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AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE PRÉ-MOLDADOS DE CONCRETO COM ENTULHO DA CONSTRUÇÃO CIVIL SUBMETIDO AO ENSAIO DE

ENVELHECIMENTO ACELERADO V. S. Santos, F. O. Q. Junior, C. A. S. de Farias, A. B. de Melo, J. B. Q. de Carvalho, D. F. de Oliveira.

Rua 7 de Setembro, N 115, Centro, Alagoa Grande/PB, CEP: 58388-000 – valterlin@yahoo.com.br Centro de Ciências e Tecnologia / Universidade Federal de Campina Grande

RESUMO

A escassez dos recursos naturais, a necessidade de matéria-prima, a preservação ambiental,

entre outros fatores, tem levado a busca de materiais alternativos que venham a minimizar os problemas ambientais existentes. A reciclagem dos resíduos da construção civil para uso como agregado na fabricação de blocos pré-moldados apresenta-se como uma das alternativas. Estes resíduos ou materiais quando reciclados podem gerar produtos com propriedades adequadas e custos inferiores aos preços médios de mercado. Mas, tendo em vista que se pretende trabalhar com materiais alternativos, é muito importante a eta pa de avaliação da durabilidade para verificar as possíveis incompatibilidades entre os materiais e as suas reações frente às situações normalmente encontradas na prática, ao longo da vida útil. Esse preceito é abordado neste trabalho que avalia o envelhecimento acelerado de amostras de concreto, incorporando diferentes quantidades de entulho, com base no ensaio de molhagem e secagem, tendo a variação da resistência a compressão simples como indicador de degradação. Os resultados apresentam-se satisfatórios , vislumbrando assim a possibilidade na fabricação de pré-moldados com entulho, estabelecendo limites aos teores incorporados e as características dos entulhos avaliados, para um processo de reciclagem seguro, sem colocar risco aos futuros usuários. Palavras-Chaves: Entulho, Reciclagem, Bloco, Durabilidade. INTRODUÇÃO

Um dos grandes problemas enfrentados atualmente pela indústria da construção civil é o desperdício de materiais, gerando volume de entulho que é quase o dobro do volume de resíduos sólidos urbanos. Este entulho quando reciclado pode gerar agregados com propriedades adequadas e custos inferiores aos preços médios de mercado. Vários estudos (1,2,3) realizados têm comprovado a viabilidade no aproveitamento destes resíduos na própria construção civil, desde que se estabeleça uma metodologia adequada.

A reciclagem de resíduos é uma importante alternativa para a preservação ambiental e a construção civil é um dos setores com maior potencial para absorver esses resíduos. Vários tipos deles podem ser reaproveitados na atividade de engenharia, podendo originar materiais alternativos. Para isso, é condição fundamental a avaliação do comportamento dos materiais alternativos, com resíduos incorporados, dentro dos princípios de durabilidade exigidos pelas necessidades dos usuários. Este preceito é o objetivo de uma ampla pesquisa que está sendo desenvolvida na UFCG/CCT, a qual avalia o aproveitamento de entulho da construção civil na confecção de blocos de concreto. O presente trabalho apresenta uma parte das análises iniciais dessa pesquisa, que pretende ser uma contribuição para o estudo da durabilidade de blocos de concreto produzidos com entulho da construção civil.

Considerando a complexidade dos mecanismos de degradação, a prolongada vida útil dos produtos da construção civil e o elevado custo da obras civis, a avaliação da durabilidade é certamente o aspecto mais importante do desenvolvimento de um novo material (4).

Na avaliação de desempenho propõe-se que o novo material, bloco de concreto alternativo com presença de entulho, com e sem revestimento (com e sem proteção), deve ser durável, quando

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exposto às condições externas típicas dos efeitos da chuva e do sol. A simulação dessa situação pode ser feita através de ensaios acelerados de molhagem e secagem.

Para avaliação da durabilidade é possível recorrer a três metodologias: ensaios de envelhecimento acelerado, ensaios de envelhecimento natural e estudos de deterioração em uso; sendo apresentado neste trabalho apenas alguns resultados obtidos com o ensaio de envelhecimento acelerado.

Os ensaios de envelhecimento acelerado envolvem a exposição do material a elevadas concentrações do fator de degradação ou a temperaturas mais elevadas que favorecem a taxa de reação química. Como na maioria das vezes a correlação destes resultados com os de envelhecimento natural é difícil, sua maior utilidade é comparativa. Não é possível projetar um método de envelhecimento acelerado sem o conhecimento prévio e preciso dos fatores de degradação relevantes (4) .

Os indicadores de degradação são as propriedades mensuráveis utilizadas para medir o avanço da queda de desempenho do produto em uso. A seleção desse indicador é etapa importante do estudo, pois deve ser de fácil mensuração e preferencialmente correlacionado com o desempenho. Após cada período de degradação deveriam ser repetidos todos os ensaios e avaliações de desempenho relativo às demais necessidades dos usuários, mas este procedimento é dispendioso e desnecessário, porque na maioria das vezes a degradação afeta apenas o desempenho relativo a algumas necessidades (4).

O estudo da durabilidade apresentado neste trabalho considera a presença de entulho na elaboração de concretos que sempre são comparados com o concreto convencional (sem entulho), utilizando o método de envelhecimento acelerado a partir do ensaio de durabilidade por molhagem e secagem de solo-cimento da Norma (5). O procedimento de fazer a comparação entre resultados de amostras protegidas e não protegidas do fator de degradação (molhagem/secagem) foi adotado como forma de minimizar o problema de subestimar os efeitos do processo de degradação no curto prazo. MATERIAIS E MÉTODOS

Para realização da pesquisa utilizaram-se os seguintes materiais, além da água potável fornecida pela concessionária local:

Cimento Portland: adotou-se o tipo CP II Z 32 da marca Zebu, facilmente encontrado no comércio local (Campina Grande/PB). A massa específica é 2,94g/cm3 e o Blaine é 3.845cm²/g. Agregados naturais: como agregado miúdo utilizou-se uma areia natural (Rio Paraíba) com Dmáx=2,4mm e módulo de finura (MF) igual a 2,24. Como agregado graúdo utilizou-se o pedrisco (Dmáx=9,5mm MF=5,03) que foi escolhido a partir de algumas amostras obtidas nas pedreiras locais. Entulho : o entulho da construção civil utilizado neste estudo foi proveniente de obras de edificações de Campina Grande/PB. Considerando a variabilidade do agregado de entulho em função de sua origem (demolição, reforma ou construção), decidiu-se trabalhar apenas com entulho de construção. Para isso, foram coletadas amostras de entulho de edifício residencial, com 12 pavimentos, padrão “A”, que tinha estrutura executada em concreto armado e a vedação dos vãos com tijolos cerâmicos de 8 furos, seguido de revestimento argamassado internamente (as áreas molhadas com revestimento cerâmico) e revestimento cerâmico nas fachadas. O entulho coletado representa o resíduo gerado na fase intermediária entre elevação de alvenaria nos pavimentos e aplicação de acabamento externo. Na Tabela I ver-se a composição do entulho avaliado neste trabalho.

Tabela I – Composição do Entulho Componente Reciclado % Cerâmica 49,21 Argamassa 39,41 Concreto 6,17 Pedras 4,73 Cerâmica Polida 0,17 Outros 0,31

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O beneficiamento do resíduo consistiu em triturar algumas porções para produzir agregado alternativo de modo a obter uma granulometria com Dmáx=9,5mm. Nessa etapa, foi estudada a alternativa mais otimizada de aproveitamento do entulho sem retirar a parte miúda, como forma de reduzir os custos de beneficiamento do resíduo. Assim, foram feitas substituições do total de agregados nas dosagens pelo entulho triturado, com apenas a limitação de que o diâmetro máximo (Dmáx) do agregado de entulho deveria ser igual ao Dmáx do agregado graúdo natural (pedrisco). Dessa forma, as substituições foram estabelecidas como sendo 30%, 60% e 100% em relação à massa total dos agregados naturais (areia e pedrisco). A proporção entre os dois agregados naturais (areia e pedrisco) sempre permaneceu na relação de 50%, determinada experimentalmente como a mistura mais compacta entre os agregados secos.

Foi estabelecido o traço 1:6 para moldar amostras com concreto convencional (sem entulho) e com concreto alternativo (com entulho 30%, 60% e 100%), como apresenta a Tabela II. Optou-se por trabalhar com consistência seca dos compósitos que é aquela mais adequada para fabricação de certos tipos de pré- moldados.

TABELA II – Identificação das amostras ensaiadas em função dos traços (em massa)

1 : m 1 : 4 1 : a : p : a/c A 1 : 3 : 3 0,49

Teor de entulho nas misturas

1 : a : p : e

B 3 0 % 1 : 2 , 1 : 2 , 1 : 1 , 8 0,64 C 6 0 % 1 : 1 , 2 : 1 , 2 : 3 , 6 0,79 C 1 0 0 % 1 : 0 , 0 : 0 , 0 : 6 , 0 0,93

Obs.: m = total de agregados; a = areia; p = pedrisco; e = agregado de entulho triturado.

Os corpos-de-prova foram confeccionados em moldes cilíndricos com dimensões 5cm x 10cm, segundo a Norma (6). Logo após a moldagem, eles foram colocados juntamente com os moldes dentro da câmara úmida com temperatura em torno de 23ºC e umidade relativa maior que 95%. No dia seguinte, após a moldagem, os corpos de provas foram colocados imersos em tanques com água e cal para continuar o regime de cura até a idade de controle.

A metodologia adotada no ensaio de durabilidade por molhagem e secagem foi uma adaptação da Norma (5) que se refere à avaliação para solo-cimento. Essa adaptação consiste em utilizar a resistência à compressão como indicador de degradação.

Logo foram moldados 56 corpos-de-prova que, decorrido o tempo de cura de 28 dias, 4 (quatro) corpos-de-prova foram retirados do tanque de cura, de cada composição e, após um período de aproximadamente 5 horas secando ao ar, determinou-se a resistência à compressão (fc). A média desses resultados corresponde ao ciclo de número zero. Outros 4 (quatro) corpos-de-prova permaneceram em tanques de cura (imersão em água) até os 52 dias de idade que coincide com o 12º ciclo de ensaio, quando também foram submetidos ao ensaio de resistência à compressão.

Portanto, dentre os 56 corpos-de-prova, 8 deles serviram para representar o desempenho das amostras protegidas do fator de degradação (hidratação normal sem passarem pelos 12 ciclos de molhagem e secagem) e os outros 48 (quarenta e oito) restantes foram submetidos ao ensaio de durabilidade pelo método de molhagem e secagem modificado, que consistiu nas seguintes etapas: • Cada ciclo de molhagem e secagem corresponde a períodos de 5 horas de molhagem em

tanques de cura e 42 horas de secagem em estufa com temperatura regulada em 71ºC; • Ao final de cada ciclo completo de molhagem e secagem, eram retirados quatro corpos-de-prova

para serem submetidos a ensaios de resistência à compressão. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Figura 1 apresenta o comportamento das amostras submetidas ao ensaio de durabilidade por molhagem e secagem, utilizando o traço 1:6.

Considerando esses resultados, pode-se ver que o padrão de comportamento tanto para o concreto convencional (A) quanto para o concreto alternativo (B, C e D) é o mesmo, ou seja, sempre

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há um ganho de resistência à compressão (fc) nos ciclos iniciais, em geral até o 5º ciclo, seguido de uma queda de f c até o ciclo final (12º). Em todos os casos (Figura 1a, 1b, 1c e 1d), observou-se que a resistência à compressão final das amostras submetidas aos ciclos de molhagem/secagem é menor do que as amostras que não sofreram ataques de molhagem/secagem (hidratação normal). Essa comparação entre resultados de amostras protegidas e não protegidas do fator de degradação permite uma melhor visualização dos efeitos da degradação. A comparação entre as duas colunas correspondentes ao 12º ciclo torna evidente que a menor diferença ocorre para o concreto convencional.

0,01,0

2,03,04,05,06,07,0

8,0

Res

istê

ncia

à

com

pres

são

(MP

a)

0 2 4 6 8 10 12

ciclos

Convencional "A" - Traço 1:6

molhagem e secagem

hidratação normal

28dias 52dias

0,01,02,03,04,05,06,07,08,0

Res

istê

ncia

à

com

pres

são

(MP

a)0 2 4 6 8 10 12

ciclos

Alternativo c/ 30% entulho "B" - Traço 1:6

molhagem e secagem

hidratação normal

28dias 52dias

a) b)

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ciclos

Alternativo c/ 60% entulho "C" - Traço 1:6molhagem e secagem

hidratação normal

28dias 52dias

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ciclos

Alternativo c/ 100% entulho "D" - Traço 1:6

molhagem e secagem

hidratação normal

28dias 52dias

c) d)

1594

Envelhecimento por molhagem e secagem - Traço 1:6

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

0 2 4 6 8 10 1 2

Ciclos

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

A

B

C

D

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

Res

istê

ncia

à c

ompr

essã

o (M

Pa)

0 30 60 100

Teor de entulho nas amostras

Hidratação normal - Traço 1:6

28 dias

52 dias

e) f)

FIGURA 1 – Resultados de ensaio de envelhecimento acelerado (molhagem e secagem) obtido com amostras de concreto convencional e alternativo, utilizando o traço 1:6 (1:m): a) Concreto convencional sem entulho (A); b) Concreto alternativo com 30% de entulho (B); c) Concreto alternativo com 60% de entulho (C); d) Concreto alternativo com 100% de entulho (D); e) Comparação entre as curvas de tendência de comportamento das quatro composições; f) Crescimento da resistência à compressão entre 28 dias e 52 dias, considerando as quatro composições sob condições normais hidratação (imersão em água).

As curvas médias de tendência de comportamento das 4 composições pode ser vista na Figura 1e. Confirma-se o mesmo padrão de comportamento para todas as amostras que foram submetidas aos 12 ciclos de molhagem/secagem. Vale destacar, que apesar das amostras com concreto alternativo (C) apresentar resistência inicial inferior às demais amostras, a mesma amostra mantém-se com a maior resistência final após os 12 ciclos de molhagem/secagem. Esse comportamento pode estar relacionado com os efeitos da reação pozolânica, devido à presença de materiais cerâmicos (argila calcinada obtida dos tijolos cerâmicos) no entulho triturado.

A análise considerando todas as amostras protegidas do fator de degradação (molhagem/secagem) pode ser acompanhada na Figura 1f . Constata-se na Figura 1f que há evolução da hidratação do cimento Portland sob condições normais (hidratação normal), no período entre 28 diais e 52 diais (sempre há aumento de fc no período). Destaca-se o maior valor de fc28 para a amostra C, confirmando o efeito da reação pozolânica. Esse efeito nas composições com concreto alternativo compensa, de certo modo, o efeito negativo sobre fc devido ao aumento da relação a/c que ocorre quando se aumenta o teor de entulho nas composições. Deve-se lembrar que a relação a/c é inversamente proporcional a fc , mas para misturas com consistência seca, como é o caso, essa lógica nem sempre é confirmada. O fator de adensamento das misturas durante a moldagem pode justificar os resultados aparentemente contraditórios. CONCLUSÕES

Considerando os resultados obtidos, os materiais utilizados e a metodologia de ensaio adotada nesse estudo, pode-se propor algumas conclusões:

1. O padrão de comportamento de todas as amostras submetidas ao ensaio de envelhecimento acelerado por molhagem/secagem é o mesmo, demonstrando ganhos de resistência à compressão durante os primeiros ciclos, em geral até o 5º ciclo, seguido de quedas até o 12º ciclo. Pode-se dizer que, até certo ponto, as condições de ensaio aceleram (devido ao aumento de temperatura até 71ºC) as reações de hidratação do cimento anidro ainda presente nas amostras, resultando em ganho rápido de resistência à compressão. A partir desse ponto, o início do processo de envelhecimento (degradação) passa a governar o comportamento das amostras, reduzindo as resistências a valores sempre inferiores comparado às amostras protegidas do fator de degradação (hidratação normal);

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2. A comparação entre resultados obtidos com amostras protegidas (hidratação normal) e não protegidas do fator de degradação (ciclos de molhagem/secagem) permite afirmar que:

a. As amostras com concreto convencional degradam menos do que as amostras com concreto alternativo com entulho da construção civil.

b. O concreto alternativo com 60% de entulho (substituindo o total de agregados naturais) destaca-se como aquele que melhor evidencia o provável efeito pozolânico, devido à presença de material cerâmico no entulho triturado. Esse efeito parece ser diferente em função da quantidade de cimento Portland presente nas composições;

REFERÊNCIAS

1. CARMAGO, A. Reciclagem nas Minas de Entulho, Techne nº 15 mar/abril, 1995 p15 a p18. Editora PINI. São Paulo. SP;

2. LEVY, S. M. Reciclagem do Entulho na Construção Civil, para Utilização como Agregado de Argamassa e Concreto. São Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Dissertação de Mestrado. 1997. 146p;

3. ZORDAN, S. E. A Utilização do Entulho como Agregado na Confecção do Concreto. Campinas: Departamento de Saneamento e Meio Ambiente da Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas. Dissertação de Mestrado, 1997;

4. JOHN, V. M., AGOPYAN, V. & PRADO, T. A. Durabilidade de Compósitos de Cimentos e Fibras Vegetais. III Seminário Internac ional Durabilidade de Materiais, Componentes e Estruturas. PCC-USP São Paulo, Julho/1997;

5. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Solo-cimento – Ensaio de Durabilidade por Molhagem e Secagem – Método de Ensaio, NBR 13554, (1996);

6. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Moldagem e Cura de Corpos-de-Prova Cilíndricos ou Prismáticos de Concreto , NBR 5738, (1994).

7. ABNT, Associação Brasileira de Normas Técnicas, Ensaio de Compressão de Corpos-de-Prova Cilíndricos, NBR 5739, (1994).

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EVALUATION OF THE ACTING OF CONCRETE BLOCKS WITH CONSTRUCTION WASTE SUBMITTED TO THE REHEARSAL OF ACCELERATED AGING

V. S. Santos, F. O. Q. Junior, C. A. S. de Farias, A. B. de Melo, J. B. Q. de Carvalho, D. F. de Oliveira.

Rua 7 de Setembro, N 115, Centro, Alagoa Grande/PB, CEP: 58388-000 – valterlin@yahoo.com.br Centro de Ciências e Tecnologia / Universidade Federal de Campina Grande

ABSTRACT

The shortage of the natural resources, the raw material need, the environmental preservation, among other factors, it has been taking the search of alternative materials that come to minimize the existent environmental problems. The reuse of the residues of the construction for use as attaché in the production of blocks comes as one of the alternatives. These residues or materials when recycled they can generate products with appropriate properties and inferior costs to the medium prices of market. But, tends in view that she intend to work with alternative materials, it is very important the stage of evaluation of the durability to verify the possible incompatibilities between the materials and your reactions front to the situations usually found in practice, along the useful life. That precept is approached in the work that evaluates the accelerated aging of concrete samples, incorporating different amounts of dump, with base in the speedy soak-and-wet tests, tends the variation of the resistance the simple compression as degradation indicator. The results come satisfactory, shimmering like this the possibility in the production of concrete blocks with construction waste, establishing limits to the incorporate tenors and the characteristics of the appraised dumps, for a process of safe reuse, without placing risk to the futures users.

Key words: Construction Waste, Reuse, Blocks, Durability.