estaca franki: vantagens, desvantagens e principais aspectos
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Trabalho apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso, da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia - FACET, Centro Universitário Newton Paiva, com o objetivo de avaliar a aplicação de fragmentos cerâmicos no preparo de concreto.TRANSCRIPT
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CENTRO UNIVERSITÁRIO NEWTON PAIVA
FALCULDADE DE CIENCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
MATHEUS ALVIM BICHARA COSTA
SÉRGIO RIBEIRO FONSECA JÚNIOR
REAPROVEITAMENTO E EFICÁCIA DE MATERIAIS CERÂMICOS
UTILIZADOS COMO AGREGADOS NA COMPOSIÇÃO DO
CONCRETO
Belo Horizonte
2015
1
MATHEUS ALVIM BICHARA COSTA
SÉRGIO RIBEIRO FONSECA JÚNIOR
REAPROVEITAMENTO E EFICÁCIA DE MATERIAIS CERÂMICOS
UTILIZADOS COMO AGREGADOS NA COMPOSIÇÃO DO
CONCRETO
Trabalho apresentado à disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso, da Faculdade de Ciências Exatas e de Tecnologia - FACET, Centro Universitário Newton Paiva, com o objetivo de avaliar a aplicação de fragmentos cerâmicos no preparo de concreto.
Área de Concentração: Engenharia Civil
Professor: Victor Fernando Angulo Quiñonez
Belo Horizonte
2015
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VERSO PARA A BIBLIOTECA
3
Matheus Alvim Bichara CostaSérgio Ribeiro Fonseca Junior
REAPROVEITAMENTO E EFICÁCIA DE MATERIAIS CERÂMICOS UTILIZADOS
COMO AGREGADOS NA COMPOSIÇÃO DO CONCRETO
Monografia apresentada ao curso de Engenharia Civil da Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas do Centro Universitário Newton Paiva, como requisito parcial para obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil.
__________________________________Victor Fernando Ângulo Quiñonez (Orientador)
__________________________________Douglas Lopes de Oliveira (Professor Convidado)
BELO HORIZONTE, DE JULHO 2015
4
À nossas famílias e aos nossos colegas.
5
AGRADECIMENTO
Ao nosso orientador Victor Fernando, por ter acolhido o nosso projeto de braços
abertos, e por seus conselhos que foram fundamentais para o resultado final.
Ao laboratorista do Laboratório de Engenharia Civil da Newton Paiva, Matheus
Gomes Zarista, que nos acompanhou e se prontificou em ajudar nos processos
práticos da pesquisa.
Aos demais professores que nos agraciaram com diversas dicas e sugestões.
6
O sucesso nasce do querer, da determinação e persistência em se chegar a um objetivo. Mesmo não atingindo o alvo, quem busca e vence obstáculos, no mínimo fará coisas admiráveis.”
José de Alencar
7
RESUMO
O trabalho avaliou as propriedades mecânicas do uso de fragmentos de blocos cerâmicos no traço de concreto como agregado graúdo, no intuito de encontrar aplicações e soluções para o desperdício do mesmo.
Para a pesquisa tomou-se mão de três traços. São eles: “BASE”, “B50T50” e “T100” sendo o “BASE” um traço com 100% de brita, o “B50T50” com 50% de brita e 50% de fragmentos e o “T100” com 100% de fragmentos.
O traço “BASE” é composto por cimento, areia e brita. Os resultados do mesmo serviram de referencia para observar as variações dos traços com adição de fragmentos cerâmicos.
O traço B50T50 e o T100, são variações do BASE, contendo uma mudança na parcela de agregado graúdo de 50% de brita e 50% de fragmentos para o primeiro e de 100% de fragmentos para o segundo.
Uma atenção especial foi dada à adição de água para os traços com adição de fragmentos, pois os mesmos, diferentemente da brita, apresentam uma absorção de agua muito superior. Para isso foi arranjado um teste de absorção e a partir dos resultados, foi feita uma adição de agua para que os três traços ficassem com sua relação a/c mais parecidas.
Os corpos-de-prova foram confeccionados de acordo com a norma NBR 5738 e colocados na câmara úmida. Os mesmos foram avaliados em 7, 14 e 28 dias e passaram por ensaios de compressão.
Os resultados mostraram que os fragmentos cerâmicos prejudicam na resistência do concreto, porém podem ser utilizados em elementos não estruturais para se evitar futuros desperdícios de material.
Palavras-Chave: Concreto; RCD; Resíduos de Construções; Estruturas; Bloco
Cerâmico, Tijolo; Reaproveitamento.
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ABSTRACT
The study evaluated the mechanical properties of the use of ceramic blocks
fragments in the concrete mix as coarse aggregate in order to find applications and
solutions for the waste of it.
For the research took up hand three strokes. They are: "BASE", "B50T50" and
"T100" and the "BASE" a trace 100% gravel, the "B50T50" with 50% gravel and 50%
fragments and the "T100" with 100% fragments.
The feature "BASE" is composed of cement, sand and gravel. The results of that
served as the reference to observe the variations of the traces in adding ceramic
fragments.
The B50T50 line and T100 are variations BASE containing a change in the
proportion of coarse aggregate of 50% and 50% of grit fragments for the first and
100% for the second fragment.
Special attention was given to adding water to the mixtures with addition of
fragments, since they, unlike gravel, have a much higher water absorption. For it was
arranged an absorption test and from the results, an addition of water to the three
traits stay with their relationship a / c was more like made.
The bodies of the test piece were made according to standard NBR 5738 and placed
in a humid chamber. They were evaluated 7, 14 and 28 days and passed through
compression tests.
The results showed that the ceramic fragments impair the strength of concrete, but
can be used in non-structural elements to avoid further waste material.
9
Keywords: Concrete; RCD; Construction waste; Structures; Ceramic Block, Brick;
Reuse.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES E GRÁFICOS
FIGURA 1 - Ensaio de Tração direta....................................................................................................26FIGURA 2 - Materiais separados por peso...........................................................................................30FIGURA 3 - Pesagem do corpo-de-prova............................................................................................31FIGURA 4 - Ensaio de abatimento.......................................................................................................32FIGURA 5 - Pesagem da brita..............................................................................................................33FIGURA 6 - Processo de Peneiramento dos Fragmentos Cerâmicos..................................................34FIGURA 7 - Corpos-de-prova já moldados...........................................................................................34FIGURA 8 – Ensaio de Compressão: CP T100 rompido......................................................................36FIGURA 9 – Abatimento....................................................................................................................... 38FIGURA 11 - Resultado de Ensaio: CP I / BASE (7 dias)....................................................................44FIGURA 12 - Resultado de Ensaio: CP II / BASE (7 dias)...................................................................45FIGURA 13 - Resultado de Ensaio: CP III / BASE (7 dias)..................................................................45FIGURA 14 - Resultado de Ensaio: CPIV / BASE (14 dias).................................................................46FIGURA 15 - Resultado de Ensaio: CPV / BASE (14 dias)..................................................................46FIGURA 16 - Resultado de Ensaio: CPVI / BASE (14 dias).................................................................47FIGURA 17 - Resultado de Ensaio: CPVII / BASE (28 dias)................................................................47FIGURA 18 - Resultado de Ensaio: CPVIII / BASE (28 dias)...............................................................48FIGURA 19 - Resultado de Ensaio: CP IX / BASE (28 dias)................................................................48FIGURA 20 - Resultado de Ensaio: CP I / B50T50 (7 dias).................................................................49FIGURA 21 - Resultado de Ensaio: CP II / B50T50 (7 dias)................................................................49FIGURA 22 - Resultado de Ensaio: CP III / B50T50 (7 dias)...............................................................50FIGURA 23 - Resultado de Ensaio: CP IV / B50T50 (14 dias).............................................................50FIGURA 24 - Resultado de Ensaio: CP V / B50T50 (14 dias)..............................................................51FIGURA 25 - Resultado de Ensaio: CP VI / B50T50 (14 dias).............................................................52FIGURA 26 - Resultado de Ensaio: CP VII / B50T50 (28 dias)............................................................52FIGURA 27 - Resultado de Ensaio: CP VIII / B50T50 (28 dias)...........................................................52FIGURA 28 - Resultado de Ensaio: CP IX / B50T50 (28 dias).............................................................53FIGURA 29 - Resultado de Ensaio: CP I / T100 (7 dias)......................................................................53FIGURA 30 - Resultado de Ensaio: CP II / T100 (7 dias).....................................................................54FIGURA 31 - Resultado de Ensaio: CP III / T100 (7 dias)....................................................................54FIGURA 32 - Resultado de Ensaio: CP IV / T100 (14 dias).................................................................55FIGURA 33 - Resultado de Ensaio: CP V / T100 (14 dias)..................................................................55FIGURA 34 - Resultado de Ensaio: CP VI / T100 (14 dias).................................................................56FIGURA 35 - Resultado de Ensaio: CP VII / T100 (28 dias)................................................................56FIGURA 36 - Resultado de Ensaio: CP VIII / T100 (28 dias)...............................................................57FIGURA 37 - Resultado de Ensaio: CP IX / T100 (28 dias).................................................................57
GRÁFICO 1 - Valores médios de compressão para os três traços propostos......................................39
10
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Estimativas de Geração de Resíduos de Construção Civil...............................................18TABELA 2 - Classes de Resistencia de Blocos Cerâmicos..................................................................21TABELA 3 - Resistencia de Dosagem à Compressão e Abatimento....................................................22TABELA 4 - Número de camadas para moldagem dos corpos-de-prova 1*........................................24TABELA 5 - Traços de concreto com cimento CP II - E - 32................................................................29TABELA 6 - Proporções Utilizadas.......................................................................................................29TABELA 7 - Resultados do Ensaio de Absorção..................................................................................37TABELA 8 - Adição de àgua baseada nos resultados do ensaio de abatimento..................................37TABELA 9 - Ensaios de Compressão...................................................................................................39TABELA 10 - Tabela Comparativa de Resultados................................................................................40
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
A – ÁreaAAI – Absorção de Agua InicialABNT – Associação Brasileira de Normas TécnicasCP – Corpo-de-provaFck – Resistencia Característica do ConcretoNBR – Norma BrasileiraPf – Peso FinalPi – Peso InicialRCD – Resíduo de Construção e Demolição
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LISTA DE SIMBOLOS
σ – Tensão – Variaçãoe – Índice de Vazios
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SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO____________________________________________________15
1.1 Objetivos_____________________________________________________16
1.2 Objetivos Específicos__________________________________________16
1.3 Estrutura da Dissertação________________________________________17
2 REFERENCIAL TEÓRICO___________________________________________18
3 METODOLOGIA__________________________________________________28
3.1 Planejamento_________________________________________________28
3.2 Traço________________________________________________________28
3.3 Determinação das características dos fragmentos cerâmicos_________30
3.3.1 Quanto à absorção_________________________________________30
3.3.1.1 Procedimento___________________________________________30
3.3.2 Quanto a geração de entulho_________________________________31
3.4 Determinação da consistência___________________________________32
3.4.1 Procedimento______________________________________________32
3.5 Modelagem dos corpos-de-prova_________________________________32
3.5.1 Pesagem_________________________________________________33
3.5.2 CP BASE_________________________________________________33
3.5.3 CP B50T50_______________________________________________34
3.5.4 CP T100__________________________________________________34
3.5.5 Acréscimo de água_________________________________________35
3.6 Ensaios de compressão________________________________________35
4 ANÁLISE DE DADOS E RESULTADOS________________________________36
4.1 Quanto ao ensaio de absorção___________________________________37
4.2 Quanto à consistência__________________________________________37
4.3 Quanto aos ensaios de compressão______________________________39
14
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS__________________________________________41
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS_______________________41
6 REFERENCIAS___________________________________________________42
7 ANEXOS________________________________________________________45
7.1 Gráficos dos ensaios de compressão_____________________________45
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1. INTRODUÇÃO
A construção civil no Brasil teve o primeiro grande crescimento na década de 1940,
durante o governo de Getúlio Vargas, no qual foi feito um grande investimento na
área, fazendo com que o país fosse reconhecido pelo seu domínio sobre as
tecnologias de concreto.
Na década de 1950, os investimentos feitos em obras pelo governo diminuíram,
deixando-as cada vez mais dependentes da iniciativa privada. Na década de 1970,
durante o regime militar, foram retomados os investimentos, ajudando a alavancar
novamente a construção civil no país.
Com o decorrer dos anos, outros fatores foram sendo levados em consideração,
como na década de 1990 em que a mão de obra qualificada começou a ser exigida
para se adquirir qualidade no produto final.
Com maiores investimentos e mais obras, grandes montantes de resíduos foram
gerados. Os mesmos chamaram a atenção de órgãos ligados ao meio ambiente e
também a dos próprios investidores até que estes resíduos passaram a ser vistos
como: Impacto ambiental e prejuízo.
Estima-se que a área da Construção Civil em particular, é responsável por 40% a
70% dos resíduos sólidos gerados no Brasil. Dados observados por pesquisadores
como Hendriks (2000) e Pinto (1999).
O desperdício está geralmente relacionado com a falta de planejamento ou mão de
obra desqualificada. Estes são problemas que vem de longa data e até então não
foram superados. Sem projetos adequados, ou sem os materiais necessários para
as operações, a não geração de algum montante de resíduo se torna praticamente
impossível.
Em observância destes fatores e dos incentivos à minimização de impactos,
notasse que o uso consciente e planejado, assim como o reaproveitamento de
16
recursos são conceitos que se tornaram imprescindíveis na vida do homem
moderno de forma geral. Evitar o desperdício e ter uma visão de longo prazo são
tendências crescentes.
Seguindo o mesmo caminho, podemos observar que o tijolo cerâmico é um material
muitíssimo presente dentre tantos outros classificados como RCD (Resíduos de
Construção e Demolição). Sendo ele um material inerte (que são materiais que não
interagem na reação química), seu potencial de reaproveitamento se torna muito
grande.
Portanto este estudo tem como missão apontar dados e demonstrar fatores
positivos e negativos do reaproveitamento de fragmentos de tijolos para a
elaboração do concreto feito in loco, através do cruzamento de dados de diferentes
traços, apresentando uma nova maneira de diminuir o desperdício com segurança.
O objetivo é apresentarmos uma alternativa de reaproveitamento de fragmentos
cerâmicos em uma situação de obra, evitando o seu desperdício.
1.1 Objetivos
Reaproveitar materiais residuais cerâmicos que seriam descartados, como
agregado na composição do concreto.
1.2 Objetivos Específicos
a) Levantar material relacionado aos materiais utilizados e
procedimentos do processo de análise.
b) Elaborar e testar o corpo-de-prova base
c) Elaborar e testar os corpos-de-prova com materiais cerâmicos
d) Comparação dos resultados
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1.3 Estrutura da Dissertação
Este trabalho se divide em 6 capítulos, sendo eles:
1) Capítulo 1 - Introdução: Consiste na apresentação do trabalho e seus
objetivos, apresentando de forma organizada, como o trabalho foi
estruturado.
2) Capítulo 2 - Referencial Teórico: Abordagem do tema em acordo com
diferentes estudos de alguns autores, apresentando seus pontos de vista
sobre o assunto.
3) Capítulo 3 - Metodologia: A maneira utilizada para iniciar, prosseguir e
concluir o trabalho visando-se alcançar os objetivos.
4) Capítulo 4 - Análise de Dados: Uma análise dos resultados obtidos, e
concluindo o que eles nos apresentam.
5) Capítulo 5 - Considerações Finais: Uma conclusão do trabalho, com
sugestões para a continuidade da pesquisa.
6) Capítulo 6 - Referencias: Listagem das bibliografias e outros meios,
utilizados para embasar as pesquisas realizadas.
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2 REFERENCIAL TEÓRICO
Segundo John e Agopyan (2010), Resíduos de Construção e Demolição (RCD), são
todos os materiais oriundos destas atividades e que não tem outro destino
planejado a não ser o descarte. Ainda, segundo os mesmos, a reciclagem de
resíduos de Construção e Demolição vem da antiguidade. Recentemente foi
empregada na reconstrução da Europa após a Segunda Guerra Mundial e
atualmente é praticada amplamente por toda a Europa e especialmente na
Holanda.
No Brasil esta prática ainda é recente e se encontra em expansão, principalmente
em áreas onde a geração de resíduos é mais aparente.
As estimativas em termos de mundo variam entre 130 a 3000kg/habitante.ano
(JOHN & AGOPYAN, 2010). Em termos de Brasil, as estimativas de Pinto (1999),
para as cidades de Jundiaí, Santo André, São José dos Campos, Belo Horizonte,
Ribeirão Preto, Campinas, Salvador e Vitória da Conquista, variam de
230kg/habitante.ano para a ultima cidade e 760Kg/habitante.ano para a primeira.
TABELA 1 - Estimativas de Geração de Resíduos de Construção Civil.
País Quantidade Anual Fonte
Mton/ano Kg/hab.
Suécia 1,2 – 6’ 136 – 680 TOLSTOY,
BORKLUND &
CARLSON (1998);
EU (1999)
Holanda 12,8 – 20,2 820 – 1300 LAURITZEN (1998).
BROSSINK,
BROUWERS & VAN
EUA 136 – 171 463 – 584 EPA (1998; PENG,
GROSSKOPF,
19
KIBERT (1994)
UK 50 – 70 880 a 1120 DETR (1998);
LAURITZEN (1998)
Belgica 7,5 – 34,7 735 – 3359 LAURITZEN (1998,
EU(1999)Dinamarca 2,3 – 10,7 440 – 2010
Itália 35 – 40 600 – 690
Alemanha 79 - 300 963 – 3658
Japão 99 785 KASAI (1998)
Portugal 3,2 325 EU (1999)
Brasil Na 230 – 660 PINTO (1999)
FONTE: (JOHN, 2000).
Quando não se planeja bem o uso dos materiais e o método que será utilizado
obrar, somado com o falta de preparo dos profissionais envolvidos, se tem como
resultado uma elevada geração de material para descarte. Este material, muitas
vezes não tem a atenção merecida e são descartados de maneira irregular.
A resolução 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) define
responsabilidades do poder publico e dos agentes privados quanto aos resíduos da
construção civil e torna obrigatória a adoção de planos integrados de
gerenciamento nos municípios, além de projetos de gerenciamento de resíduos
gerados no canteiro de obras (FREITAS 2009).
Leis e resoluções quanto às atividades geradoras de resíduos mostram-se ainda
mais importantes e necessárias quando analisamos indicadores de que a área da
Construção Civil em particular, é responsável por 40% a 70% dos resíduos sólidos
gerados no Brasil. Dados observados por pesquisadores como Hendriks (2000) e
Pinto (1999).
A geração de entulho mensal na construção civil no Brasil é muito alta. Dados de
São Paulo estimam em 372.000 toneladas a produção mensal de entulho (ZORDAN,
1997).
20
Os índices de perda de matérias-primas na construção civil é bastante elevado.
Naime (2009), explica essa perda excessiva de materiais primas:
Atualmente são aceitos índices de desperdício no consumo de matérias
primas que oscilam desde 8% em empresas com alto padrão de
desempenho gerencial, até cerca de 20 ou 30% nas obras em geral. Neste
último caso, podemos afirmar que para cada 3 edifícios, sobraria material
para construir um quarto, caso o material fosse bem gerenciado em "lay
outs" de obra adequados.
Algumas prefeituras como a de Belo Horizonte, Ribeirão Preto e Curitiba tem
implantado usinas de reciclagem de entulho. Em Belo Horizonte existe uma rede de
pontos de coleta de recebimento de pequenos volumes em geral que se encontram
no bairro Estoril e Pampulha. Nessas usinas, o entulho é beneficiado produzindo
agregados que são reutilizados como subleito de pavimentos ou no processamento
de artefatos para a construção civil.
Os resíduos de construção civil tem uma composição muito heterogênea e vária
muito conforme a região devido às diversas técnicas construtivas. De forma geral, a
constituição dos entulhos é composta por: argamassa, areia, cerâmica, concreto,
madeira, metais, papéis, plásticos, tijolos, entre outros.
De todos os RCD, os provenientes de tijolos cerâmicos tem uma presença
marcante. Pilhas de tijolos são descartadas em obras por toda a parte. Muitas
vezes os blocos caem e trincam e são colocados nas caçambas para bota-fora ou
até blocos inteiros são quebrados ao meio para fechar a alvenaria com meio-bloco
e a outra metade acaba arruinada, gerando inúmeros fragmentos.
Os tijolos cerâmicos são produzidos a partir da argila, mais conhecida como barro.
A argila é um minério extraído de uma jazida. É um material sedimentar de grão
muito fino, derivado de uma rocha constituída essencialmente por silicatos de
alumínio hidratados. Na olaria, a argila é misturada a agua e passa por processos
21
para dar forma, em seguida passa pelo cozimento onde adquire resistência. A
temperatura de cozimento varia entre cerca de 800ºC até 1500ºC, de acordo com o
teor de fundentes (óxido de ferro), sílica e demais componentes, utilizando fornos
intermitentes, semi contínuos ou contínuos (SILVA, 2004).
Tijolos são porosos, o que os torna uma excelente superfície para a argamassa que
facilmente se adere. Outra característica marcante é a sua resistência à
compressão que varia de 1 a 10 Mpa de acordo com sua classe (Vide tabela 2)
(SILVA, 2004).
TABELA 2 - Classes de Resistencia de Blocos Cerâmicos
Classe Resistência à compressão na área bruta
(MPa)
10 1
15 1,5
25 2,5
45 4,5
60 6,0
70 7,0
100 10,0
*Classes de resistência de blocos cerâmicos de alvenaria (NBR 7171)
FONTE: SOARES, Mtchellangelo dos Santos MARABÁ (2009).
A utilização de fragmentos de tijolos na massa de concreto é fundada em seu alto
índice de descarte em obras, de sua resistência à compressão, e a sua
característica de material inerte, o que o torna um RCD com potencial para
reaproveitamento. Os materiais inertes são materiais que não reagem e não
participam efetivamente de uma reação química.
Segundo Naime (2009),
Inerte é todo material que mantido durante 24 horas em água bi-destilada
não altera as propriedades físico químicas da água. Mas é claro que não é
todo resíduo de construção civil que é inerte. Gesso dissolve em água. Tinta
contém metais pesados em sua composição, que se solubilizam na água.
22
As telhas de fibro-cimento, antigamente continham amianto que no ar é
altamente cancerígeno.
O concreto, por sua vez é um material composto por cimento, um agregado miúdo,
um graúdo e agua. Sua utilização também vem de longa data, e o uso de materiais
diversos para compor sua fórmula também. Porém, muitos materiais podem não
deter propriedades que colaborem com o desígnio do mesmo, baixando sua
resistência por muitos motivos, seja por baixa resistência do próprio agregado, ou
pela presença de resíduos não inertes, que geram reações ao entrar em contato
com o cimento podendo desencadear inúmeros problemas.
Para este projeto, foram analisadas e estudadas bibliografias que embasassem a
escolha de um traço adequado para os ensaios, pois muitos traços de concreto são
provenientes de tabelas antigas que são constantemente utilizados, apesar de não
atender aos requisitos de qualidade exigidos. A pesquisa realizada por BARBOZA &
BASTOS, sobre a resistência à compressão de concreto em 13 obras na cidade de
Bauru-SP, mostra os seguintes resultados:
TABELA 3 - Resistencia de Dosagem à Compressão e Abatimento
Resistencia de Dosagem à Compressão e Abatimento de Concretos Produzidos em Obras de Pequeno porte na cidade de Bauru-SP
Obra 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Fc28, méd 6,62 9,87 9,76 11,77 5,61 10,77 17,49 10,33 11,97 13,33 7,3822,0
7 8,44Abatimento
(cm) 11 20 20 15 - 19 21 11 20 20 14 16 20Fonte: BARBOZA, Marcos R. e BASTOS, Paulo S. Bauru-SP(2004).
Observou-se que os concretos são produzidos com base na tradição construtiva
local, ficando o traço a cargo dos pedreiros, sem qualquer preocupação quanto ao
atendimento das prescrições de normas, o que é inaceitável afinal o concreto feito
não tem nenhuma garantia de qualidade. A imprudência acaba colocando em risco a
vida das pessoas.
O sistema construtivo utilizado nas edificações de pequeno porte são o concreto
usinado que é aplicado em estacas escavadas, lajes e vigas, locais que o volume de
23
concreto gasto é mais elevado. E também o concreto confeccionado na própria obra
que é para preenchimento dos pilares (pilaretes), à medida que a alvenaria vai se
elevando, o “pilarete” vai sendo preenchido.
A criação do traço de concreto, precisa passar por um estudo da dosagem que
fornece as quantidades dos materiais componentes. Antes de liberar o concreto para
a produção, deve ser feito os ensaios no laboratório garantindo a qualidade do traço.
Entre os ensaios realizados no laboratório estão: trabalhabilidade, abatimento
(Slump), coesão, resistência mecânica, e outros.
O controle de resistência à compressão do concreto é a forma de garantir a
qualidade do concreto que vai para a obra.
Segundo Pacheco e Helene (2013):
O controle da resistência à compressão do concreto das estruturas de
edificações e obras de arte é parte integrante da introdução da segurança
no projeto estrutural, sendo indispensável a sua permanente comprovação,
conhecido também por controle de recebimento ou de aceitação do
concreto.
No Brasil, atualmente o tema do controle da resistência à compressão do concreto
foi desmembrado entre três outras: a ABNT NBR 6118:2007, que se destina ao
projeto estrutural; a ABNT NBR 12655:2006, que trata da produção e controle de
aceitação do concreto; e a ABNT NBR 14931:2004 que trata da execução de
estruturas de concreto.
O cálculo de uma estrutura de concreto é feito com base no projeto arquitetônico da
obra que será executada, entre várias variáveis, está à resistência do concreto que
será utilizado na estrutura. A resistência à compressão do concreto é obtida através
de ensaios de cilindros. A moldagem dos corpos-de-prova devem seguir as normas
da ABNT NBR 5738 e ABNT NBR 5739.
As normas direcionam a moldagem do corpo-de-prova para um formato padrão que
reduza ao máximo a chance de erros durante o procedimento final.
24
Após a escolha do traço deve-se recolher o material de acordo com para a coleta e a
preparação de amostras de concreto fresco sobre as quais serão realizados ensaios
que permitam determinar suas propriedades.
De acordo com a NBR NM 33, as amostras devem ser recolhidas em menos de 15
minutos.
O item 3.2 que se refere ao volume da amostra diz: “O volume da amostra deve ser
pelo menos 1,5 vez a quantidade necessária para a realização dos ensaios. Para
ensaios de resistência à compressão, a mostra mínima será de 30L”. Este elevado
volume é expedido para minimizar o erro do traço.
Após recolhidas, deve-se preencher o molde de acordo com o item 7.3. da NBR
5738 (Moldagem dos Corpos-de-prova) “Proceder a uma prévia remistura da
amostra para garantir a sua uniformidade e colocar o concreto dentro dos moldes
em número de camadas que corresponda ao que determina a tabela 1, utilizando
uma concha de seção U”.
O item 7.3.2 diz: “Ao introduzir o concreto, deslocar a concha ao redor da borda do
molde, de forma a assegurar uma distribuição simétrica e, imediatamente, com a
haste em movimento circular, nivelar o concreto antes de iniciar seu adensamento”.
TABELA 4 - Número de camadas para moldagem dos corpos-de-prova 1*
Tipos de
Corpo-de-
Prova
Dimensão
Básica (d) mm
Numero de Camadas em função
do tipo de adensamento
Numero de golpes
para adensamento
manualMecânico ``Manual
Cilíndrico 100
150
200
250
300
450
1
2
2
3
3
5
2
3
4
5
6
9
12
25
50
75
100
225
Prismático 150 1 2 75
25
250
450
2
3
3
--
200
--
1) Para concretos com abatimento superior a 160 mm, a quantidade de camadas deve ser
reduzida à metade da estabelecida nesta tabela. Caso o número de camadas resulte fracionário,
arredondar para o inteiro superior mais próximo.
Fonte: ABNT NBR 5738.
O ensaio de compressão é feito em corpo-de-prova que deve estar posicionado no
centro, de forma que o seu eixo coincida com o da máquina de ensaio. Sendo assim,
a resultante das forças passa pelo centro e dessa forma é possível descobrir a força
e a sua forma de ruptura.
A explicação para o processo de ruptura, segundo Leonhardt (1997), é que:
[...], Toda deformação transversal provoca uma tensão transversal de tração
(a Resistência dos Materiais clássica nega essa conclusão). A
demonstração é dada pelos prismas ou cubos comprimidos, nos quais a
deformação transversal não seja impedida: eles rompem por fendilhamento
devido à tração transversal.
Além da resistência à compressão do concreto, também é feito o ensaio de tração
do concreto. Os ensaios aplicados para determinação da resistência à tração do
concreto são os ensaios por compressão diametral (NBR 7222) e o ensaio na flexão
com carregamento nos terços de vão de um prisma (NBR 12142). No entanto, deve
se considerar como referencial a resistência à tração direta.
Segundo os autores Mehta e Monteiro (2008):
O ensaio de tração por compressão diametral superestima a resistência à
tração do concreto na ordem de 10 a 15 % em comparação com a tração
direta. Já no ensaio de resistência à tração por flexão, o módulo de ruptura
(resistência à tração na flexão) tende a superestimar a resistência do
concreto em 50 a 100 %, uma vez que no ensaio a tração direta, todo corpo-
de-prova está submetido a tração, na flexão apenas um pequeno volume de
concreto próximo à parte inferior do corpo-de-prova é submetido a altas
tensões.
26
Devido o concreto ser um material que possui resistência predominante à
compressão, a resistência à tração não é a sua característica mais importante,
porém pode ser o limitante de ruptura para uma estrutura onde este tipo de
solicitação aparece, como vigas a flexão e pavimentos rígidos rodoviários.
FIGURA 1 - Ensaio de Tração direta
FONTE: Libânio, 2010
Existem fatores de degradação do concreto, que acabam interferindo diretamente
na sua durabilidade.
Lapa (2008):
Os processos principais que causam a deterioração do concreto podem
ser agrupados, de acordo com sua natureza, em: mecânicos, físicos,
químicos, biológicos e eletromagnéticos. Na realidade a deterioração do
concreto ocorre muitas vezes como resultado de uma combinação de
diferentes fatores externos e internos [...]. Os processos de degradação
alteram a capacidade de o material desempenhar as suas funções, e nem
sempre se manifestam visualmente. Os três principais sintomas que
podem surgir isoladamente ou simultaneamente são: a fissuração, o
destacamento e a desagregação.
Outro fator de avaliação é a variação de temperatura, que provoca uma mudança
volumétrica nas estruturas de concreto. Se as contrações e expansões são
restringidas, e as tensões de tração resultantes forem maiores que a resistência do
27
concreto, poderá ocorrer fissuras. Em elementos de concreto com grandes
dimensões, como por exemplo, barragens ou blocos de fundação, poderão surgir
fissuras devido aos efeitos do gradiente térmicas causadas pelo calor de hidratação
do cimento, que pode originar tensões de tração (FERREIRA, 2000).
Variações bruscas de temperatura provocam danos sobre as estruturas, afinal a
temperatura da superfície se ajusta rapidamente, já a do interior se ajusta
lentamente e devido a esse choque térmico os efeitos são destacamentos (fissuras)
do concreto.
Assim, seguindo parâmetros bibliográficos e normativos se fundamenta este projeto
que une o conceito de reutilização de material de resíduos de obra ou demolição
com economia de material, seguindo as tendências de condutas sustentáveis hoje
tão cobradas das empresas que realizam obras pelo país.
28
3 METODOLOGIA
Neste capítulo é apresentada a sistemática da pesquisa, que se baseia em um
método científico comparativo. A comparação se deu pelo método usual de se
compor o concreto frente ao modo proposto (com fragmentos). As variações de
resistência são os resultados que, analisados, nos permitiram apontar áreas de
aplicação do novo compósito.
3.1 Planejamento
A partir do objetivo de se conseguir reaproveitar materiais descartados na
construção civil (neste caso, os fragmentos de blocos cerâmicos), deu-se inicio a
um processo de pesquisa para avaliar outros autores que trataram do mesmo tema.
Seguindo parâmetros de pesquisa como os de Tenório (2007) e Cachim (2006),
iniciamos os processos de planejamento prático que culminou em comparar, a
partir de testes de resistência à compressão para 7, 14 e 28 dias, corpos-de-prova
moldados com o mesmo traço, tendo como variável o agregado graúdo.
Os CP’s foram classificados com diferentes nomenclaturas, sendo eles: BASE,
B50T50 e T100. Onde o primeiro se trata de um CP com o traço de cimento, areia,
brita e água (1 : 2,59 : 2,71 : 0,54). O segundo (B50T50), segue o mesmo traço,
porém a porção de agregado graúdo do BASE, teve 50% de brita, substituída por
fragmentos cerâmicos. O T100 teve a porção graúda do BASE 100% substituída
por fragmentos cerâmicos.
29
3.2 Traço
Definimos o traço para atingir Fck = 35Mpa com o objetivo de mostrar as aplicações
estruturais ou não estruturais possíveis de serem feitas.
O traço escolhido foi retirado da tabela 5, mostrada do trabalho de Barboza e
Bastos (2004), para concretos em pequenas obras, confeccionados in loco, tendo
em vista de que o RCD utilizado seria aquele encontrado na própria obra e rolado
na betoneira.
Uma atenção maior foi dada ao fator a/c no item 3.3.1 por conta do alto índice de
vazios dos fragmentos de blocos.
TABELA 5 - Traços de concreto com cimento CP II - E - 32
Traços de concretos com cimento CP II-E-32Resistência (Mpa) esperada em
dias
Areia (Kg) Brita (Kg) a/c3 7 28
4 7 15 3,85 3,66 0,85
6 10 20 3,39 3,31 0,73
8 14 25 3,1 3,1 0,65
10 16 30 2,85 2,9 0,58
13 20 35 2,59 2,71 0,54
16 23 40 2,42 2,58 0,51
20 28 45 2,25 2,45 0,48
23 34 50 2,08 2,32 0,45Fonte: BARBOZA, Marcos R. e BASTOS, Paulo. S - Bauru-SP (2004)
Os dados da tabela 5 foram convertidos para kg e o fator a/c dos traços B50T50 e
T100 alterados em razão da absorção de agua. Os dados seguem na tabela 6 a
seguir:
TABELA 6 - Proporções Utilizadas
Quantitativos de material por CP’sIdentificação do
Traço Cimento (Kg) Areia Média (Kg) Brita 1 (Kg)Fragmentos
Cerâmicos (Kg) a/c
BASE 10 25,9 27,1 - 5,4
B50T50 10 25,9 13,55 13,55 13,74*
T100 10 25,9 - 27,1 16,24*
30
*alteração devido à absorção de agua do agregado cerâmico (ver 3.3.1)
Fonte: Traço
FIGURA 2 - Materiais separados por peso.
3.3 Determinação das características dos fragmentos cerâmicos
Os fragmentos cerâmicos diferem dos tradicionais agregados graúdos como brita
em diversos fatores.
3.3.1 Quanto à absorção
Embora a ideia básica fosse somente realizar a substituição da porção graúda de
brita para fragmentos cerâmicos, uma nova variável tornou obrigatório um novo
ensaio para concluir qual seria a absorção de agua do agregado cerâmico.
O ensaio é regido pela NBR NM 53 (2003) – Agregado Graúdo – Determinação da
Massa específica, Massa Específica Aparente, e Absorção de Agua.
3.3.1.1 Procedimento
31
O ensaio consiste em pesar a amostra (tijolo de 4,82kg) seca e saturada, e a partir
da diferença, se chegar à proporção absorvida, através da seguinte formula:
Onde:
A – Porcentagem absorvida
ms – Massa Saturada
m – Massa seca
FIGURA 3 - Pesagem do corpo-de-prova
3.3.2 Quanto a geração de entulho
Os fragmentos de blocos foram obtidos a partir da quebra dos blocos utilizando-se
marretas para que ficassem pequenos. Os mesmos em seguida eram peneirados.
Foi percebida uma grande quantidade de geração de entulho em forma de
pequenos grãos ou de um pó muito fino que sobrava ao final do processo. Ao todo,
levando em conta a relação de pesos, para cada 15 tijolos de 4,828kg (29x19x14)
32
perde-se 6. Uma perda estimada de 40% durante o processo de quebra e
peneiramento dos blocos.
Este é um fator relevante a se observar, antes de se iniciar o processo de quebra e
peneiramento que pode ser demasiadamente demorado para determinados
volumes de concreto.
3.4 Determinação da consistência
A determinação da consistência do traço seguia as especificações da NBR NM 67
de 1996, obtida através do abatimento do tronco de cone.
Esta etapa foi necessária para regularizar a adição de agua nos traços com
agregado cerâmico, que tenderam a ser mais consistentes que o traço BASE.
FIGURA 4 - Ensaio de abatimento
3.4.1 Procedimento
Após a rolagem dos traços, eles foram colocados no tronco de cone em 3 camadas,
realizando 25 golpes para cada camada seguindo do preenchimento total do cone.
Logo após o cone é puxado verticalmente e colocado ao lado da amostra e é
medido o abatimento em relação ao cone.
33
3.5 Modelagem dos corpos-de-prova
As modelagens dos corpos-de-prova seguiram à risca a exigências da norma que
rege tal processo, a NBR 5738.
Dimensões dos CP’s:
Diâmetro (D): 10cm / Altura (h): 20cm.
3.5.1 Pesagem
O primeiro processo da fase de modelagem foi a separação dos materiais em peso,
para um controle mais preciso do traço.
Um a um, cada material foi pesado na balança de precisão descontando-se os
pesos dos recipientes.
FIGURA 5 - Pesagem da brita.
3.5.2 CP BASE
Rolado na betoneira em um volume de material de 10kg de cimento, 25,9kg de
areia, 27,1kg de brita e 5,4L de água, durante aproximadamente 20 minutos. Após
o tempo de rolagem, a massa de concreto obtida foi despejada em uma bacia e
34
com uma pá, despejada dentro dos corpos-de-prova besuntados com desmoldante
em duas camadas. Cada camada foi compactada com 12 golpes vigorosos de
haste regular.
3.5.3 CP B50T50
A única alteração do traço “B50T50” para o “BASE” foi à pesagem da brita. Nesse
caso, foi feito com 50% brita e 50% fragmentos cerâmicos, ou seja, 13,55kg de
cada agregado graúdo. Com o objetivo de analisar a eficácia dos fragmentos
cerâmicos, decidimos deixa-los na mesma granulometria da brita utilizada e para
isso fizemos o peneiramento. A granulometria da brita 1, é de 19 a 25mm.
FIGURA 6 - Processo de Peneiramento dos Fragmentos Cerâmicos
3.5.4 CP T100
Este traço foi feito com o objetivo de comparar a eficácia do “BASE”, em que o
agregado graúdo predominante é a brita 1, com relação ao “T100” que é composto
por cimento, areia, fragmentos cerâmicos e água. E o processo de modelagem
manteve o mesmo padrão dos outros traços realizados.
35
FIGURA 7 - Corpos-de-prova já moldados
3.5.5 Acréscimo de água
Aos traços com adição de fragmentos cerâmicos (B50T50 e T100), foram
adicionadas quantidades de água superiores ao do traço BASE, baseando-se nos
resultados do ensaio de absorção de agua e no de consistência.
3.6 Ensaios de compressão
Os ensaios de compressão foram realizados de acordo com as exigências da norma
NBR 5739 de 2007, “Ensaios de Compressão de Corpos-de-Prova cilíndricos”.
As amostras foram colocadas na máquina sobre discos de borracha para adaptarem
as imperfeições dos CP’s.
Em seguida foi iniciado processo de compressão até a ruptura.
36
4 ANÁLISE DE DADOS E RESULTADOS
Os ensaios de compressão dos corpos-de-prova foram realizados com o objetivo
de mostrar a variação de resistência atingida por cada traço com adição de
agregado graúdo cerâmico.
Conforme a norma ABNT NBR 5730 (Concreto – Ensaios de compressão de corpos
cilíndricos), realizamos os ensaios na máquina de compressão no laboratório do
Centro Universitário Newton Paiva sendo feitos 7, 14 e 28 dias após a moldagem
dos corpos-de-prova de cada traço.
Foram realizados de 3 a 4 (contraprova) rompimentos de corpos-de-prova por traço
para 7, 14 e 28 dias. As médias dos resultados de tensão máxima para cada traço
foram cruzadas e os resultados apontaram a variação esperada, de que os CP’s
com adição de fragmentos seriam menos resistentes que o composto por brita. Os
traços com valores muito aquém dos demais, os outliers, foram eliminado do
calculo da média.
FIGURA 8 – Ensaio de Compressão: CP T100 rompido.
37
4.1 Quanto ao ensaio de absorção
Os resultados obtidos em ensaio foram:
TABELA 7 - Resultados do Ensaio de Absorção
Resultados
A 13%
ms 5455,64g
m 4828gFonte: Ensaio de absorção
Logo, o ensaio nos mostra que o agregado absorve 13% de toda água adicionada
ao traço para cada 4,82kg de fragmento.
4.2 Quanto à consistência
O ensaio de abatimento mostrou uma baixa redução na altura nos traços B50T50 e
T100, com aproximadamente 1,5cm e 1cm respectivamente.
Para uma melhor adequação ao base, foi feito um novo acréscimo de agua a cada
traço. Vide tabela:
TABELA 8 - Adição de água baseada nos resultados do ensaio de abatimento.
Resultados
TraçoSlump - 1
(mm)Adição de Agua para o Slump 2
(kg)Slump - 2
(mm)
BASE 40 0 40
B50T50 15 6,37 35
T100 10 6,9 30
38
FIGURA 9 – Abatimento
39
4.3 Quanto aos ensaios de compressão
Os resultados obtidos nos ensaios, após resolução da média entre eles, estão
compostos na tabela a seguir:
TABELA 9 - Ensaios de Compressão
Traço
Dias
BASE B50T50 T100
Média de Tensão (MPa)
7 ~7,2 ~4,5 ~5,23
14 ~8,1 ~6 ~5,47
28 ~11,68 ~7,97 ~6,61Fonte: Ensaios de Compressão
O gráfico da figura 6 mostra uma comparação entre as resistências atingidas por
cada traço até os 28 dias.
GRÁFICO 1 - Valores médios de compressão para os três traços propostos
7 14 280
2
4
6
8
10
12
14
7.28.1
11.68
4.5
6
7.97
5.23 5.47
6.61
Ensaio de Compressão
BASE B50T50 T100
Dias
Tens
ão M
áx. (
MPa
)
Fonte: Ensaios de compressão
40
O gráfico aponta uma clara variação de resistência entre os traços BASE, B50T50 e
T100.
O traço BASE alcançou os melhores valores de tensão, indo de 7,2Mpa aos 7 dias
até 11,68Mpa aos 28 dias. O traço B50T50, obteve uma resistência inicial muito
abaixo do esperado aos 7 dias, alcançando somente 4,5Mpa (~37,5% abaixo do
traço BASE). No entanto sua resistência aumentou com o tempo até alcançar
7,97Mpa aos 28 dias, ficando com valores de resistência de aproximadamente
31,76% abaixo dos CPs BASE, enquanto o T100 começou com um valor de
resistência aproximado aos 7 dias de 5,23 (~27,36% abaixo do traço BASE), e
terminou aos 28 dias com uma resistência de 6,61Mpa (~43,4% abaixo do traço
BASE).
TABELA 10 - Tabela Comparativa de Resultados
Fonte: Ensaios de compressão
Nota-se, portanto que quanto maior a porcentagem de fragmentos cerâmicos,
menor é a resistência do concreto. Embora isso seja verdade, não se deve
descartar a possibilidade de seu uso, tendo em vista que a perda de resistência não
chegou a 50% mesmo com a substituição total do agregado.
Assim sendo, seu uso como opção para o reaproveitamento é válido para
estruturas que não exijam grandes valores de resistência.
Tabela Comparativa de Resultados
Traço
Dias
7 14 28Tensão
(σ) (Mpa)
σ em relação ao Base (%)
Tensão (σ)
(Mpa)
σ em relação ao Base (%)
Tensão (σ)
(Mpa)
σ em relação ao Base (%)
BASE 7,2 - 8,1 - 11,68 -
B50T50 4,5 -37,5% 6 -25,9% 7,97 -31,8%
T100 5,23 -27,4% 5,47 -32,5% 6,61 -43,4%
41
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Durante todo o estudo e ensaios realizados para a execução do trabalho, chegamos
a resultados esperados diante da substituição da brita 1 por fragmentos cerâmicos,
tendo em vista que as características de resistência da brita são bem superiores que
as dos fragmentos cerâmicos.
Um fator observado foi que durante a rolagem dos traços compostos por agregado
cerâmico, sua granulometria acabava sendo alterada devido aos impactos sofridos
dentro da betoneira, o que deixava o agregado com menores dimensões, e
aumentava a superfície específica referente à porção sólida da massa.
O pó liberado pela quebra do agregado cerâmico passa a demandar uma
quantidade de agua ainda maior do que a calculada somente com a absorção dos
fragmentos.
Esta incerteza da variação da demanda de agua pode ter levado a resultados abaixo
do real observado.
5.1 SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Propor um estudo sobre a geração de finos durante o processo de rolagem dos
traços com adição de fragmentos cerâmicos.
Pesquisar elementos que agreguem valor estrutural aos fragmentos cerâmicos
para minimizar sua taxa de ruptura durante a rolagem do concreto.
Realizar ensaios de tração para avaliar a resistência do compósito com
fragmentos cerâmicos.
Propor ensaios de permeabilidade sobre a massa de concreto com fragmentos
cerâmicos.
42
6 REFERENCIAS
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43
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http://www.mercadoetico.com.br/arquivo/o-entulho-da-construcao-civil/ (acesso em
21 de maio de 2015).
45
7 ANEXOS
7.1 Gráficos dos ensaios de compressão
FIGURA 10 - Resultado de Ensaio: CP I / BASE (7 dias)
46
FIGURA 11 - Resultado de Ensaio: CP II / BASE (7 dias)
FIGURA 12 - Resultado de Ensaio: CP III / BASE (7 dias)
47
FIGURA 13 - Resultado de Ensaio: CPIV / BASE (14 dias)
48
FIGURA 14 - Resultado de Ensaio: CPV / BASE (14 dias)
FIGURA 15 - Resultado de Ensaio: CPVI / BASE (14 dias)
49
FIGURA 16 - Resultado de Ensaio: CPVII / BASE (28 dias)
FIGURA 17 - Resultado de Ensaio: CPVIII / BASE (28 dias)
50
FIGURA 18 - Resultado de Ensaio: CP IX / BASE (28 dias)
FIGURA 19 - Resultado de Ensaio: CP I / B50T50 (7 dias)
51
FIGURA 20 - Resultado de Ensaio: CP II / B50T50 (7 dias)
FIGURA 21 - Resultado de Ensaio: CP III / B50T50 (7 dias)
52
FIGURA 22 - Resultado de Ensaio: CP IV / B50T50 (14 dias)
FIGURA 23 - Resultado de Ensaio: CP V / B50T50 (14 dias)
53
FIGURA 24 - Resultado de Ensaio: CP VI / B50T50 (14 dias)
FIGURA 25 - Resultado de Ensaio: CP VII / B50T50 (28 dias)
54
FIGURA 26 - Resultado de Ensaio: CP VIII / B50T50 (28 dias)
FIGURA 27 - Resultado de Ensaio: CP IX / B50T50 (28 dias)
55
FIGURA 28 - Resultado de Ensaio: CP I / T100 (7 dias)
FIGURA 29 - Resultado de Ensaio: CP II / T100 (7 dias)
56
FIGURA 30 - Resultado de Ensaio: CP III / T100 (7 dias)
57
FIGURA 31 - Resultado de Ensaio: CP IV / T100 (14 dias)
FIGURA 32 - Resultado de Ensaio: CP V / T100 (14 dias)
58
FIGURA 33 - Resultado de Ensaio: CP VI / T100 (14 dias)
FIGURA 34 - Resultado de Ensaio: CP VII / T100 (28 dias)
59
FIGURA 35 - Resultado de Ensaio: CP VIII / T100 (28 dias)
60
FIGURA 36 - Resultado de Ensaio: CP IX / T100 (28 dias)