concreto produzido com parte de resíduo de vidro na ilha de fernando de noronha - pe

7/24/2019 Concreto produzido com parte de resduo de vidro na ilha de Fernando de Noronha - PE

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ANAIS DO 53 CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC201153CBC 1

Concreto produzido com parte de resduo de vidro na ilha de Fernandode Noronha-PE

Concrete made with waste glass on the island of Fernando de Noronha-PE

ngelo Just da Costa e Silva (1);RodriguesBarbosa (2); Joo Manoel F. Mota (3); Joo Ribeirode Carvalho (4)

(1) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, UNICAP - email: [email protected](2) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Engenheiro da COMPESA e Mestrando do

Departamento de Engenharia Civil, UFPE - email:[email protected](3) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Doutorando do Departamento de

Engenharia Civil, UFPE - email:[email protected];(4) Graduando de Engenharia civil, Universidade de Pernambuco, POLI email: [email protected]

Resumo

A indstria da construo civil passa por um processo de transformao onde tenta se adequar aos padresde desenvolvimento sustentvel requeridos na atualidade. Esta ao representa um grande desafio, umavez que esta indstria responsvel por um grande consumo de matria-prima. Observa-se que estedesafio assume caractersticas ainda mais relevantes quando so consideradas as condies de obtenode matria-prima para locais de difcil acesso, como acontece com as ilhas e arquiplagos. Nestascircunstncias, os agregados midos e grados utilizados para a produo do concreto no estodisponveis prximos ao local de produo, provocando um acrscimo substancial no custo de produo doconcreto; principalmente devido logstica para aquisio e transporte. Alm disso, h que se considerar o

risco associado produo de resduos nestas reas, em especial no Arquiplago de Fernando deNoronha, onde se observa uma elevada quantidade de vidro sendo lanada para coleta seletiva enecessitando de uma destinao adequada. Como alternativa, este trabalho avalia a viabilidade deutilizao de vidro como agregado mido para a produo de concreto. Foram produzidas trs famlias deamostras, sendo uma com 100% de p de vidro como agregado mido, uma segunda com 50% desubstituio do agregado natural por p de vidro e uma ltima com 100% de agregado natura, a qual serviucomo referncia para as avaliaes comparativas de resistncia compresso aos 7 e 28 dias. Os ensaiosrealizados indicam um grande potencial de utilizao do p de vidro para a produo tanto de concretosestruturais como no estruturais.

Palavra-Chave: desenvolvimento sustentvel,concreto verde,resduo de vidro

Abstract

The construction industry is going through a transformation process where it tries to adapt to sustainabledevelopment standards required today. This action represents a major challenge, since this industry isresponsible for a large consumption of raw material. Observe that this challenge takes on features evenmore relevant when we consider the conditions for obtaining raw material for hard to reach places, like theislands and archipelagos. Under these circumstances, and coarse aggregates used in the production ofconcrete are not available near the site of production, causing a substantial increase in production cost ofconcrete, mainly due to acquisition logistics and transportation. Furthermore, we must consider the riskassociated with waste production in these areas, especially in the Archipelago of Fernando de Noronha,where we observe a large amount of glass being released to collection and requiring proper disposal.Alternatively, this study evaluates the feasibility of using glass as fine aggregate for concrete production.Three families were produced from samples, one with 100% of powdered glass as fine aggregate, a secondwith 50% replacement of natural aggregate by glass powder and a last with 100% natural aggregates, whichserved as reference for benchmarking compressive strength at 7 and 28 days. The tests indicate a great

potential for use of powdered glass to produce both structural and non structural concrete.Keywords: sustainable development, green concrete, glass waste
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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1 Introduo

A elevada produo de resduos slidos um problema mundial. Encontrar soluesadequadas para a disposio final dos resduos provenientes das diversas indstriasrepresenta um grande desafio para o meio cientfico e tecnolgico, tendo em vista osgraves problemas ambientais que podem ser gerados por uma disposio inadequada.

A gesto de resduos assume caractersticas ainda mais relevantes quando analisada soba tica de reas como ilhas e arquiplagos. Nestes ambientes a necessidade de

desenvolver uma forma sustentvel de iterao com o meio ambiente torna-se vital paragarantir a sobrevivncia das comunidades.

Outro aspecto que merece destaque encontra-se na complexidade em gerir a extrao derecursos naturais nestas reas, uma vez que so muito escassos. Quando esta avaliaorecai sobre as prticas da indstria da construo civil, onde o consumo destes recursos significativo, a logstica para os suprimentos pode assumir carter decisivo na viabilidadedos empreendimentos.

Para ilustrar esse fenmeno, pode-se considerar a escassez de areia no Arquiplago deFernando de Noronha e o alto custo do frete martimo (mdia de R$0,80/kg).

Considerando para a areia uma densidade mdia de 1.500 kg/m3

torna-se evidente oimpacto provocado por este insumo na cadeia produtiva, alm da necessidade deencontrar formas para substituir este recurso por outro de menor valor agregado.

Fernando de Noronha um arquiplago vulcnico isolado no Atlntico Equatorial Sul,constitudo por 21 ilhas, ilhotas e rochedos de natureza vulcnica. Sua ilha principalpossui uma rea de 18,4 km2cujo maior eixo possui cerca de 10 km, largura mxima de3,5 km e permetro de 60 km. A ilha principal, cujo nome o mesmo do arquiplago,constitui 91% da rea total, destacando-se ainda as ilhas Rata, Sela Gineta, Cabeluda,So Jos e as ilhotas do Leo e da Viva. Estudos realizados demonstram que aformao do arquiplago data de dois a doze milhes de anos. As figuras 1 e 2

apresentam detalhamentos de localizao do arquiplago.

Tais caractersticas apenas reforam a gravidade do problema em pauta, uma vez que oacmulo de resduos em uma rea to pequena poder provocar danos irreparveis aoecossistema da ilha. Solues alternativas devem ser buscadas, principalmente sob oenfoque do reaproveitamento dos resduos gerados na ilha.


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Figura 1Posicionamento geogrfico do Arquiplago de Fernando de Noronha

Figura 2Detalhe do Arquiplago de Fernando de Noronha

Dentre os diversos resduos gerados, o vidro assume um papel relevante, uma vez quesua produo anual no Brasil ultrapassa o patamar de 800.000 toneladas, dos quaisapenas cerca de 220 mil toneladas (27,6%) so alvo de processos de reaproveitamento

(CEMPRE, 2007).

A utilizao de embalagens de vidro no arquiplago de Fernando de Noronha no foge scaractersticas observadas no restante do pas, contudo h o agravante em relao aodescarte deste material, uma vez que so elevados os custos relativos ao frete martimopara garantir a disposio deste resduo no continente.

De uma forma geral, a quantidade de vidro recolhida no arquiplago gera o equivalente a1,73 m3/dia de p de vidro, ou seja, cerca de 52,50 m3/ms deste material. Remover estevolume para o continente implicaria em uma despesa equivalente a R$ 700.000,00 porano, apenas com o transporte martimo.

No continente, o principal mercado para a sucata de vidro formado pelas vidrarias, quecompram o material de sucateiros na forma de cacos ou recebem o material diretamente

Arquiplago deFernando de Noronha

545 km


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em suas campanhas de reciclagem. Porm, a reciclagem de vidro tem vrios fatoreslimitantes como impurezas, custos de transporte proibitivos e mistura de sucatas de coresdiferentes que so difceis de serem separadas.

Em que pesem tais fatores limitantes, a reciclagem do vidro desponta como uma soluodesejvel para ambientes como ilhas e arquiplagos. Segundo o Conama (2007), o vidro classificado como resduo reciclvel para outras destinaes. Ele dever ser reutilizado,reciclado ou encaminhado a reas de armazenamento temporrio, sendo disposto demodo a permitir a sua utilizao ou reciclagem futura.

Dentro da indstria da construo civil, a produo de concreto surge como um celeiropotencial para absorver alguns tipos de resduos. O uso de outros materiais no concreto,na forma de agregados fino ou grosseiro j foi estudado por vrios pesquisadores. Algunsdesses materiais so adicionados com o intuito de melhorar as caractersticas mecnicasdos concretos como a slica, misturas de materiais pozolnicos, cinzas, p de basalto,escrias, etc. (BABU, PRAKASH, 1995). Outros simplesmente so adicionados parautilizar a capacidade de encapsulamento do concreto, que por sua vez pode estardestinada diminuio da periculosidade do material agregado (adio de resduosclasse I) ou diminuio da quantidade de material destinado ao aterro (adio dediferentes tipos de produtos polimricos).

O uso de vidro j foi estudado e atualmente existem pases utilizando este material comoagregado fino no concreto. Como exemplos das diversas pesquisas realizadas, destacam-se os estudos de Polley et al. (1998), de Shao et al. (2000) e Babu e Prakash (1995). Osprimeiros pesquisaram o uso de vidro reciclado como substituto do agregado fino (areia)no concreto chegando a resultados satisfatrios, j os segundos pesquisaram o uso deslica, vidro finamente modo e cinzas volantes, mas em substituio ao cimentoadicionados em propores de at 30% em peso com tamanho de partcula abaixo de0,15 mm. Esses autores verificaram que o concreto produzido com a adio de vidro

reaes pozolnicas. Para faixas mais grosseiras, o concreto produzido apresentavaproblemas de aumento de volume gerados pela reao lcali/slica.

Babu e Prakash (1995) constataram que o vidro pode influenciar a qualidade do concretopor outros efeitos que no o pozolnico e o da reao lcali/slica. Verificou-se que obenefcio da adio do vidro estava relacionado ao preenchimento de vazios entre osgros do agregado fino (melhora do empacotamento das partculas). J o efeitopozolnico aconteceria com vidros de granulometria fina ( 0,75 mm), a reao lcali/slica aconteceria preferencialmente.

Como exemplos da utilizao de vidro em escala real, pode-se destacar o exemplo daAustrlia que j utiliza o vidro modo proveniente do lixo em concretos para construo

(CRENTSIL, K. S, BROWN, T, TAYLOR, 2001 apud LPEZ, AZEVEDO, BARBOSA


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NETO, 2005) e ainda do estado norte-americano de Nova York que j apresentarecomendaes para o uso deste material em concretos.

O presente trabalho busca contribuir para esta discusso atravs de uma avaliaocomparativa de desempenho mecnico para diferentes famlias de concreto, onde partedo agregado fino natural substituda por p de vidro.

2 Materiais Utilizados e Metodologia

2.1 Caracterizaes dos Materiais2.1.1 Cimento Portland

Foi utilizado nesta pesquisa o cimento CP II F 32, cujas caractersticas fornecidas pelofabricante constam da tabela 1.

Tabela 1Caractersticas fsicas e qumicas do cimento utilizado.

Determinao CPII-F-32

CaracterizaoFsica

gua para consistncia normal (%) 28,8

rea especfica Blaine (cm2

/g) 3780Massa Especfica (g/cm3) 3,10

Densidade Aparente (g/cm3) *NI

FinuraResduo na peneira #200 (%) 2,60

Resduo na peneira #325 (%) 11,30

Tempo de PegaIncio (min) 255

Fim (min) 320

Resistncia Compresso

3 dias (MPa) 26,4

7 dias (MPa) 31,9

28 dias (MPa) 38,0

CaracterizaoQumica(

%) Perda ao fogo 4,06

Resduo insolvel 1,53Al2O3 4,53

SiO2 18,52

Fe2O3 2,11

CaO 60,95

MgO 3,26

SO3 3,34

CaO livre 0,89

Equivalente alcalino em Na2O *NI*NI = No Informado


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2.1.2 Agregados Utilizados

Os agregados naturais utilizados, tanto mido quanto grado, possuem naturezamineralgica quartzosa. Ambos representam os materiais que so comercializados emFernando de Noronha. O agregado grado foi caracterizado quanto a sua granulometria edensidade de massa aparente no estado seco.

O agregado artificial para este estudo foi produzido a partir de resduo de vidroproveniente do processo de coleta seletiva de resduos slido domiciliares, atualmenteimplantado em Fernando de Noronha. O processo de preparao do agregado consistiuem submeter o resduo de vidro triturao em moinho de martelo at obter-se umagranulometria semelhante do agregado mido natural.

As tabelas 2 a 4 apresentam as principais caractersticas dos agregados utilizados e afigura 3 representa a curva granulomtrica da areia.

Tabela 2Caractersticas da areia natural e brita 1

Caracterstica Areia Brita 1

Densidade de Massa Aparente (kg/dm3) 1,47 1,43

Mdulo de Finura 2,25 6,94

Coeficiente de Uniformidade(C = d60/d10)

3,00 1,40

Tabela 3Caractersticas da areia artificialp de vidro

Caracterstica P de Vidro

Massa Especfica (g/cm3) 2,47

Massa Unitria Agregado Solto (g/cm3) 1,53

Massa Unitria Agregado mido (g/cm3

) 1,29Teor de Umidade (%) 4,00

Mdulo de Finura 2,76

Dimetro Mximo (mm) 4,80


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Tabela 4Composio granulomtrica da areia e brita utilizadas.

Peneiras (mm)Areia

(%retida)

P de Vidro

(%retida)

Brita 1

(% retida)

25 0,00 0,00 0,00

19 0,00 0,00 0,30

12,5 0,00 0,00 49,50

9,5 0,00 0,00 43,90

6,3 0,10 0,00 6,20

4,8 0,90 0,15 0,10

2,4 3,20 12,80 0,00

1,2 8,10 18,80 0,00

0,6 26,30 27,85 0,00

0,3 37,40 20,05 0,00

0,15 16,50 11,10 0,00

0,01 7,50 9,25 0,00

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

0,01 0,1 1 10 100

Peneiras (mm)

%P

assante

Figura 3Curva granulomtrica da areia natural

2.2 Arranjo Experimental

O trabalho consistiu em avaliar o desempenho dos concretos produzidos com substituiogradativa de agregado mido natural (areia) por agregado mido artificial (p de vidro).


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A primeira fase do experimento consistiu na definio dos parmetros principais deanlise para este estudo, assim foram definidas as principais caractersticas do concreto aser dosado, bem como as famlias que seriam alvo do estudo.

Optou-se pela utilizao de 3 (trs) famlias de estudo, mantendo-se um mesmo traobase. Estas famlias diferem entre si pelo proporcionamento entre os teores de agregadosmidos naturais e artificiais. A tabela 5 apresenta as caractersticas das famliasproduzidas.

Tabela 5Famlias de Concreto produzidas para o estudo.

Famlias de Concreto TUM (c: a: vd: b: a/c) Proporo vidro - areia

Famlia 1 1: 0: 1,95: 2,90: 0,55 1000

Famlia 2 1: 0,97: 0,97: 2,90: 0,55 5050

Famlia 3 1: 1,95: 0: 2,90: 0,55 0100

Para cada famlia foram moldados 15 corpos-de-prova de 10 cm x 20 cm. A moldagemseguiu os procedimentos da NBR 5738 (ABNT, 1994) e o adensamento mecnico foiexecutado em duas camadas. Todos os CPs moldados foram imersos em tanque de cura

aps 24 horas da moldagem e permaneceram neste estado at 24 horas antes darealizao dos ensaios.

O trao utilizado foi especificado para atender a classe de agressividade II, conforme osparmetros prescritos na NBR 6118 (ABNT, 2004). A tabela 6 apresenta uma descriopara os parmetros considerados.

Tabela 6Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto.

Concreto TipoClasse de agressividade

I II III IV

Relao gua/cimento em massaCA 0,65 0,60 0,55 0,45

CP 0,60 0,55 0,50 0,45

Classe de resistncia do concreto(ABNT NBR 8953)

CA C20 C25 C30 C40

CP C25 C30 C35 C40

1 O concreto empregado na execuo das estruturas deve cumprir com os requisitos estabelecidos na ABNT NBR 12655.2 CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado.3 CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido.

Para cada uma das famlias estudadas foram avaliados os seguintes parmetros:

consistncia da mistura no estado fresco e densidade e resistncia compresso noestado endurecido.


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2.2.1 Ensaio de resistncia compresso

Os ensaios de resistncia compresso foram realizados nas idades de 7 e 28 dias,segundo a NBR 5739 (ABNT, 1980). O equipamento utilizado foi uma prensaeletromecnica com carga mxima para 100 toneladas, com sistema de medio digital,acoplado a um microcomputador com impressora, para processamento e obteno dosresultados.

A tabela 7 apresenta os resultados dos ensaios de compresso realizados para cada umadas famlias estudadas.

Tabela 7Resultados dos ensaios de resistncia compresso para as famlias estudadas.

Famlias Proporo vidroareia

Resistncia

Compresso:

mdia aos 7 dias(MPa)

Resistncia

Compresso:

mdia aos 28 dias(MPa)

Abatimento

(mm)

Densidade

(kg/m3)

1 1000 10,5 18,3 140 2191

2 5050 15,0 25,4 110 2310

3 0100 22,0 31,2 115 2414

3 Anlise dos Resultados

3.1 Ensaio de Resistncia Compresso

A figura 4 apresenta os resultados dos ensaios de resistncia compresso para cadauma das famlias estudadas.

Figura 4Resultados de resistncia compresso


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Os resultados demonstram que o melhor desempenho foi obtido para a famlia 3 onde opercentual de p de vidro na mistura de 0% e o de areia natural de 100%, aquitomada como referncia por representar o procedimento tradicional de execuo (vertabela 7).

Contudo, as avaliaes realizadas tambm indicam desempenhos satisfatrios para autilizao do p de vidro em substituio areia natural, principalmente para a famlia 2onde os teores empregados foram de 50%-50%. Observando-se os resultados expressosna figura 4 pode-se verificar que a diferena de resultados entre as famlias 2 e 3 foisignificativamente reduzida entre as idades de 7 dias (rendimento de 68,2%) e 28 dias(rendimento de 81,4%).

Alm disso, h que se considerar que os valores obtidos para a famlia 2 j indicam apossibilidade de utilizao da mistura para a produo de concretos estruturais, tendo emvista a pequena variao dos resultados dos diversos corpos-de-prova feitos para essetrao, caracterizando a uniformidade da mistura.

Para os ensaios na famlia 1, com a utilizao de 100% de agregado fino artificial de pde vidro, observa-se que os resultados se mostraram inferiores aos demais, cerca de 30%abaixo daqueles obtidos para a famlia 2 e cerca de 50% abaixo daqueles obtidos para afamlia 3.

Em que pese restarem dvidas em relao ao processo de produo do p de vidro, ouseja, da possibilidade de melhorar a granulometria do material para garantir umdesempenho satisfatrio da mistura, verifica-se a possibilidade de utilizao destematerial na produo de concretos massa ou concretos no estruturais.

Nesta anlise outros pontos precisam ser considerados, pois o desempenho mecnico apenas um dos fatores a serem considerados no estudo comparativo destas misturas,uma vs que a garantia da viabilidade deste procedimento permite no apenas que sejaevitada uma disposio inadequada de resduos no arquiplago como tambm umareduo direta de custos operacionais com transporte destes resduos para o continente,

alm dos custos relacionados com a destinao final, j no continente. Alm disso,surgem outros benefcios indiretos, pois a utilizao do p de vidro poder implicar nodesenvolvimento de mo-de-obra para aperfeioar os procedimentos de coleta seletiva dovidro, bem como o procedimento de cominuio do vidro, gerando impactos tambm naeconomia.

4 Concluses

incontestvel a importncia de uma gesto segura e eficiente para a disposio finaldos resduos slidos gerados. Dentre as diversas possibilidades, a reutilizao dosresduos desponta como uma alternativa segura e eficiente para esta problemtica.


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Alm disso, a indstria da construo civil pode assumir papel de destaque nestaavaliao, uma vez que possui elementos capazes de absorver boa parte dos resduosgerados no apenas em seus processos produtivos, como tambm oriundos de outrasindstrias. O principal elemento desta indstria o concreto e sua relevncia pode serentendida em decorrncia do seu potencial de estabilizar diversos tipos de resduos.

Embora existam alguns procedimentos para a reutilizao do vidro, em ambientes comoilhas e arquiplagos, onde a dificuldade de obteno de matria-prima para o concreto,aliada aos elevados custos de transporte martimo para estes insumos pode representarum fator de deciso para os investimentos na cadeia produtiva da construo civil,verifica-se a viabilidade da utilizao do p de vidro em substituio parcial ou total daareia natural para a produo de concretos.

Os resultados obtidos para a substituio parcial foram inferiores aos do concreto dereferncia (famlia 3), entretanto a possibilidade de utilizao para fins estruturais no descartada visto que seu resultado deu 25,4 Mpa aos 28 dias. Alm disso, os resultadosrelativos substituio total, embora significativamente inferiores aos da mistura dereferncia, ainda representam a possibilidade de utilizao deste tipo de mistura para aproduo de concretos no estruturais ou concretos massa.

Destacam-se ainda alguns benefcios indiretos em decorrncia da aplicao desta

metodologia, uma vez que o desempenho mecnico apenas um dos fatores a seremconsiderados no estudo comparativo destas misturas, pois garante apenas a utilizaodas misturas para fins estruturais. H que se considerar no processo que os resultadospositivos implicam em uma garantia da viabilidade deste procedimento por permitir noapenas que seja evitada uma disposio inadequada de resduos no arquiplago deFernando de Noronha como tambm garantir uma reduo direta de custos operacionaiscom transporte destes resduos para o continente, alm dos custos relacionados com adestinao final, j no continente.

Anlises sob o enfoque social permitem inferir que outros benefcios indiretos podemsurgir, pois a utilizao do p de vidro poder implicar no desenvolvimento de mo-de-

obra para aperfeioar os procedimentos de coleta seletiva do vidro, bem como oprocedimento de cominuio do vidro, gerando impactos tambm na economia.

5 Referncias

ASSOCIAO BRASILEIRA DE NORMAS TCNICAS. NBR 5738/2003 Moldagem e curade corpos-de-prova cilndricos ou prismticos de concreto. ABNT/CB-18 - ComitBrasileiro de Cimento, Concreto e Agregados, CE-18:301.03 - Comisso de Estudo deEnsaios Fsicos para Concreto Fresco, Rio de Janeiro, 2003.

BABU, K. G, PRAKASH, P.V. Cement and Concrete Research. 25, 6. 1995.


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