. Capítulo 4 Resultados e Discussões 36 Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g) PENEIRA EB-4 MASSA Abertura (g) (%) (%) Nº (mm) retido acumulado Ótima Utilizável 4 4,8 1084,40 36,15 36,15 3–5 0–3 8 2,4 59 3,24 19,76 55,91 29 – 43 13 – 29 16 1,2 335,10 11,17 67,09 49 – 64 23 – 49 30 0,6 294,62 9,82 76,91 68 – 83 42 – 58 60 0,3 447,23 14,91 91,82 83 – 94 73 – 83 100 0,15 189,55 6,32 98,14 93 – 98 83 – 93 200 0,075 44,93 1,50 < 375 < 590 Mat. Pulverulento:EB-4 10,88 0,36 Soma 2999,95 99,99 426,02 Módulo de finura 4,26 Neste gráfico está representado o percentual retido por peneira, destacando uma elevada massa retida na peneira com abertura de 4,8 mm e uma pequena quantidade de massa de material pulverulento. % RETIDO X PENEIRA ACR 40 35 Massa retida (%) 30 25 20 15 Massa retida 10 5 0 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08 Abertura da peneira (mm) Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR b) agregado de EPSR Da análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a quantidade retida na peneira 4,8 mm e 2,4 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4,
  • 51. Capítulo 4 Resultados e Discussões 37 contudo a partir da peneira 1,2 mm a 0,075 mm seus valores estão muito abaixo sugerido pelo limite da EB-4, conforme Tabela 4.2. Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g) PENEIRA (%) (%) EB-4 PESO(g) Nº ABERT mm retido acumulado Ótima Utilizável 4 4,8 183,94 36,79 36,79 3-5 0–3 8 2,4 164,37 32,87 69,66 29 - 43 13 - 29 16 1,2 44,72 8,94 78,60 49 - 64 23 - 49 30 0,6 44,20 8,84 87,44 68 - 83 42 - 58 60 0,3 40,25 8,05 95,49 83 - 94 73 - 83 100 0,15 17,51 3,50 98,99 93 - 98 83 - 93 200 0,075 4,72 0,94 ---- < 375 < 590 Mat. Pulverulento: EB-4 0,26 0,05 ---- Soma 499,97 99,98 467 Módulo de finura 4,67 O resíduo pulverulento é insignificante apesar do material não interferir no consumo de água na mistura por ser de natureza polimérica. No gráfico da Figura 4.2. está representado o percentual retido por peneira, destacando uma elevada massa retida nas peneiras 4,8 mm e 2,4 mm, nas peneiras de número 16 a 60 os valores apresentam uniformidade e uma pequena quantidade de massa de material na peneira nº 100. Este material apresenta a distribuição de massa retida acumulada muito próxima a do ACR.
  • 52. Capítulo 4 Resultados e Discussões 38 % RETIDO X PENEIRA EPSR 40 35 Massa retida (%) 30 25 20 15 Massa retida 10 5 0 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08 Abertura da peneira (mm) Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR c) Areia natural Na referida análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a massa retida começa a partir da peneira 2,4 mm, verifica-se que a quantidade retida nas peneiras 2,4 mm e 0,3 mm está inferior ao limite ótimo definido pela EB-4, Enquanto que a peneira 0,15 mm apresenta valor em conformidade com estabelecido pela EB-4, conforme tabela 4.3. Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g) PENEIRA % % EB-4 PESO(g) Nº ABERT mm retido acumulado Ótima Utilizável 4 4,8 - - - 3-5 0–3 8 2,4 7,80 0,78 0,78 29 - 43 13 – 29 16 1,2 40,60 4,06 4,84 49 - 64 23 – 49 30 0,6 143,50 14,35 19,19 68 - 83 42 – 58 60 0,3 425,60 42,56 61,75 83 - 94 73 – 83 100 0,15 354,60 35,46 97,21 93 - 98 83 – 93 < 100 < 0,15 27,70 2,77 - < 375 < 590 Mat. Pulverulento:EB-4 0,2 0,02 Soma 999,80 99,98 183,77 Módulo de finura 1,83
  • 53. Capítulo 4 Resultados e Discussões 39 AREIA NATURAL 50 Massa retida (%) 40 30 20 10 0 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 < 0,15 Abertura da peneira (mm) Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural A figura 4.3 mostra as quantidades retidas por peneira da areia natural coletada de leito de rio. d) Seixo fino Para a distribuição granulométrica, verifica-se que a maior quantidade de massa retida está entre as peneira 2,4 mm a 0,3 mm, entretanto o percentual acumulado entre as peneiras 4,8 mm e 1,2 mm está inferior ao limite ótimo definido pela EB-4. Enquanto as peneiras 0,6 mm a 0,15 mm apresentam valores que atendem ao estabelecido pela EB-4, conforme Tabela 4.4. Tabela 4.4 - Análise Granulométrica do seixo fino (3000g) PENEIRA PESO(g) (%) (%) EB-4 Nº ABERT mm retido acumulado Ótima Utilizável 4 4,8 91,16 3,04 3,04 3-5 0-3 8 2,4 537,02 17,90 20,94 29 - 43 13 - 29 16 1,2 513,60 17,12 38,06 49 - 64 23 - 49 30 0,6 1386,93 46,23 84,29 68 - 83 42 - 58 60 0,3 398,82 13,29 97,58 83 - 94 73 - 83 100 0,15 55,88 1,86 99,44 93 - 98 83 - 93 200 0,075 16,58 0,55 < 375 < 590 Mat. Pulverulento: EB-4 0,01 - Soma 2999,99 99,99 343,35 Módulo de finura 3,43
  • 54. Capítulo 4 Resultados e Discussões 40 SEIXO FINO 50 Massa retida (%) 40 30 20 10 0 4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,075 Abertura da peneira (mm) Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino. A Figura 4.5 apresenta as curvas representativas dos agregados utilizados para o desenvolvimento deste trabalho, nas quais se pode observar a distribuição granulométrica de cada material. 50 40 Massa retida (%) ACR 30 EPSR 20 AREIA NATURAL SEIXO FINO 10 0 0,01 0,1 1 10 Abertura da Peneira (mm) Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados 4.2 Módulo de Finura O mesmo procedimento para obtenção do módulo de finura foi adotado para cada agregado. A partir da análise granulométrica, ou seja, foi determinado o valor total da massa retirada acumulada em percentagem e dividiu-se por 100, os resultados encontram-se na Tabela 4.5.