UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁPR
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
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.
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):
1,...,21
1
=++=∑=
n
q
i
i xxxx equação (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
,1
,0mm
xi = equação
(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 ( `
1x ) são definidos pela subtração dos limites inferiores Li
de xi e dividindo esse valor pela diferença 1- (soma dos Li ), como:
L
Lxx ii
−
−=
1
`
1 equação (3),
em que, ∑=
−=
q
i
iLL1
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
3 Dias 26,4
7 Dias -
Resistência à Compressão por Idade
(MPa)
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):
100xM
MMMt
i
fi −= equação (1),
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):
V
M
V
MM cTU =
−=µ , equação (3),
em que:
=cM massa do recipiente (g)
=TM massa do recipiente mais amostra (g)
=M massa da amostra (g)
=V volume do recipiente (cm³)
=Uµ 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
MAX(%V) 67 50,5 50,5
MIN(%V) 33 16,5 16,5
PROPORÇÃO DE AREIA PARA AGREGADO ALTERNATIVO
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)
VALORES Anat ARCD AEPSR
MÁX. 67 50,5 50,5
PROPORÇÃO DE AREIA PARA AGREGADO
ALTERNATIVO
MÍN.
PSEUDOCOMPONENTES
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
Nº Abertura (mm)
MASSA (g) (%)
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.
05
10152025303540
Mas
sa r
etid
a (%
)
4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08
Abertura da peneira (mm)
% RETIDO X PENEIRA
Massa retida
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,
ACR
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
Nº ABERT mm PESO(g) (%)
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
05
10152025303540
Mas
sa r
etid
a (%
)
4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08
Abertura da peneira (mm)
% RETIDO X PENEIRA
Massa retida
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 Nº ABERT mm
PESO(g) % 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
EPSR
Capítulo 4 Resultados e Discussões
39
0
10
20
30
40
50
Mas
sa r
etid
a (%
)2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 < 0,15
Abertura da peneira (mm)
AREIA NATURAL
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 EB-4
Nº ABERT mm
PESO(g) (%) 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
0
10
20
30
40
50
Mas
sa r
etid
a (%
)
4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,075
Abertura da peneira (mm)
SEIXO FINO
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.
0
10
20
30
40
50
0,01 0,1 1 10
Abertura da Peneira (mm)
Mas
sa r
etid
a (%
)
ACR
EPSR
AREIA NATURAL
SEIXO FINO
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.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
41
Tabela 4.5 – Valores do módulo de finura dos agregados utilizados
ACR EPSR
AREIA
NATURAL SEIXO
4,26 4,67 1,83 3,43
Entre os quatros agregados utilizados, o EPSR são os que possui o maior
módulo de finura, contudo está no mesmo patamar que o de RCD e a areia
natural o menor. Por sua granulometria, esta apresenta uma grande quantidade
de partículas muito pequenas que faz melhorar a compacidade na mistura,
considerando que os demais agregados possuem o módulo um pouco elevado
para agregado miúdo.
É importante a preocupação com o material pulverulento em função do
consumo de água e a fissuração no concreto endurecido, contudo em todas as
amostras dos agregados a quantidade deste material é baixa, o que não tem
grande influência no procedimento para confecção dos blocos.
4.3 Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis na Areia
A análise do teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia tem por
finalidade mostrar o nível de conformidade com a recomendação da NBR
7218/1987. Considerando que a areia natural é de origem de rio este teor é
insignificante na amostra, tornando-se irrelevante para o trabalho experimental.
4.4 Massa Unitária dos Agregados Natural e Alternativos
A determinação da massa unitária dos agregados foi desenvolvida
conforme descrito na metodologia descrita nas NBR 7251/1982 e NM 45/2002.
Essas normas buscam oferecer a partir dos resultados um valor médio de massa
aparente de cada agregado que irão compor a mistura do concreto leve a base de
EPSR.
Na Tabela 4.6 estão evidenciados os valores obtidos nos três procedimentos
para definição do valor médio da massa aparente da areia natural de rio.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
42
Tabela 4.6 - Massa aparente da areia
Determinação 1ª 2ª 3ª
Mc Massa do recipiente (g) 1103 1103 1103
MT
Massa do recipiente +amostra (g) 2352 2349 2339
M Massa da amostra (g) 1249 1246 1242
V Volume do recipiente (cm³) 857 857 857
µU Massa unitária (g/cm³) 1,457 1,453 1,442
Valor médio (g/cm³) 1,45
Na Tabela 4.7 estão dispostos os valores obtidos nos três procedimentos
para definição do valor médio da massa aparente do ACR.
Tabela 4.7 - Massa aparente do ACR
Determinação 1ª 2ª 3ª
Mc Massa do recipiente (g) 1103 1103 1103
MT
Massa do recipiente +amostra (g) 2142 2151 2158
M Massa da amostra (g) 1039 1048 1055
V Volume do recipiente (cm³) 857 857 857
µU Massa unitária (g/cm³) 1,212 1,222 1,231
Valor médio (g/cm³) 1,22
Na Tabela 4.8 estão dispostos os valores obtidos nos três procedimentos
para definição do valor médio da massa aparente do EPSR.
Tabela 4.8 - Massa aparente do EPSR
Determinação 1ª 2ª 3ª
Mc Massa do recipiente (g) 1103 1103 1103
MT
Massa do recipiente +
amostra (g) 1458 1466 1445
M Massa da amostra (g) 355 363 342
V Volume do recipiente (cm³) 857 857 857
µU Massa unitária (g/cm³) 0,414 0,423 0,399
Valor médio (g/cm³) 0,41
Capítulo 4 Resultados e Discussões
43
Na Tabela 4.9 estão dispostos os valores obtidos nos três procedimentos
para definição do valor médio da massa aparente do seixo.
Tabela 4.9 - Massa aparente do seixo fino
Determinação 1ª 2ª 3ª
Mc Massa do recipiente (g) 1103,5 1103,5 1103,5
MT
Massa do recipiente +amostra (g) 2503,5 2502,5 2503,0
M Massa da amostra (g) 1400 1399 1399,5
V Volume do recipiente (cm³) 848 848 848
µU Massa unitária (g/cm³) 1,651 1,649 1,650
Valor médio (g/cm³) 1,65
Apesar de o EPSR apresentar uma massa aparente muito menor que aos
demais agregados, este ao se misturar aos demais possui um comportamento
discreto na acomodação das partículas, não interferindo na consistência do
concreto.
4.5 Determinação da Densidade Aparente
No delineamento experimental, tem-se como resultado planejamento em
rede simplex, cujo somatório de todas as proporções dos três componentes é
igual a 100%.
Após definir os valores máximos e mínimos dos três componentes das
misturas, utilizando os recursos da estatística definiu-se 16 dosagens e as
respectivas proporções de areia, ACR e EPSR, conforme a Tabela 4.10.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
44
Tabela 4.10 - Valores de densidade aparente da mistura
Volume inicial não compactado constante = 100 mL
Massa (g) Compo-
sição AREIA RCD EPSR
Vfinal (mL)
Mfinal (g)
Minicial (g)
Densidade aparente das composições
(g/ml) 1 101,9 19,3 5,9 87 126,8 126,992 1,5 2 51,5 63,4 5,9 86 120,6 120,762 1,4 3 46,2 23,5 19,5 93 88,928 89,2 1,0 4 62,9 54,9 6,6 92 124,291 124,4 1,4 5 65,3 24,8 14,7 91 104,533 104,7 1,1 6 45,6 39,4 15,0 88 99,674 100,0 1,1 7 80,0 39,4 6,6 88 125,878 126,0 1,4 8 80,2 23,9 10,9 87 114,817 115,0 1,3 9 46,1 54,7 10,7 86 110,244 111,5 1,3 10 65,8 39,5 10,7 87 115,798 116,0 1,3 11 85,2 32,1 8,4 88,5 125,451 125,7 1,4 12 57,1 55,8 8,4 90 121,082 121,3 1,3 13 56,2 31,3 15,1 90 102,309 102,6 1,1 14 66,6 39,4 9,5 90 115,119 115,5 1,3 15 80,4 34,6 7,9 87,5 122,612 122,9 1,4 16 71,8 35,5 9,6 84 116,243 116,9 1,4
Na Figura 4.6 é possível visualizar os resultados da Tabela 4.10, que
representam os valores de densidade aparente das 16 composições e, também, a
restrição para 7 composições que apresentaram os maiores valores. Essas 7
composições selecionadas serão utilizadas para realizar ensaios de resistência
mecânica à compressão e absorção de água em laboratório.
Dentro dos objetivos desse trabalho que é o de reduzir o consumo de areia
natural ao mínimo com o empacotamento possível, pela análise da Figura 4.6
observa-se que as composições 4, 8, 10 e NOVA, apresentam elevado potencial.
Essas composições resultaram em densidades aparentes na ordem de 1,4 g/cm3
e, utilizam entre 48 % e 55,7 % de agregados alternativos.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
45
Fitted Surface; Variable: DENSIDADE APARENTE (g/mL)DV: DENSIDADE APARENTE (g/mL); R-sqr=,9706; Adj:,9177
Model: Cubic
1,4 1,3 1,2 1,1 1
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00EPRS (mL)0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
AREIA (mL)0,00 0,25 0,50 0,75 1,00
RCD (mL)
Figura 4.6 - Valores de densidade aparente utilizando EPSR, RCD e Areia natural
Por meio da superfície de resposta, Figura 4.7, é possível verificar que a
densidade aparente aumenta com o aumento nas concentrações de areia natural
e RCD.
Figura 4.7 - Superfície de resposta para densidade aparente
5
8
7 4
10
1
Nova
Capítulo 4 Resultados e Discussões
46
A análise da influência dos componentes pode ser obervada na Figura 4.8,
gráfico de Pareto, atribuindo a areia, ao RCD e ao ESPR, nessa ordem
decrescente de influência sobre a densidade aparente.
Figura 4.8 - Gráfico de Pareto para densidade aparente
Foram moldados sete CP 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 e, posteriormente
o lote-piloto seguiu todos os procedimentos de produção adotados na indústria.
4.6 Resistência Mecânica à Compressão (RMC) obtida em Laboratório
Os resultados apresentados na Tabela 4.11 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
Capítulo 4 Resultados e Discussões
47
R2 dessa figura indica que a superfície está extremamente bem ajustada aos
valores de resistência à compressão.
Tabela 4.11 - Resultado de resistência a compressão, média e desvio padrão.
AMOSTRA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) / AMOSTRA MÉDIA (MPa)
DESVIO PADRÃO
1 5,3 6,4 5,6 6,4 5,1 5,2 5,5 5,6 0,523
2 5,2 7 4,5 4,8 5 5,3 5,5 5,2 0,830
3 5,1 4,5 6,5 4,8 4,1 4,6 5,5 5,0 0,798
4 7,5 5,7 6,9 5,5 7 6,1 7 6,5 0,759
5 6,5 5,7 5,3 6,2 4,6 5,5 6,1 5,7 0,647
6 3,4 3,4 5,2 3,4 4,2 3,8 3,6 3,9 0,657
7 4,3 3,1 3,4 2,3 4,6 3,7 3,3 3,5 0,773
8 3,3 2,4 5,2 3,2 4,8 3,4 3,9 3,8 0,980
Analisando os 3 maiores valores médios de RMC, pode-se concluir que as
amostras 4, 5 e 1 possuem resistência de 6,5 MPa, 5,7 MPa e 5,6 MPa,
respectivamente, logo pode-se justificar que:
a) as amostras 4 e 5 possuem na composição o menor percentual de areia
natural;
b) a amostra 4 utiliza o maior percentual de ACR e a amostra 5 utiliza o maior
percentual de EPSR, embora os valores de RMC sejam praticamente os
mesmos;
c) embora a amostra 1 apresente valores de RMC da mesma ordem que as
amostras 4 e 5, utiliza o maior percentual de areia natural e os menores
percentuais de agregados alternativos (ACR e EPSR).
Capítulo 4 Resultados e Discussões
48
Figura 4.8 - Superfície de resposta para os valores de RMC
Os valores apresentados no Gráfico de Pareto, Figura 4.9, indicam a
relevância individual do EPRS, da areia e do RCD e, ao contrário uma sinergia
negativa quando combinados em dupla ou tripla.
Figura 4.9 - Gráfico de Pareto indicando relevância dos componentes em RMC
Capítulo 4 Resultados e Discussões
49
O aumento da concentração de RCD aumenta a resistência à compressão
numa concentração intermediária de areia.
4.7 Ensaio de Absorção de Água
A NBR 10836/1994 não define nenhum valor padrão para absorção de água,
contudo, requer que os procedimentos sejam obedecidos conforme preconiza a
norma, atentando para os limites atribuídos para ação laboratorial. Deve ser uma
média entre três medidas de cada amostra, contudo, este trabalho aplicou para
cada amostra sete medidas, garantindo uma melhor confiabilidade.
Observa-se na Tabela 4.12 que os valores médios de absorção de água,
associados aos valores de desvio padrão, não apresentam diferença entre as
composições. Esse resultado mostra que, independente da composição os
valores para esse parâmetro são praticamente os mesmos. Esse resultado é
muito importante do ponto de vista da substituição da areia natural por agregados
alternativos.
Tabela 4.12 - Resultado da absorção de água
MÉDIA AMOSTRA ABSORÇÃO DE ÁGUA (%) / AMOSTRA (%)
DESVIO PADRÃO
1 13,59 14,36 13,37 12,93 13,59 13,51 13,57 13,56 0,4238
2 12,05 12,19 13,78 13,04 12,37 13,17 12,21 12,69 0,6498
3 15,67 13,75 13,72 13,79 15,12 15,56 14,48 14,58 0,8663
4 14,29 14,09 14,86 13,52 14,4 13,69 13,69 14,12 0,4521
5 14,15 13,89 13,71 14,18 14,62 13,81 13,58 13,99 0,353 6 15,2 13,98 14,74 14,56 15,25 15,41 15,41 14,76 0,554
7 15,62 15,52 14,07 14,88 14,78 14,82 10,86 14,36 1,6292 8 14,12 13,76 15,3 15,44 14,56 15,28 15,15 14,8 0,6601
Embora a superfície de resposta apresente diferenças consideráveis nas
linhas de nível, deve-se atentar para o fato que a variação na escala de AA é
muito pequena, não havendo, portanto, diferenças significativas entre os valores.
Outro ponto a ser destacado é o elevado valor de R2, indicando que a equação
que descreve a superfície de resposta ajusta-se muito bem aos pontos que
representam os valores de AA., conforme Figura 4.10.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
50
Figura 4.10 - Superfície de resposta para absorção de água
O gráfico de Pareto indica a pequena diferença na relevância entre os
componentes e, que o efeito dos componentes sobre a absorção de água é
somente individual e não combinado, conforme Figura 4.11.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
51
Figura 4.11 - Gráfico de Pareto para absorção de água
4.8 Produção de Blocos em Escala-Piloto
Após análise dos resultados de resistência mecânica à compressão e
absorção de água, observou-se que a dosagem da amostra 4 apresentou o maior
valor médio de RMC aos 7 dias (6,5 MPa), sendo que o valor de AA pelo fato de
estarem muito próximo em todas as composições, justificou essa escolha. Assim,
foi produzido em escala industrial na TAM lotes-piloto de blocos de vedação,
reservando 7 blocos de lotes diferentes para avaliação de RMC e AA. Para
garantir a comparação entre a composição otimizada em laboratório com a
praticada na indústria, foram obtidos também lotes de blocos com os materiais
convencionais utilizados na TAM e, igualmente reservados 7 blocos da
composição referência. Assim, os 14 blocos (7 da composição 4 e 7 da
composição referência) foram avaliados quanto a RMC (Tabela 4.13) e AA
(Tabela 4.14), de acordo com os procedimentos listados no capítulo 3.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
52
Tabela 4.13 - Resultados comparativos de RMC entre a composição 4 e a
referência
AMOSTRA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DOS BLOCOS
(MPa) MÉDIA (MPa)
DESVIO PADRÃO
Amostra 4 3,2 3,7 3,4 4,1 3,6 3 3,4 3,4 0,357
REFERÊNCIA 7,29 6,89 7,06 7,06 7,17 7,26 7,09 7,1 0,136
Tabela 4.14 - Resultados comparativos de AA entre a composição 4
e a referência
AMOSTRA ABSORÇÃO DE ÁGUA DOS BLOCOS (%). MÉDIA(%) DESVIO PADRÃO
AMOSTRA 4 14,03 14,12 13,85 14,27 13,88 13,91 14,16 14,03 0,159
REFERÊNCIA 7,96 9,92 8,97 9,43 8.80 9,2 9,61 9,31 0,682
Os resultados permitem concluir que, embora os valores, tanto de RMC
quanto de AA, tenham sido mais favoráveis à composição referência, os valores
apresentados pela composição 4 estão de acordo com o previsto na NBR
6136/2007. Com isso, os resultados mostram o potencial da substituição de
agregados naturais por alternativos, representando tanto, ganhos financeiros
como ambientais.
Verifica-se que na confecção dos blocos pilotos com os agregados
propostos neste trabalho, atende a NBR 6136/2007, considerando a resistência
mecânica à compressão com valor superior a 3 MPa aos sete dias e quanto a
absorção de água, tomado em valores individuais, abaixo de 16% , constatando-
se ainda, uma significativa redução de 25% da densidade do bloco, devido a
leveza do EPSR que, juntamente ao ACR e a areia natural para produzir blocos
de vedação e serem incorporado ao processo construtivo no setor da construção
civil, como mostra a Figura 4.12.
Capítulo 4 Resultados e Discussões
53
Figura 4.12 – Bloco confeccionado com mistura dos agregados: areia natural, RCD e EPSR.
54
5 CONCLUSÃO
No desenvolvimento das experiências constatamos a viabilidade técnica da
utilização do EPSR como agregado alternativo, proveniente da reciclagem em
processamento tecnológico simples do EPS, resultando num produto consistente de
baixa densidade potencialmente utilizável na composição de concreto leve para
várias aplicações na construção civil como enchimentos de piso e blocos para
alvenaria de vedação associado a agregados naturais como a areia, seixos e
agregados proveniente de RCD de concreto, objeto desse trabalho.
No decorrer das experiências verificamos que sua utilização sem aditivo
colante, embora permita a produção de blocos utilizando equipamentos de vibro-
prensagem, não proporciona boa resistência mecânica à compressão, devido à área
superficial do EPSR que não apresenta boa aderência aos agregados naturais e de
RCD, mas com a utilização de aditivo colante, a mistura apresenta boa RMC
associada à leveza do material que, nessa experiência resultou na redução de 25%
da massa do bloco produzido com material alternativo em relação ao bloco
convencional utilizado como referência.
A resistência mecânica à compressão aos sete dias para a dosagem
experimental, foi superior a 3 MPa e o resultado da absorção de água do bloco
individual, apresentou valor inferior a 16%, ambos os resultados em conformidade
com o que estabelece a NBR 6136/2007 para blocos vazados de concreto simples
para alvenaria de vedação.
Os resultados da pesquisa foram conclusivos também, quanto a utilização
racional e sustentável de materiais alternativos provenientes de EPS reciclado e de
resíduos de construção e demolição de concreto composto com seixo de rio em
substituição a aproximadamente 55% de agregados da natureza, contribuindo
duplamente para minimizar o passivo ambiental, dando um destino adequado para o
resíduo mineral da construção civil e também ao EPS pós-consumo. e,
principalmente, reduzindo a extração de agregados naturais.
Sugestões para trabalhos futuros:
55
• Verificação da capacidade de bloqueio térmico de blocos de concreto com
EPSR.
• Otimização da relação areia natural / agregado alternativo.
• Otimização do uso de aditivo.
• Análise econômica da fabricação de blocos de vedação para alvenarias,
produzidos com agregados alternativos.
56
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Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Santa
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