hermenegildo coelho

UNIVERSIDADE METODISTA DE ANGOLA

FACULDADE DE ENGENHARIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

ANÁLISE COMPARATIVA DO BETÃO CONVENCIONAL E

BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO

Edmilson Hernani Xavier Pedro – Nº 19544

Hermenegildo dos Santos Andrade Coelho – Nº 16302

Dissertação

para obtenção do grau de licenciatura em Engenharia Civil

Orientador: Prof. Msc. José Maria Durbalino de Carvalho

Luanda, 2019

UNIVERSIDADE METODISTA DE ANGOLA

FACULDADE DE ENGENHARIA

CURSO DE ENGENHARIA CIVIL

DECLARAÇÃO DO ORIENTADOR

José Maria Durbalino de Carvalho, docente da Universidade Metodista de Angola e

orientador desta monografia com o tema “ ANÁLISE COMPARATIVA DO BETÃO

CONVENCIONAL E BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO” dos estudantes:

Edmilson Hernani Xavier Pedro – Nº 19544

Hermenegildo dos Santos Andrade Coelho – Nº 16302

Vem por meio desta certificar que a monografia com o tema «Análise comparativa de

betão convencional e betão com resíduo de vidro laminado», foi elaborada sob minha orientação

de acordo com o regulamento da UMA, e que está pronta para defesa.

Luanda, 14 de Junho de 2019

_________________________________________________

Durbalino de Carvalho

i

“Aos nossos pais pela instrução e educação...”.

ii

AGRADECIMENTOS

Primeiramente agradeçemos a Deus pela vida e por nos ter dado essa oportunidade de

fazer o curso de Engenharia Civil. Agradeçemos por sua graça, amor e a toda sabedoria que nos

foi concedida.

Ao professor Durbalino de Carvalho, por quem tivemos o privilégio de ser orientado

com profunda sabedoria e paciência, manifestamos o nosso agradecimento.

Aos professores que nos acompanharam ao longo do nosso percurso académico. Aos

nossos colegas que juntos fizemos uma equipa ao longo da formação, em especial Joelson

Velhinho e Madureira Saqueia que orientaram os ensaios laboratórias desta pesquisa.

E como os últimos são os primeiros, pois sem eles tudo seria muito mais difícil, aos

nossos queridos famíliares. Sobretudo nossos pais, o nosso muito obrigado pelo vosso amor,

encorajamento, apoio, educação e instrução...

Por mais que escrevessemos ou dissessemos, nunca seria suficiente para vos agradecer

devidamente.

iii

RESUMO

O tema de sustentabilidade tem sido o campo de concentração de muitas pesquisas e

tem sido um dos principais motivos para indústria da construção civil reduzir os impactos

ambientais e o alto consumo dos recursos naturais. A indústria da construção civil tem

desenvolvido projectos com o intuito de melhorar a sustentabilidade através do aumento da

reutilização de resíduos em materiais de construção. Muitos estudos já avaliaram a utilização

do resíduo de vidro na produção de cimentos, argamassas, betões e outros materiais. Porém,

quando o mesmo é utilizado na forma de pó cuja a granulometria passa no peneiro nº 200 o

mesmo apresenta alto índice de actividade pozolânica segundo pesquisadores o que faz com

que as propriedades da matriz cimentícia sejam melhoradas. A presente pesquisa teve como

objectivo avaliar a potencialidade e viabilidade técnica do uso do resíduo de vidro laminado

proveniente das obras civis como substituto parcial do cimento, com ênfase nas propriedades

mecânicas do betão produzido com substituição do cimento. A proporção da substituição em

massa estabelecidas foi de 5 % para todos os ensaios compreendidos nesse estudo. Para o betões

no estado fresco, foi realizado o ensaio de consistência. No estado endurecido, os betões foram

submetidos ao ensaio de resistência à compressão. Os resultados mostraram uma redução da

resistência à compressão do betão com resíduo de vidro laminado, isto devido ao teor de

substituição que proporcionou redução do consumo de cimento e aumento da água.

Palavra-chaves: Betão, Resíduo, vidro laminado, poli vinil butiral e actividade pozolânica.

iv

ABSTRACT

The theme of sustainability has been the focus of much research and has been one of the

main reasons for the construction industry to reduce environmental impacts and high

consumption of natural resources. The construction industry has developed projects with the

aim of improving sustainability by increasing the reuse of waste in building materials. Many

studies have already evaluated the use of glass residue in the production of cements, mortars,

concrete and other materials. However, when it is used in the form of powder whose

granulometry passes in the 200 sieve, it has a high index of pozzolanic activity according to

researchers, which causes the properties of the cementitious matrix to be improved. The present

research had as objective to evaluate the potentiality and technical viability of the use of

laminated glass residue from the civil works as a partial substitute of the cement, with emphasis

on the mechanical properties of the concrete produced with cement substitution. The proportion

of established mass substitution was 5% for all trials included in this study. For the concrete in

the fresh state, the consistency test was performed. In the hardened state, the concretes were

subjected to the compressive strength test. The results showed a reduction of the compressive

strength, due to the substitution content that gave reduction of the cement consumption.

Keywords: Concrete, Residue, laminated glass, polyvinyl butyral and pozzolanic activity.

v

ÍNDICE GERAL

DEDICATÓRIA......................................................................................................................i

AGRADECIMENTOS.........................................................................................................ii

RESUMO................................................................................................................................iii

ABSTRACT...........................................................................................................................iv

ÍNDICE GERAL…………………………………………………………………………....v

LISTA DE FIGURAS…………………………………………..……………...................vii

LISTA DE TABELAS.......................................................................................................viii

ABREVIATURAS E SÍMBOLOS...................................................................................ix

INTRODUÇÃO ...................................................................................................................11

CAPÍTULO I. BETÃO CONVENCIONAL (BC).......................................................18

1.1. Considerações sobre o betão convencional ............................................................18

1.2. Constituintes do betão ............................................................................................19

1.2.1. Agregados ...............................................................................................19

1.2.2. Cimentos .................................................................................................21

1.2.3. Água de amassadura ................................................................................24

1.2.4. Adições...................................................................................................24

1.2.5. Adjuvantes...............................................................................................26

1.3. Composição do betão..............................................................................................28

1.4. Caracteríscas do betão convencional.......................................................................30

1.4.1. Resistência à compressão.........................................................................30

1.4.2. Consistência.............................................................................................33

CAPÍTULO II. BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO (BRVL).....36

2.1. O vidro...................................................................................................................36

2.2 A recilagem do vidro................................................................................................38

2.3 Incorporação do resíduo de vidro laminado na produção de betão...........................39

2.3.1 Propriedades do betão com resíduo de vidro laminado no estado

fresco.................................................................................................................39


endurecido.........................................................................................................41

vi

CAPÍTULO III. CASO DE ESTUDO.............................................................................50

3.1.Considerações gerais...............................................................................................50

3.2 Materiais..................................................................................................................52

3.2.1. Agregado fino..........................................................................................52

3.2.2 Agregado grosso........................................................................................53

3.2.3 Cimento.....................................................................................................54

3.2.4 Resíduo de vidro laminado........................................................................54

3.3 Preparação das misturas e ensaios............................................................................55

3.3.1 Ensaios no betão no estado fresco.............................................................57

3.3.2 Ensaios no betão no estado endurecido.....................................................58

3.3.2.1 Resistência à compressão axial..............................................................58

3.4. Resultados e discussões..........................................................................................59

3.4.1. Análise da consistência pelo abaixamento tronco-cónica.........................59

3.4.2. Anaálise da resistência à compressão axial...............................................59

CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................62

REFERÊNCIAS BIBLIORAFICAS...............................................................................64

ANEXO A. Cálculo da Composição do betão C20/25..............................................................68

ANEXO B. Distribuição granulométrica da brita nos peneiros..................................................72

ANEXO C. Distribuição granulométrica da areia nos peneiros.................................................73

ANEXO D. Massa volúmica e teor de absorção de água da brita...............................................74

ANEXO E Teor de humidade e inchamento da areia ……………………………………...….76

ANEXO F. Consistência do betão com resíduo de vidro laminado ………………………..…77

ANEXO G. Resistência à compressão dos betões…………………………………………......79

vii

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Utilização esperada de adições para colmatar as necessidades previstas de ligante

cimentício pelo método de amortecimento exponencial Holt……………….........…….....…..15

Figura 2 - Cimento Portland ......................................................................................................22

Figura 3 - Variação da tensão de rotura do betão com a razão A/C.............................................29

Figura 4 - Influência da razão A/C na permeabilidade...............................................................30

Figura 5 - Relação entre a resistência medida em provetes prismáticos e a resistência medida

emprovetes cúbicos ...................................................................................................................31

Figura 6 - Valor característico da resistência (fck).....................................................................32

Figura 7 - Cone de Abrams........................................................................................................34

Figura 8 - Medição do abaixamento...........................................................................................34

Figura 9 - a) Abaixamento verdadeiro; b) Abaixamento deformado..........................................35

Figura 10 - Resistência à compressão dos betões com resíduo de vidro.....................................42

Figura 11 - Resistência à compressão dos betões estudados......................................................44

Figura 12 - MEV dos betões na pesquisa de Shayan e Xu (2004) (a) Betão com Substituição (b)

Betão com Substituição (c) Betão convencional........................................................................46

Figura 13 - Micrografia e EDS de betão com 30% do cimento substituído por resíduo de

vidro..........................................................................................................................................47

Figura 14 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção do resíduo de vidro no betão....47

Figura 15 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção parcial ou inexistente do resíduo

de vidro no betão……………………………………………………………………………....48

Figura 16 - Micrografia de betão com resíduo de vidro: Ocorrência de reacção pozolânica…...49

Figura 17 - Organograma do programa de ensaios …………………………………………....51

Figura 18 - Curva granulométrica da areia.................................................................................52

Figura 19 - Curva granulométrica da brita.................................................................................53

Figura.20 - Procedimentos realizados antes da caracterização do resíduo de vidro....................54

Figura 21 - Pó de resíduo de vidro laminado ……..……………………………………….......55

Figura 22 - Preparação dos corpos de provas.............................................................................57

Figura 23 - Prensa utilizada no ensaio de resistência à compressão...........................................58

Figura 24 - Resistência à compressão axial nos cilindros de betão.............................................60

Figura 25 - Resistência à compressão axial nos cubos de betão….............................................61

viii

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Possíveis utilizações de resíduos de vidro na construção civil................................13

Tabela 2 - Características dos componentes do clínquer Portland............................................23

Tabela 3 - Cimentos. Classes de resistência.............................................................................24

Tabela 4 - Características das águas para amassadura de betões..............................................25

Tabela 5 - Classes de abaixamento do betão.............................................................................35

Tabela 6 - Composição do vidro...............................................................................................36

Tabela 7 - Composições químicas do resíduo de vidro utilizado em pesquisas.......................37

Tabela 8 - Composição química do cimento utilizado em algumas pesquisas.........................37

Tabela 9 - Reciclagem de embalagens de vidro no mundo (2011)...........................................38

Tabela 10 - Proporções das misturas realizadas........................................................................44

Tabela 11 - Resultados dos ensaios de resistência à compressão e à tracção de betões com

resíduo de ETE..........................................................................................................................45

Tabela 12 - Variáveis da pesquisa.............................................................................................50

Tabela13 - Propriedades físicas da areia...................................................................................52

Tabela 14 - Caracterização da brita...........................................................................................53

Tabela 15 - Nomenclatura dos traços moldados de acordo com o percentual de substituição

em massa do cimento pelo resíduo e composição em massa das misturas...............................56

Tabela 16 - Classe de abaixamento do betão............................................................................58

Tabela 17 - Resultados do ensaio de abaixamento do tronco-cónica.......................................59

Tabela 18 - Resistência à compressão nos cilindros.................................................................60

Tabela 19 - Resistência à compressão nos cubos......................................................................60

ix

ABREVIATURAS E SÍMBOLOS

C-S-H - Silicato de cálcio hidratado

PVB - Poly vinil butyral.

CO2 - Dióxido de carbono

BC - Betão Convencional

C - Betão normal

HC - Betão pesado

LC - Betão leve

𝛾 - Massa volumica

A/C - Razão água cimento

NP EN - Norma portuguesa, norma europeia

3𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2 ou 𝐶3𝑆 - Silicato tricálcico

2𝐶𝑎𝑂. SiO2 ou 𝐶2𝑆 - Silicato bicálcico

3𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3 ou 𝐶3𝐴 - Aluminato tricálcico

4𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3 ou 𝐶4𝐴𝐹 - Aluminoferrato tetracálcico

pH - Potencial Hidrogeniônico

fcm - Tensões de rotura média

𝛿 - Coeficiente de variação

Fck - Resistência característica do betão

BRVL - Betão com Resíduo de Vidro Laminado

𝑆𝑖𝑂2 - Sílica ou o óxido de silício

𝑁𝑎2𝑂 - Óxido de sódio

𝐶𝑎𝑂 - Óxido de cálcio

RAS - Reacção álcali-sílica

CH - Benzeno

ETE - Estação de Tratamento de Efluentes

𝑆𝑖𝑂2 - Dióxido de silício

𝐴𝑙2𝑂3 - Óxido de alumínio

CPV-ARI-RS - Cimento Portland de alta resistência inicial e resistente a sulfatos

RVL - Resíduo de Vidro Laminado

LEC-UMA - Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Metodista de Angola

NBR - Norma Brasileira

ABNT - Associação Brasileira de Normais Técnicas

x

t/ano – Tonelada por ano

LEC - Laboratório de Engenharia Civil

MPa – Mega Pascal

Ca – Cálcio

Na - Sódio

11

INTRODUÇÃO

Edifícios altos cobrem as grandes cidades do mundo, erguidos fundamentalmente por

uma massa densa, protegem o homem de intempéries e outorgam-lhe conforto. Mas nem

sempre foi assim, o homem nas civilizações primitivas utilizava, a pedra, a madeira e o barro

como materiais de construção, com o passar do tempo as exigências humanas aumentaram,

sendo necessários materiais de maior resistência, durabilidade e melhor aparência. Assim surgiu

o betão, moldável como o barro e resistente como a pedra.

O aparecimento do betão vem da evolução do uso de aglomerante de gesso calcinado

pelos egípcios, aos calcários calcinados pelos gregos e romanos que aprenderam,

posteriormente, a misturar cal e água, areia e pedra fragmentada, tijolos ou telhas em cacos.

O betão é um material constituído pela mistura devidamente proporcionada de

agregados (em geral brita ou godo e areia) com um ligante hidráulico, água e eventualmente

adjuvantes e/ou adições (pozolanas, cinzas ou filleres) [4].

Sendo o betão o material mais utilizado no sector da construção civil, uma vez que este

sector ocupa uma posição de destaque na economia por ser uma das mais importantes

actividades para o desenvolvimento econômico e social de um país. Este sector consome

grandes quantidades de recursos naturais e de energia, além de ser um grande gerador de

resíduos. Mas além de consumir, a indústria da construção civil também tem a capacidade de

absorver os resíduos gerados tanto por ela como por outras actividades, reutilizando-os

incorporados aos materiais de construção, entre eles o betão.

A incorporação de resíduos no betão é um assunto que tem sido estudado com bastante

frequência em todo mundo. Primeiramente pela necessidade do destino final do resíduo, uma

vez que as leis ambientais estão mais rigorosas a cada dia, e também pelo facto do betão ser um

material que, possui uma facilidade de incorporar diversos tipos de resíduos sem dano ao meio

ambiente, além de melhorar algumas propriedades.

Nos estudos já realizados com foco na incorporação de resíduos de vidro, a maior parte

das pesquisas aponta melhores resultados quando este resíduo é utilizado na forma de pó, como

substituto parcial do cimento, já que com granulometria mais fina, o resíduo de vidro tende a

possuir alto índice de actividade pozolânica, melhorando as propriedades mecânicas da matriz

cimentícia na qual este resíduo é inserido.

A utilização de resíduo de vidro com características pozolânicas na composição de

materiais cimentícios visa diminuir a extracção de matéria-prima para a produção do cimento

Portland e possibilitar um destino a este resíduo.

12

Além das vantagens ambientais e econômicas, estas adições possibilitam a melhoria de

algumas propriedades da matriz cimentícia, pois as mesmas estão directamente ligadas à

produção de betões de alta resistência e alto desempenho devido ao efeito químico relacionado

com a formação adicional de silicato de cálcio hidratado (C-S-H), produto responsável pela

maior fracção de resistência das pastas de cimento. Estas adições também permitem a

transformação de vazios através da ocupação destes espaços pelas pequenas partículas do

resíduo, diminuindo a permeabilidade e, consequentemente, aumentando a durabilidade do

material [14].

Dada a importância do assunto apresentado, resolveu-se fazer uma análise comparativa

do betão convencional e betão com resíduo de vidro laminado proveniente de obras civis, diante

da necessidade de outras aplicações para o resíduo de forma a evitar o seu destino em aterros

sanitários.

Justificativa

Na arena mundial tem-se assistido a um aumento da preocupação relativa à preservação

do meio ambiente, em particular na indústria da construção civil. Várias tentativas de

valorização e reciclagem de resíduos, tem sido levada a cabo, contribuindo assim para a prática

importante da sustentabilidade, atenuando a degradação ambiental procurando reduzir a

utilização de recursos naturais. Assim têm sido investigados novos materiais e processos que

podem ser vantajosos para o sector da Construção Civil. [2; 10; 11]

Segundo John e Agopyan (2000) a reciclagem é uma actividade que vêm desde a

antiguidade motivada por razões práticas e econômicas. A utilização de resíduos como

materiais de construção deve estar associada à proposta de desenvolvimento de produtos que

contenham resíduos capazes de competir no mercado e contribuir para o desenvolvimento

sustentável.

Sustentabilidade tornou-se uma das principais discussões em diversas áreas tais como

política, indústria e em meios acadêmicos [15]. Essas discussões são o resultado da percepção

de que a acção do homem tem causado grandes transformações na natureza como o

aquecimento global, poluição do ar e da água, consumo acelerado dos recursos naturais não

renováveis e outros. O sector da construção civil vem contribuindo de forma significativa para

o avanço das transformações ocorridas na natureza uma vez que a sua principal função é a

transformação do ambiente natural em um ambiente adequado ao desenvolvimento das mais

diversas actividades [16].

13

Para que os resíduos sejam utilizados na construção civil, os novos materiais produzidos

com a incorporação de resíduos devem atender às exigências físicas, mecânicas e de

durabilidade que às normas especificam de forma que sejam superiores ou similares aos

produtos já existentes no mercado [5; 20]. Essas exigências são necessárias uma vez que o

sector da construção civil necessita oferecer materiais que possuam boa qualidade e vida útil

prolongada.

O resíduo de vidro é foco de diversos estudos com objectivo de incorporá-lo na

preparação de novos materiais na construção civil. No Tabela 1 encontram-se diversas

utilizações para os resíduos de vidro na construção civil.

Tabela 1 - Possíveis utilizações de resíduos de vidro na construção civil

Fonte: [15].

Federico e Chidiac (2009), Luz e Ribeiro (2008), Ozkan e Yuksel (2008) dentre outros

pesquisadores realizaram estudos utilizando o resíduo de vidro na preparação de alguns

materiais de construção. Tais estudos avaliaram a incorporação desses resíduos na composição

de argamassas, no preparo de betões, como constituinte do cimento e em outros materiais de

construção. A Austrália, por exemplo, utiliza o vidro moído proveniente do lixo para execução

de betão para a construção civil [4].

Em 2011, dos vidros planos produzidos no mundo, 80% foram consumidos em

aplicações na construção civil, 10% aplicaçados em automoveis e 10% em aplicações especiais.

Angola não fábrica vidros a partir da sua matéria-prima, porém assistimos a um volume de

importação deste material muito elevado, isto pela demanda do mercado da construção civil

uma vez que somos um país em desenvolvimento o que certamente produz uma quantidade

elevada destes resíduos. A reciclagem de vidro de todos os tipos em Angola não é conhecida,

existem dados da reciclagem de garrafas pela empresa Vidrul e outras poucas empresas.

O sector de fabricação de vidros laminados está em constante crescimento devido, ao

crescimento acelerado do sector da construção civil, área que demanda uma quantidade elevada

14

desse tipo de vidro. O vidro laminado é encontrado principalmente em parabrisas e em portas

e janelas dos prédios.

A estrutura do vidro laminado possui três camadas: duas camadas externas de vidro e

uma camada intermediária feita com um polímero orgânico denominado PVB (poly vinil

butyral). A camada intermediária é fortemente unida ao vidro, de forma que, se uma ou ambas

as camadas externas se quebrarem, os estilhaços de vidro permanecerão unidos à camada do

polímero. Esse mecanismo evita que o vidro se quebre de forma que possa ferir as pessoas em

casos de colisões e outros acidentes.

Após a vida útil desse material, o mesmo se torna um problema ambiental devido o seu

destino final. A reciclagem desse material possui como factor limitante a dificuldade em separar

todo o PVB do vidro. Dessa forma qualquer aplicação que seja realizada com tal resíduo terá

uma parcela pequena de PVB em sua composição.

E uma vez que o fabrico de uma tonelada de cimento liberta para a atmosfera mais de

uma tonelada de CO2, um dos gases que mais contribui para o efeito estufa, desestabilizando

o equilíbrio energético no planeta, produzindo um fenômeno conhecido como aquecimento

global. A composição do betão incorpora entre 10 a 15% de cimento [10; 11; 12; 17; 18].

Produz-se actualmente cerca de 2.0 biliões t/ano de cimento mundialmente e estima-se que em

2020 ascenda a 3.0 biliões t/ano. Espera-se para colmatar estas necessidades que seja utilizada

uma grande quantidade de adições de forma a estabilizar o consumo do clínquer [10; 11; 12;

17; 18].

https://pt.wikipedia.org/wiki/Balan%C3%A7o_energ%C3%A9tico

https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquecimento_global

https://pt.wikipedia.org/wiki/Aquecimento_global

15

Figura 1 - Utilização esperada de adições para colmatar as necessidades previstas

de ligante cimentício pelo método de amortecimento exponencial Holt

Fonte: [33; 34].

Considerando o volume gigantesco de consumo de cimento, qualquer redução terá

vantagens ecológicas significativas. Uma das formas de redução deste consumo é através de

substituições parciais de cimento por materiais cimentícios – pozolânicos ou com propriedades

hidráulicas latentes, cuja produção implica menor consumo de energia e acarreta níveis

inferiores de poluição [10; 11; 12; 17; 18].

Dessa forma, a proposta de incorporação do resíduo de vidro finamente moído como

substituto parcial do cimento poderá minimizar os impactos ambientais, devido à emissão de

CO2, caso a hipótese seja confirmada. Além da questão da poluição do ar, é importante destacar

que com a incorporação de resíduos na produção de um material, o consumo de matérias-primas

não renováveis também tende a diminuir. As reservas de muitos materiais naturais já

começaram a ficar escassas, especialmente junto aos grandes centros urbanos.

A busca de aplicações para o resíduo de vidro laminado baseia-se também no intuito de

minimizar o impacto ambiental no momento em que se dá o destino final desse resíduo, visto

16

que o PVB levaria em torno de 500 anos para ser assimilado pela natureza e o vidro é

praticamente indestrutível [15; 35]. Os resíduos de vidro quando não absorvidos pela indústria

de reciclagem são geralmente encaminhados para aterros sanitários onde permanecem por

muitos anos, inutilizando o solo e provocando a desertificação do local.

Portanto, ao diminuir ou substituir algum composto de material do betão pelo resíduo

de vidro sem haver prejuízo em suas propriedades, haverá uma maior conservação de recursos

naturais, diminuição da quantidade de resíduo aterrada. Assim como o desenvolvimento de

novos materiais com um custo relativamente menor.

Através dos resultados desta pesquisa pretende-se confirmar por meio da comparação

com o betão convencional a potencialidade e viabilidade técnica do uso do resíduo do vidro

laminado proveniente das obras civis como substituição parcial do cimento no preparo de betões

na construção civil. A proposta é de utilizar o resíduo de vidro finamente moído de forma a

trabalhar com as características pozolânicas deste material. Com o aproveitamento do resíduo,

a pesquisa estará contribuindo para o desenvolvimento sustentável do sector da construção civil.

Obejectivos

a) Objectivo geral

O trabalho apresentado propõe comparar a propriedade mecânica do betão convencional

e do betão com resíduo de vidro laminado, afim de avaliar a potencialidade e viabilidade técnica

do uso do resíduo de vidro proveniente de obras como substituto parcial do cimento.

b) Objectivos específicos

Serão estudados e avaliados os resultados dos ensaios de abaixamento e resistência à

compressão, dos betões produzidos com resíduo de vidro laminado em substituição parcial ao

cimento comparando-o com o betão convencional. Dessa forma os objectivos específicos deste

trabalho são:

Avaliar o efeito do percentual de substituição do material cimentício pelo resíduo de

vidro sobre as propriedades do betão no estado fresco, avaliando a consistência e

comparando com amostras do betão convencional preparado sem a substituição;

Avaliar o efeito do percentual de substituição do material cimentício pelo resíduo de

vidro no betão, através dos ensaios de resistência à compressão, comparando-o com

amostras de betão convencional preparados sem a substituição.

17

Metodologia

O referido trabalho será desenvolvido com a realização de pesquisa bibliográfica,

juntamente com uma abordagem quantitativa e qualitativa dos betões.

As variáveis selecionadas para a comparação dos betões, são aqui descritas: resistência

à compressão, proporção do resíduo de vidro (5%), idade de realização de cada ensaio, tipo de

cimento, tipo dos agregados, relação água / cimento, humidade da areia, procedimento de

mistura.

Estrutura do trabalho

O presente trabalho de fim de curso encontra-se estruturado em três capítulos, além da

introdução, conclusão, referências bibliográficas e dos anexos. A seguir é apresentada uma

sucinta descrição a respeito do conteúdo de cada capítulo.

O capítulo 1 apresenta as considerações sobre o betão convencional, características

relativas aos materiais constituintes e, também suas propriedades dando ênfase às propriedades

mecânicas, objecto da parte experimental desta pesquisa.

No capítulo 2 é apresentada a revisão bibliográfica sobre o resíduo de vidro laminado e

a sua influência no betão quer no estado fresco como no endurecido.

No capítulo 3 é apresentada o estudo de caso, desde a amostragem do resíduo e dos

outros materiais, caracterização dos componentes das misturas para produção do betão bem

como as propriedades mecânicas do betão. As dosagens e os teores de substituições adoptado

para os betões estudado no estado fresco e no estado endurecido e o preparo dos ensaios e

moldagem dos corpos de prova utilizados para a realização dos ensaios. São relatados a

avaliação de propriedades relacionadas à determinação de características físicas e mecânicas

dos betões no estado fresco e endurecido.

O capítulo 3 descreve ainda os resultados obtidos nos ensaios e discutido de acordo a

revisão bibliografica,bem como análisado por meio de quadros e gráficos.

De seguida são apresentadas as conclusões específicas obtidas através das observações,

resultados e análises relativas aos traço dos betões no estado fresco e endurecido. No final da

pesquisa estão contidas as referências bibliográficas utilizadas para a produção deste trabalho e

os anexos.

18

Capítulo I. Betão Convencional (BC)

1.1. Considerações sobre o betão convencional

A versatilidade, durabilidade, e economia inerentes ao betão fizeram deste produto o

material de construção mais utilizado a nível mundial. Trata-se de uma mistura devidamente

proporcionada de agregados (geralmente brita e areia), cimentos, adições (pozolanas, cinzas ou

fílleres), água e adjuvantes. O cimento reage quando entra em conctato com a água,

endurecendo e conferindo à mistura níveis de coesão e resistência que possibilitam a sua

utilização como material de construção.[8]

Caso a máxima dimensão do agregado seja igual ou inferior a 4 mm, o material

resultante é denominado argamassa. Além destes requisitos de composição, para que o material

possa ser considerado betão é necessário que seja convenientemente colocado e/ou compactado.

Assim deve apresentar, depois da compactação, uma estrutura fechada, isto é, o teor de ar em

volume não deve exceder 3% quando a máxima dimensão dos agregados é maior ou igual 16

mm e, 4% quando a máxima dimensão dos agregados é menor que 16 mm. Este teor limite de

ar não inclui ar introduzido nem os poros dos agregados, isto é, trata-se apenas de ar aprisionado

que não foi expulso em resultado da compactação.

O betão com estas características pode ser utilizado no projecto e execução de estruturas

de betão simples, betão armado e betão pré-esforçado. Desde a fabricação até à fase em que

desempenha funções estruturais, o betão passa por dois estados diferentes: betão fresco e betão

endurecido.O primeiro é definido como betão ainda no estado plástico e capaz de ser

compactado por métodos normais. O segundo é definido como betão que endureceu e

desenvolveu uma certa resistência.[8]

O endurecimento do betão começa poucas horas após o seu fabrico e atinge aos 28 dias

de idade cerca de 60 a 90% da sua resistência final, dependendo do tipo de cimento e do tipo

de cura utilizado.

O betão é utilizado numa grande variedade de aplicações, tais como barragens, estações

de tratamento de águas, parques de estacionamento, garagens, edifícios, pavimentos, passeios,

entre muitas outras.

O betão endurecido é classificado de acordo com a sua massa volúmica em três

categorias [24]:

Betão normal: Betão com uma massa volúmica após secagem em estufa (105°C)

superior a 2.000 kg/m3 mas não excedendo 2.600 kg/m3.

19

Betão pesado: Betão com uma massa volúmica obtida após secagem em estufa superior

a 2.600 kg/m3;

Betão leve: Betão com uma massa volúmica após secagem em estufa não superior a

2.000 kg/m3, total ou parcialmente fabricado com agregados leves.

O betão normal é designado pelo símbolo C, o betão pesado pelo símbolo HC e o betão

leve pelo símbolo LC.

Os betões são também classificados em diferentes classes de resistência de acordo com

a resistência à compressão medida em cilíndricos ou cubos. Assim, por exemplo, um C20/25 é

um betão normal com uma resistência característica à compressão igual a 20 MPa medida em

cilindros e igual a 25 MPa medida em cubos.

A composição do betão, para além de garantir uma determinada classe de resistência,

deve ser especificada em função dos requisitos de durabilidade estabelecidos para cada obra,

isto é, definido o período de vida útil da construção são indicados limites relativos e diversos

parâmetros de composição em função das classes de exposição ambiental (agressividade do

ambiente) [24].

Sendo a base da maioria das infra-estruturas da civilização, bem como do seu

desenvolvimento físico, o betão é duas vezes mais utilizado que quaisquer outros materiais por

todo o mundo. É um material de construção fundamental para infra-estruturas municipais, infra-

estruturas de transporte, edifícios de escritórios e residências.

Referem-se em seguida alguns aspectos básicos relativos aos diversos constituintes do

betão por forma a que se possa compreender melhor o comportamento deste material.

1.2. Constituintes do betão

1.2.1. Agregados

Os agregados são constituídos por elementos naturais ou artificiais, britados ou não,

com partículas de tamanho e forma adequadas para o fabrico de betão. Anteriormente estes

elementos eram designados por inertes devido ao facto de não participarem significativamente

nas reacções químicas de endurecimento do betão. No entanto, alguns destes materiais podem

apresentar reactividade química importante que, em certas circunstâncias, conduzem à

deterioração do betão como, por exemplo, as reacções álcalis-sílica, razão pela qual a

designação foi alterada para agregados [8].

Os agregados podem classificar-se segundo vários aspectos: petrográfia, massa

volúmica, modo de obtenção e dimensão das partículas [16].

20

Quanto à petrográfia classificam-se de acordo com as rochas de onde são originários:

sedimentares, metamórficas e ígneas.

No que se refere à massa volúmica, classificam-se em agregados leves ( < 2.000kg/m3);

agregados normais (2.000kg/m3 3.000kg/m3) e agregados pesados ( > 3.000kg/m3).

Quanto ao modo de obtenção classificam-se em naturais e artificiais. Relativamente às

dimensões classificam-se em agregados finos e grossos. Os agregados finos possuem máxima

dimensão inferior a 5 mm, designando-se por areia rolada quando é natural e areia britada

quando obtida por fractura mecânica. Os agregados grossos apresentam dimensões superiores

a 5 mm, designando-se por godos e rolado (calhau ou seixo) quando são de origem natural e

por britas, quando são obtidos por fractura mecânica.

A forma dos grãos e a textura de superfície dos agregados tem influência significativa

em algumas propriedades do betão. Sob este aspecto, os agregados arredondados e lisos

conferem maior trabalhabilidade ao betão e os agregados britados aumentam a sua resistência

à tracção. A resistência do betão à compressão pode ser influenciada significativamente pelos

agregados através da composição granulométrica, da sua resistência e da resistência da ligação

pasta de cimento-agregado.[8]

A granulometria e a resistência são as propriedades mais importantes dos agregados. A

granulometria condiciona a compacidade do betão e, desta forma, as suas propriedades no

estado fresco e endurecido.

A distribuição do tamanho das partículas dos agregados pode efectuar-se recorrendo a

curvas granulométricas de referência, sendo as mais importantes as de Bolomey, Faury e Joisel.

Não é possível estabelecer uma única curva de referência óptima, pois em cada caso há que

atender às diferentes propriedades exigidas para o betão e a outros factores: resistência,

trabalhabilidade, transporte e colocação, tipos e forma dos agregados, dimensão dos elementos

a betonar, etc. Uma análise pormenorizada deste assunto sai fora do âmbito deste trabalho, no

entanto, referem-se algumas ideias básicas [7; 23]:

Quanto maior for a compacidade das composições granulométricas menor é o volume

de vazios entre as partículas e, portanto, menor a quantidade de pasta de cimento

necessária. As granulometrias mais compactas conseguem-se com misturas

relativamente pobres em areia e grande proporção de agregados grossos, requerendo,

desta forma, pequena quantidade de água de amassadura;

Quanto maior é a máxima dimensão do agregado, menores são as quantidades

necessárias de cimento e água. Todavia a máxima dimensão do agregado é limitada pela

dimensão das peças a betonar e pelo afastamento entre os varões da armadura;

21

As granulometrias mais compactas originam betões com baixa trabalhabilidade que se

desagregam facilmente, no entanto, conseguem-se obter betões muito resistentes com

baixa porosidade, baixa retracção e elevada durabilidade;

Para se obter um betão com boa trabalhabilidade que não se desagregue durante o

transporte, colocação e compactação é necessário dotar a mistura de um teor óptimo em

agregados finos. Ao aumentar o teor em finos a compacidade da granulometria baixa,

dado ser necessário aumentar a quantidade de água. Assim, em cada caso, é necessário

adoptar uma solução de compromisso que satisfaça quer a compacidade da

granulometria quer o teor óptimo de finos.

No que se refere à resistência mecânica dos agregados, verifica-se tratar-se de uma

propriedade importante, nomeadamente no caso de betões de alta resistência. Para betões

correntes, e dado que a resistência das rochas utilizadas como agregados é superior a valores da

ordem de 60 MPa, a resistência do betão depende essencialmente da resistência da pasta de

cimento. Quando a pasta de cimento apresenta uma resistência elevada (obtida através de

reduzidas razões A/C e utilização de adições activas) a resistência do betão é condicionada pela

resistência dos agregados. Assim, o fabrico de betão de alta resistência requer, para além de

outros factores, a utilização de agregados seleccionados com resistências elevadas. A aptidão

dos agregados para o fabrico do betão está estabelecida nas normas NP EN 12620 [25] e NP

EN 13055-1 [27].

1.2.2. Cimentos

O cimento (ligante hidráulico) é um material inorgânico finamente moído que, quando

misturado com água, forma uma pasta que faz presa e endurece em virtude das reacções e

processos de hidratação e que, depois de endurecer, mantém a sua resistência e estabilidade

mesmo debaixo de água.

O cimento é obtido pela cozedura, a temperaturas da ordem de 1.450ºC, de uma mistura

devidamente proporcionada de calcário e argila. [8] O ligante assim obtido é designado

correntemente por cimento Portland, representado na Figura 2.

22

Figura 2 - Cimento Portland

Fonte: [4]

No processo de cozedura destas matérias-primas (calcário e argila) são originadas

diversas reacções químicas, formando-se novos compostos que, ao arrefecerem, aglomeram-se

em pedaços com dimensões variáveis (2 a 20 mm) designados por clínquer. Após o

arrefecimento, o clínquer é moído juntamente com adjuvantes, para facilitar a moagem, e gesso

para regular o tempo de presa. Nesta fase, pode-se juntar à mistura adições (pozolanas, cinzas

volantes, escórias de alto forno, etc.) para lhe modificar as propriedades. Podem, ainda, juntar-

se adições inertes em quantidades que não exceda 15%, de modo a não prejudicarem as

propriedades do cimento.

Quando o cimento é misturado com água ocorrem reacções de hidratação que formam

compostos estáveis que cristalizam com forma fibrosa interligando-se, conferindo ao conjunto

uma elevada resistência. A designação de ligante deve-se à propriedade de poder aglomerar

uma proporção elevada de materiais agregados (areias, britas, …) conferindo ao conjunto uma

elevada coesão e resistência, o que o torna apropriado para o fabrico do betão [7].

As propriedades do cimento, nomeadamente o seu comportamento mecânico, dependem

da sua composição química e da finura obtida na moagem.

Os principais componentes do cimento portland hidratado são os seguintes:

Silicato tricálcico: 3𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2 ou abreviadamente 𝐶3𝑆;

Silicato bicálcico: 2𝐶𝑎𝑂. SiO2 ou 𝐶2𝑆;

Aluminato tricálcico: 3𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3 ou 𝐶3𝐴;

Aluminoferrato tetracálcico: 4𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3 ou 𝐶4𝐴𝐹.

Na Tabela 2 quantificam-se as proposições médias dos principais componentes de

cimento e as suas propriedades durante e após a hidratação.

23

Tabela 2 - Características dos componentes do clínquer portland

Fonte: [8]

Os componentes que contribuem para a resistência da pasta de cimento são,

essencialmente, o silicato tricálcico e o silicato bicálcico. O primeiro, por reagir mais

rapidamente com a água, contribui para as resistências iniciais, enquanto o segundo contribui

em maior grau para as resistências a longo prazo, dado a sua reacção ser bastante mais lenta.

A finura é medida pela superfície específica. Os cimentos com finura normal apresentam

uma superfície específica “Blaine” da ordem de 3.000 a 3.500 cm2/g, enquanto os cimentos de

finura elevada podem apresentar superfícies específicas muito superiores. Dado que só a

superfície dos grãos de cimento participa nas reacções de hidratação, quanto maior a finura do

cimento, maior é a quantidade de componentes hidratados e, assim, maior a resistência da pasta

de cimento.

Os cimentos de classe de resistência mais elevada apresentam maior quantidade de

silicatos tricálcico e maior finura relativamente aos cimentos menos resistentes. Refira-se que

esses cimentos desenvolvem maiores resistências iniciais, embora exibam menor crescimento

das resistências a longo prazo [8].

Os cimentos que podem ser utilizados no betão simples, armado ou pré-esforçado são

definidos na norma NP EN 197-1.

Os cimentos podem ser classificados quanto à classe de resistência de acordo com

Tabela 3.

24

Tabela 3 - Cimentos. Classes de resistência

Fonte: [8]

1.2.3. Água de amassadura

A água de amassadura desempenha dois papéis importantes na massa fresca e na fase

de endurecimento do betão. No betão fresco, a água confere à massa a trabalhabilidade

adequada para permitir uma boa colocação e compactação. Na fase de endurecimento a água

participa nas reacções de hidratação do cimento que conferem a resistência necessária ao betão.

Todavia, deve-se limitar ao mínimo a quantidade de água utilizada no fabrico de betão, pois a

água em excesso evapora-se criando no betão uma rede de poros capilares que prejudicam a sua

resistência e durabilidade. Assim, a quantidade de água a utilizar deverá ser a indispensável

para se obter a trabalhabilidade pretendida. Refira-se que com o desenvolvimento dos

adjuvantes plastificantes com elevado desempenho é actualmente possível utilizar quantidades

muito pequenas de água no fabrico do betão sem prejudicar a trabalhabilidade.

Para que a água seja adequada ao fabrico do betão é necessário que não contenha

matérias prejudiciais. As águas potáveis e outras que não apresentem cheiro nem sabor podem

ser utilizadas no fabrico do betão.

Não devem ser utilizadas águas com pH inferior a 4 nem as que contenham óleos,

gorduras, hidratos de carbono e sais prejudiciais. Quando as águas apresentam resíduos em

suspensão deve limitar-se a sua utilização, dado que estas matérias prejudicam a ligação pasta

de cimento agregados. Na Tabela 4 apresentam-se as características que devem obedecer às

águas para amassadura de betões.

25

Tabela 4 – Características das águas para amassadura de betões

Fonte: [8]

1.2.4. Adições

As adições são materiais inorgânicos, finamente divididos que podem ser adicionados

ao betão com a finalidade de melhorar certas propriedades ou para adquirir propriedades

especiais. Estes materiais podem ser de origem natural como o filler calcário e as pozolanas

naturais finamente moídas, ou ter origem em sub-produtos industriais como as cinzas volantes,

as escórias de alto forno e a sílica de fumo ou microssílica. As adições classificam-se em dois

tipos, tendo ou não propriedades hidráulicas latentes ou propriedades pozolânicas [8]:

As adições do tipo I, são adições quase inertes, como o filler calcário, não têm

propriedades hidráulicas latentes nem propriedades pozolânicas;

As adições do tipo II são as que apresentam propriedades hidráulicas latentes, como a

escória granulada de alto forno moída, ou propriedades pozolânicas, como as pozolanas

naturais, as cinzas volantes ou a sílica de fumo.

Quando as adições foram inicialmente introduzidas como um componente do betão

foram vistas essencialmente como um produto substituto do cimento, isto é, a sua utilização era

considerada apenas sob o ponto de vista económico. Todavia, esta situação tem mudado

significativamente nos últimos anos. Com efeito, a utilização destes produtos tem sido

incrementada com o objectivo de melhorar algumas propriedades do betão, tais como a

durabilidade e a resistência.

26

O fíller calcário tem um efeito benéfico nas seguintes propriedades do betão:

trabalhabilidade, permeabilidade, exsudação, calor de hidratação, atenuando ainda a tendência

do betão para fendilhar.

As adições com propriedades pozolânicas, isto é, as que apresentam reactividade como

hidróxido de cálcio, ao reagirem com este composto libertado nas reacções de hidratação do

cimento, dão origem a silicatos de cálcio hidratados semelhantes aos produzidos pelo cimento

portland. A pasta de cimento endurecida apresenta, desta forma, um maior teor de silicatos de

cálcio hidratados e um menor teor de hidróxido de cálcio, melhorando a sua compacidade e

aumentando a sua resistência à deterioração. As escórias de alto forno têm composição idêntica

à do cimento, apresentando assim propriedades hidráulicas que necessitam apenas de um meio

com pH elevado para que se possam desenvolver de forma adequada. Este meio alcalino é, no

betão, fornecido pelo hidróxido de cálcio que se liberta nas reacções de hidratação do cimento.

Os betões com escórias apresentam menor calor de hidratação e maior resistência ao ataque

químico.

Os betões fabricados com adições do tipo II apresentam, em geral, menores resistências

iniciais, mas a prazo (3 – 6 meses) exibem: maiores resistências mecânicas, em resultado da sua

maior compacidade e do maior teor em silicatos de cálcio; maior resistência ao ataque químico

devido à menor porosidade, menor teor em hidróxido de cálcio e maior resistência à penetração

de cloretos.

Refira-se que com a utilização de sílica de fumo o problema da redução de resistência

inicial é eliminado devido à elevada finura deste material e à sua elevada reactividade [8].

1.2.5. Adjuvantes

Os adjuvantes são produtos que são adicionados em pequenas quantidades referidas à

massa de cimento (< 5%), antes ou durante a amassadura, provocando as modificações

requeridas das propriedades normais do betão fresco ou endurecido.

Existem actualmente uma grande variedade de produtos com a finalidade de modificar

as propriedades tecnológicas do betão, tornando difícil a sua classificação. Sob o ponto de vista

prático, o que tem maior interesse são os efeitos que se procuram alcançar com a utilização de

adjuvantes, sendo os principais os seguintes [7]:

Melhorar a trabalhabilidade;

Retardar a presa;

Acelerar a presa;

Acelerar o endurecimento nas primeiras idades;

27

Aumentar a resistência aos ciclos gelo-desgelo;

Diminuir a permeabilidade;

Criar uma ligeira expansão;

Ajudar a bombagem;

Inibir a corrosão de armaduras.

Embora todos os adjuvantes sejam importantes para se atingir determinada propriedade

para o betão, os que merecem maior atenção são os destinados a melhorar a trabalhabilidade.

Conforme foi referido atrás, deve-se limitar ao mínimo a quantidade de água utilizada no

fabrico do betão. Os adjuvantes têm aqui um papel importante, pois permitem reduzir a água

de amassadura sem prejudicar a trabalhabilidade.

Estes adjuvantes são designados por redutores de água, distinguindo-se dois tipos: os

plastificantes e os superplastificantes.

Os plastificantes permitem, em geral, uma redução de água da ordem de 5 a 15%

mantendo a trabalhabilidade do betão. Os superplastificantes permitem reduções de água muito

superiores, da ordem de 25 – 35% ou mais [7].

A actuação destes produtos no betão pode ser resumida da seguinte forma [8]:

Redução da tensão superficial da água, aumentando a sua capacidade de alastramento

sobre as superfícies das partículas e o seu poder de penetração;

Efeito lubrificante, diminuindo o atrito existente entre as partículas finas e entre esta e

a água;

Efeito dispersor e desfloculante devido à absorção das moléculas do adjuvante pelas

partículas sólidas que as torna electricamente carregadas e assim repelentes.

Enquanto nos plastificantes o efeito lubrificante é preponderante, nos superplastificantes

o efeito dispersor é predominante.

Com estes tipos de adjuvantes consegue-se [8]:

Aumentar a tensão de rotura;

Reduzir a dosagem de cimento, sem alterar a tensão de rotura nem a trabalhabilidade;

Aumentar a trabalhabilidade, mantendo as dosagens de água e cimento;

Diminuir a porosidade e permeabilidade.

Dado que as propriedades do betão dependem em grande parte da razão A/C, pode

afirmar-se que o surgimento dos superplastificantes revolucionou de certa forma a utilização

do betão, tornando possível colocá-lo e compactá-lo onde anteriormente não era viável e

permitindo o fabrico de betões de alta resistência e alto desempenho.

28

Refira-se que actualmente é possível fabricar betões com razões água-cimento até

valores da ordem de 0,2, atingindo resistências da ordem de 150 MPa. Estes betões são

praticamente impermeáveis, apresentando características de durabilidade excepcionais,

permitindo a utilização em ambiente extremamente agressivos sem que haja preocupações

relativas à deterioração das construções [8].

1.3. Composição do betão

Sob o ponto de vista do projecto de estruturas interessam basicamente duas propriedades

fundamentais a que o betão deve satisfazer: “resistência” e “durabilidade”. No entanto, para

que estas propriedades possam ser atingidas é necessária que o betão possa ser colocado e

compactado de forma adequada, surgindo assim uma terceira propriedade fundamental a

trabalhabilidade. Desta forma, o estudo da composição do betão deve ser efectuado tendo por

base o objectivo de, para cada situação particular, o betão atingir a resistência, durabilidade e

trabalhabilidade adequadas.

O comportamento do betão, para além da composição granulométrica dos agregados,

depende essencialmente de três factores: do tipo e dosagem do ligante; da dosagem de água e

dos adjuvantes. É certo também que a colocação, compactação, cura e protecção desempenham

um papel fundamental para que um betão com determinada composição possa vir a desenvolver

todas as suas potencialidades.

A dosagem do ligante influencia essencialmente a trabalhabilidade, embora tenha

também uma influência importante na resistência e durabilidade do betão. As misturas quando

são pobres em ligantes apresentam-se ásperas, pouco trabalháveis, com tendência a segregar e

têm um acabamento superficial difícil. Quando são muito ricas em ligante apresentam-se

excessivamente coesivas e aderentes sendo mais difíceis de colocar e compactar em obra [8].

Caso seja necessário utilizar misturas muito ricas em ligante, devido a exigências de

resistência e/ou durabilidade, deve-se utilizar adjuvantes para minorar os efeitos atrás referidos.

O tipo de ligante exerce uma influência importante na durabilidade do betão. Sob este

aspecto, importa salientar o papel das adições activas que ao preencherem os espaços vazios

entre as partículas de cimento conduzem a pastas mais compactas e, portanto, menos

permeáveis. Por outro lado, aumentam a resistência do betão ao ataque químico por reduzirem

a quantidade de hidróxido de cálcio originado durante a hidratação do cimento.

A razão água-cimento (A/C) é o parâmetro que mais influencia as propriedades do betão.

Quanto maior for o seu valor, mais porosa e permeável é a pasta de cimento, tornando o betão

29

menos resistente e mais sensível à acção dos agentes agressivos que originam a deterioração

das estruturas.

Importa referir que a razão água-cimento é definida como a razão entre a dosagem

efectiva de água e a dosagem de cimento. A dosagem efectiva de água é a diferença entre a

quantidade total de água presente no betão fresco e a quantidade de água absorvida pelos

agregados. Isto significa que para o cálculo da razão A/C não é considerada a parcela de água

absorvida pelos agregados dado que a sua influência no comportamento da pasta de cimento é

desprezável.

Nas Figuras 3 e 4 está ilustrado a influência da razão A/C na resistência à compressão

do betão e na permeabilidade de pastas de cimento. Os resultados indicados mostram que

duplicando a razão A/C a resistência é reduzida na ordem de 50% e que a permeabilidade

aumenta acentuadamente com a razão A/C a partir de valores da ordem de 0,5.

Para se obter betões de boa qualidade é sempre necessário limitar a razão A/C a valores

baixos conforme se pode verificar nas figuras atrás referidas. A trabalhabilidade adequada pode

ser obtida com a utilização de adjuvantes plastificantes [18].

Refere-se que a norma NP EN 206-1 impõe requisitos relativos à mínima dosagem de

ligante e à máxima razão água-ligante que devem ser satisfeitos em função das diferentes

classes de exposição ambiental de forma a assegurar uma durabilidade adequada para as

estruturas.

Figura 3 - Variação da tensão de rotura do betão com a razão A/C.

Fonte: [8].

30

Figura 4 - Influência da razão A/C na permeabilidade.

Fonte: [8].

Outro factor importante na definição da composição do betão é a máxima dimensão do

agregado. Esta deve ser escolhida de modo a que o betão possa ser colocado e compactado à

volta das armaduras sem que haja segregação.

A máxima dimensão do agregado não deve exceder [8]:

Um quarto da menor dimensão do elemento estrutural;

A distância livre entre os varões da armadura diminuídas de 5 mm;

1.3 vezes a espessura do recobrimento das armaduras.

1.4. Caracteríscas do betão convencional

Nos tópicos que seguem será feita uma descrição das características do betão que realçam

os objectivos desta pesquisa.

1.4.1. Resistência à compressão

A resistência à compressão é a característica mecânica mais importante do betão, pois

nas estruturas a função deste material é essencialmente resistir às tensões de compressão

31

enquanto as armaduras têm a função de resistir às tensões de tracção. A resistência à compressão

é determinada em provetes submetidos a uma solicitação axial num ensaio de curta duração,

isto é, com uma velocidade de carregamento elevada. Dado que a forma dos provetes, a

velocidade de carregamento e outros factores tais como a idade do betão e as condições de cura

têm uma influência significativa na resistência medida, os métodos de ensaio são normalizados

[8].

Os provetes geralmente utilizados para determinar a resistência à compressão do betão

têm a forma cúbica ou prismática, sendo, entre estes últimos, os cilindros com altura dupla do

diâmetro os mais usuais. Na Figura 5 está indicada a relação entre a resistência medida em

prismas e em cubos, verificando-se que a resistência do betão diminui com o aumento da

esbelteza dos provetes.

Figura 5 - Relação entre a resistência medida em provetes prismáticos e a

resistência medida emprovetes cúbicos

Fonte: [8].

A norma NP EN 206-1 estabelece que a resistência à compressão deve ser determinada

em provetes cúbicos de 150 mm ou provetes cilíndricos de 150/300 mm. A resistência cilíndrica

é da ordem de 0,80 da resistência cúbica. Esta diferença é originada pelo atrito entre as faces

dos provetes e os pratos das prensas que impedem a deformação transversal do betão

conduzindo a maiores valores da resistência. Este fenómeno é mais significativo nos provetes

com menor esbelteza.

Uma vez que o endurecimento do betão se processa ao longo do tempo, a resistência à

compressão, tal como as outras características deste material, evolui também no tempo. Como

para efeito de dimensionamento das estruturas se considera a resistência do betão aos 28 dias,

estabeleceu-se esta idade para caracterizar esta propriedade. Assim, a resistência à compressão

é determinada sobre moldes cilíndricos ou cúbicos, mantidos em condições saturadas, aos 28

dias de idade.

A resistência do betão apresenta uma variabilidade significativa resultante quer da

própria heterogeneidade do material, quer das condições de fabrico (controlo de qualidade).

32

Desta forma, a resistência não pode ser caracterizada apenas pelo valor médio dos

resultados obtidos de ensaios de um determinado número de provetes. É necessário também ter

em conta a dispersão dos valores.

Adaptou-se, assim, o conceito de resistência característica que é um valor estatístico

que tem em conta a média aritmética das tensões de rotura média (fcm) obtidas nos ensaios

dos provetes e o coeficiente de variação () dos valores medidos. A resistência característica

do betão (fck) é o valor que apresenta 95% de probabilidade de ser excedido, Figura 6.

Figura 6 - Valor característico da resistência (fck).

Fonte: [8].

Admitindo uma distribuição normal, a resistência característica é dada pela seguinte

expressão [8]:

𝑓𝑐𝑘 = (1 − 1.64𝛿)𝑓𝑐𝑚

Em que:

𝑓𝑐𝑘 = (1 − 1.64𝛿)𝑓𝑐𝑚

e

𝛿 = √1

𝑛∑ (

𝑓𝑐𝑖 − 𝑓𝑐𝑚

𝑓𝑐𝑚)

2𝑛

𝑖=1

(1)

O coeficiente de variação é determinado essencialmente pela qualidade dos meios

empregues para fabricar o betão que influenciam a precisão com que é efectuada a dosagem

33

dos seus componentes, pela organização do estaleiro e ainda pelo controlo exercido sobre o

fabrico. Como valores de referência podem considerar-se os seguintes [8]:

Condições de execução médias - = 0,20 a 0,25;

Condições de execução boas - = 0,15 a 0,20;

Condições de execução muito boas - = 0,10 a 0,15.

Um coeficiente de variação superior a 0,25 não é admissível na execução de estruturas

de betão armado. Quanto maior for o coeficiente de variação, maior é o afastamento entre o

valor médio e o valor característico da resistência. Assim, existe toda a vantagem, sob o ponto

de vista económico, em fabricar e controlar o betão de forma eficiente.

1.4.2 Consistência

A consistência deve ser especificada através de uma classe ou, em casos especiais,

através de um valor pretendido, tendo em consideração o método de ensaio mais adequado:

Ensaio de Abaixamento;

Ensaio de Vêbê;

Ensaio de Compactação;

Ensaio de Espalhamento.

No entanto, o ensaio mais utilizado nas obras correntes é o Ensaio de Abaixamento, o

qual também foi usado neste trabalho.

Cada betão produzido é ensaiado, no seu estado fresco, ao abaixamento, através do Cone

de Abrams, para determinar a sua consistência e fluidez. Este ensaio é adequado a mudanças

de consistência do betão correspondentes a abaixamento entre 10 mm e 210 mm e deve

obedecer ao exposto na NP EN 12350-2. [27]

A metodologia de ensaio consiste em encher com betão fresco um molde metálico de

forma tronco-cónica e dimensões normalizadas (com 30 cm de altura, 20 cm de diâmetro na

base e 10 cm de diâmetro no topo), como representado na Figura 7, em 3 camadas compactadas

com 25 pancadas cada uma (pancadas executadas com barra de compactação de dimensões

normalizadas) e seguidamente esvaziar o molde (subindo-o), medindo-se o abaixamento do

betão com uma régua de escala igualmente normalizada, como indicado na Figura 8.

34

Figura 7 – Cone de Abrams.

Figura 8 – Medição do abaixamento

Fonte: [9].

O ensaio só é válido se o abaixamento for verdadeiro, ou seja, se o abaixamento não

deformar (ver Figura 9). Caso se sucedam dois ou mais abaixamentos deformados, tal indica

que o betão não possui a plasticidade e coesão adequadas para efetuar o ensaio, devendo

realizar-se uma nova amassadura.

35

a) b)

Figura 9 – a) Abaixamento verdadeiro; b) Abaixamento deformado.

Fonte: [9].

O resultado de cada ensaio de abaixamento deve encontrar-se dentro dos limites de

consistência estabelecidos, que fazem corresponder diferentes classes a intervalos de

diferentes valores de abaixamento, como indicado na Tabela 5.

Tabela 5 - Classes de abaixamento do betão.

Fonte: [9].

Existem, no entanto, algumas classes recomendadas, consoante as condições

ambientais, o tipo de betão ou a sua aplicação de acordo com a Tabela 5 [4]:

Betões para bombear → Classe ≥ S3 ;

Pavimentos com meios tradicionais de colocação e acabamento → Classe ≥ S3;

Superfícies com betão à vista → Classe ≥ S3;

Elevado tempo de transporte e/ou clima quente → Classe ≥ S3;

Betões de alta resistência → Classe ≥ S4

36

CAPÍTULO II. BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO

(BRVL)

2.1. O vidro

O vidro é uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente homogênea. É obtido a partir

do aquecimento de óxidos ou seus derivados até uma temperatura entre 1.600ºC e 1.800ºC.

Nessa temperatura os constituintes do vidro se tornam fluídos podendo passar pelo processo de

moldagem e após essa etapa são resfriados em condições bastante controladas.

Em geral, os vidros possuem como constituinte principal a sílica ou o óxido de silício -

𝑆𝑖𝑂2 (Tabela 6). Segundo Fragata et al. (2007) o vidro no estado amorfo é constituído

essencialmente por sílica (𝑆𝑖𝑂2 - 72,5%) e uma menor percentagem de sódio (𝑁𝑎2𝑂 - 13,2%)

e cálcio (𝐶𝑎𝑂 - 9,18%) [15]. Na Tabela 7 é possível visualizar algumas composições químicas

do vidro pesquisadas por diferentes autores, em estudos com aplicação do resíduo de vidro na

produção de outros materiais.

Tabela 6 - Composição do vidro

Fonte: [28].

37

Tabela 7 - Composições químicas do resíduo de vidro utilizado em pesquisas

Fonte: [32, 31, 13].

Na Tabela 8 é apresentada a composição química dos cimentos utilizados em algumas

pesquisas com foco na utilização de resíduos de vidro a fim de comparações com a composição

química do resíduo de vidro.

Tabela 8 - Composição química do cimento utilizado em algumas pesquisas

Fonte: [32, 31, 13].

Com as Tabelas apresentadas, pode-se fazer uma comparação inicial dos principais

componentes da composição do resíduo de vidro e do cimento. Os óxidos 𝑆𝑖𝑂2, 𝐴𝑙2𝑂3 e 𝐶𝑎𝑂

fazem parte do sistema ternário da composição química dos principais cimentos encontrados

38

no mercado e ao analisar as composições químicas do resíduo de vidro apresentadas na Tabela

8, verifica-se que os óxidos somados ultrapassam 70% do total, o que indica esse resíduo como

um material para fins cimentícios. Dessa forma é possível concluir que a substituição do resíduo

de vidro por cimento em argamassas e betões, possui grandes probabilidades de ser viável.

2.2 A recilagem do vidro

O crescimento da população e da economia mundial tem provocado um aumento

considerável do consumo de materiais. A geração de resíduos torna-se inevitável e a busca por

alternativas para o destino desses resíduos torna-se cada vez mais comum entre as indústrias.

A preocupação com resíduos de maneira geral é pequena em Angola quando comparado

com outros países. Existe a falta de estudos em Angola a cerca da utilização de resíduos na

produção de novos materiais, porém não há uma política do governo de incentivo a compra de

produtos ambientalmente saudáveis que privilegia produtos contendo resíduos. Na Tabela 9 são

apresentados os índices de reciclagem de garrafas de vidro em diversos países.

Tabela 9 - Reciclagem de embalagens de vidro no mundo (2011)

Fonte: [22].

Em regra, os resíduos deveriam ser tratados e depositados no local em que foram

gerados. Todavia, isso raramente acontece devido à falta de planeamento das indústrias no

momento da concepção do projecto. Tal debilidade leva as indústrias a procurarem o destino

final para os resíduos gerados longe do local de remessa.

39

Dessa forma, o vidro laminado utilizado na construção civil, após sua vida útil, deve

retornar para as suas beneficiadoras e estas são responsáveis pelo destino final do resíduo de

vidro. Algumas empresas optam por encaminhar os vidros laminados inutilizados para uma

fábrica de reciclagem a qual é responsável por separar as duas camadas do vidro da película

intermediária do PVB através de processos de moagens.

2.3 Incorporação do resíduo de vidro laminado na produção de betão

As pesquisas analisadas avaliaram a incorporação do resíduo de vidro como substituto

parcial do agregado grosso, agregado fino ou do material cimentício no preparo de betão. Uma

das restrições apontadas por alguns pesquisadores para utilização do vidro no preparo de betões

é a provável ocorrência de reação álcali-sílica (RAS) entre os álcalis do cimento e a sílica

presente no vidro.

Taha e Nounu (2009) afirmam que a utilização do resíduo de vidro como substituto da

areia em betões possui alto risco de ocorrência da reação álcali-sílica, o que pode gerar fissuras

e danos à durabilidade do betão. Os autores concluíram que para evitar a ocorrência de RAS

deverá ser utilizado algum supressor desse tipo de reacção, tais como escória de alto forno,

metacaulim, pó de vidro pozolânico e nitrato de lítio. Shi e Zeng (2007) também afirmam que

para contornar a expansão devido a RAS podem ser utilizados adições minerais e um cimento

pozolânico.

Diversos autores relatam que o tamanho das partículas pode influenciar directamente no

aparecimento da reação álcali-sílica, prejudicando fortemente a durabilidade das estruturas de

betão. Ismail e Al-Hashmi (2009), Idir, Cyr e Tagnit-Hamou (2011), Shi et al. (2005), Ling e

Poon (2012) e outros afirmam que as expansões devido a RAS são controladas quando o resíduo

de vidro utilizado apresenta uma granulometria fina.

O vidro é um material amorfo e de acordo com sua composição química possui altos

níveis de sílica que é um dos requisitos primários para seu funcionamento como material

pozolânico. Outro requisito para a determinação do grau de pozolanicidade é a dimensão das

partículas uma vez que a reactividade aumenta com a diminuição do tamanho das mesmas.


fresco

A importância da trabalhabilidade em tecnologia do betão é alta, independente da

sofisticação usada nos procedimentos de dosagem. Uma mistura de betão que não possa ser

lançada facilmente ou compactada em sua totalidade provavelmente não apresentará

características de resistência e durabilidade esperadas [21].

40

A trabalhabilidade do betão é influenciada por factores intrínsecos ao betão tais como

relação água/materiais secos, tipo e consumo de cimento, traço, teor de argamassa e agregados.

Além dos factores intrínsecos existem factores externos de influência como as condições de

transporte, lançamento, densidade e distribuição das armaduras e outros.

Nassar e Soroushian (2012) verificaram que à medida que aumentava o teor de

substituição de cimento por resíduo de vidro um ligeiro aumento na consistência do betão era

verificado. Já nos estudos de Antônio (2012) e Shayan e Xu (2006) as misturas que tiveram a

substituição do cimento pelo resíduo de vidro apresentaram diminuição da consistência à

medida que o teor de substituição aumentava.

Nos estudos de Taha e Nounu (2008, 2009) E Cassar e Camilleri (2012) o ensaio de

consistência pelo abaixamento do tronco de cone não mostrou variação nos resultados nas

amostras com substituição do cimento pelo resíduo de vidro. Taha e Nounu (2008) ainda

afirmam que a incorporação do resíduo trouxe melhorias para as propriedades do betão no

estado fresco em razão das propriedades de forma e textura das partículas de vidro.

Os efeitos a cerca da massa específica dos betões com resíduo de vidro relatados nos

estudos de Nassar e Soroushian (2012) e Shayan e Xu (2006) foi que a medida que se aumentava

o teor de resíduo de vidro na mistura a densidade diminuía já que à densidade das partículas de

vidro eram inferiores à densidade do cimento.

Esses estudos corroboram os resultados de Taha e Nounu (2008, 2009) que também

verificaram a diminuição da densidade do betão devido à substituição do cimento pelo resíduo

de vidro. Os autores também atribuem o efeito da diminuição da densidade do betão à menor

massa específica do resíduo de vidro em comparação com a do cimento.

Já nos estudos de Chidiac e Mihaljevic (2011) só houve diferença significativa para os

resultados de densidade do betão, nas misturas com teor de substituição de 25% as quais foram

ligeiramente mais baixas do que as amostras de controle. A densidade dos betões com 10% de

substituição se equiparou com a densidade do betão convencional.

Cassar e Camilleri (2012) estudaram betões com teores de substituição do cimento pelo

resíduo de vidro em proporções de 10 a 50%. Os autores verificaram que apenas para as

misturas com 50% de substituição, a densidade foi menor do que o betão convencional,

enquanto os betões com teores de substituição de 10 a 40% não houve diferença significativa

com os resultados apresentados pelo betão convencional.

41


endurecido

O betão é um dos materiais mais consumidos no mundo, o que o torna um material de

grande importância para a construção civil. Os requisitos de desempenho mais solicitados do

betão, no estado endurecido, são a resistência e a durabilidade, sendo que essas propriedades

são dependentes tanto das propriedades e proporções dos materiais que constituem o betão

como dos procedimentos de execução do mesmo.

As principais propriedades mecânicas do betão são resistência à compressão, resistência

à tracção e módulo de elasticidade. Essas propriedades poderão ser influenciadas com a

incorporação de resíduos na matriz do betão e em alguns casos podem ser até mesmo

aperfeiçoadas. As propriedades mecânicas dos betões produzidos com a substituição parcial do

cimento por resíduo de vidro estão sendo assuntos de algumas pesquisas uma vez que esse

resíduo poderá aprimorá-las em função das possíveis reacções pozolânicas.

Taha e Nounu (2008) verificaram uma diminuição de 16% na resistência à compressão

aos 28 dias dos betões com substituição de 20% do cimento pelo resíduo de vidro. Apesar da

diminuição os autores concluíram ser viável a substituição de parte do cimento pelo vidro

finamente moído de forma a aproveitar suas propriedades pozolânicas.

Cassar e Camilleri (2012) verificaram que das misturas com substituições de 0 a 50%

de cimento por resíduo de vidro, apenas os betões com 50% de teor de substituição não

alcançaram a resistência à compressão projectada de 30 MPa. Os autores verificaram também

que com o aumento da substituição a resistência à compressão dos betões diminuía.

Cassar e Camilleri (2012) concluíram que o tamanho das partículas usadas na pesquisa

(entre 100-600 μm) eram superiores ao tamanho ideal para haver reacções pozolânicas relatado

em outros estudos. Ao comparar os resultados de resistência à compressão aos 28 e 90 dias

confirmou-se a inexistência de reacções pozolânicas, uma vez que não houve diferença entre

os valores apresentados.

Segundo Chen et al. (2006) o vidro pode ser utilizado como substituto do cimento

dependendo do tamanho das partículas, as quais devem ser inferiores a 75 μm para que haja

reacção pozolânica e consequentemente ganhos na resistência do betão. Os autores estudaram

betões com substituição parcial do cimento e areia por partículas de vidro finamente moídas

(módulo de finura igual à 0,94). Os resultados de resistência à compressão das misturas com

substituição apresentaram-se inferiores aos resultados dos betões convencionais (sem

substituição) em todas as idades.

42

Shayan e Xu (2004) verificaram que há um grande potencial na utilização de resíduo de

vidro em betão, principalmente quando este é usado na forma de pó. Os autores verificaram que

os betões com teores de substituição do cimento pelo resíduo de vidro apresentaram valores de

resistência à compressão mais baixa do que as amostras de convencionais devido ao teor de

cimento ser mais baixo nessas misturas, porém com o decorrer da idade os betões com

substituição foram ganhando resistência de forma a se aproximar do betão convencional (Figura

10).

Figura 10 – Resistência à compressão dos betões com resíduo de vidro

Fonte: [30].

Chidiac e Mihaljevic (2011) estudaram a incorporação de resíduo de vidro na

preparação de blocos de betão. Os autores avaliaram a substituição de 10 e 25% do cimento

pelo resíduo de vidro para a preparação dos betões. Os resultados de resistência à compressão

dos blocos preparados com betão com resíduo de vidro atingiram a resistência mínima exigida

e em um ano as amostras com 10% alcançaram a resistência da amostra de controle.

Shao et Al. (2000) pesquisaram o uso de sílica activa, vidro finamente moído e cinzas

volantes em substituição ao cimento no betão. Eles utilizaram substituições de até 30% do

cimento e partículas com dimensões de 150 μm, 75 μm, e 38 μm. Os autores verificaram que

para substituições do cimento por partículas de vidro com granulometria de 38 μm as

propriedades mecânicas foram aprimoradas em função das reações pozolânicas, sendo que os

betões com 30% de substituição do cimento por vidro com essa granulometria tiveram um

ganho de 120% na resistência até os 90 dias.

Nassar e Soroushian (2012) utilizaram resíduo de vidro com partículas de tamanho

médio de 13 μm como substituto parcial do cimento na preparação de betões com agregados

reciclados. A utilização do resíduo de vidro nessa pesquisa teve o intuito de aproveitar suas

43

propriedades pozolânicas de forma a melhorar as propriedades dos betões com agregados

reciclados. Os resultados foram betões com uma maior durabilidade que apresentaram valores

satisfatórios nos ensaios de absorção, permeabilidade e ataque por cloretos. A resistência desses

betões com resíduo de vidro apresentou bons resultados em idade mais avançada, por meio da

melhoria das características dos poros, pois houve preenchimento dos mesmos pelas partículas

de vidro, e a conversão de CH para C-S-H disponível na pasta de argamassa de cimento.

Segundo Nassar e Soroushian (2012) o aumento significativo da resistência em idade

posterior (56 dias) foi conseguido através da formação de uma microestrutura densa e menos

permeável, que deve ser o resultado do efeito de enchimento dos poros pelas partículas de vidro

indicando a existência do efeito filler.

Shayan e Xu (2006) prepararam 10 misturas diferentes de betão com utilização de

resíduos de vidro em substituição da areia e do cimento conforme mostra na Tabela 10. Nos

resultados dos ensaios de resistência à compressão verificou-se que aos 28 dias apenas três

misturas, contendo 20% de resíduo de vidro, atingiram 40 MPa (betão convencional). No

entanto, em 404 dias, todas as outras misturas contendo 30% de pó de vidro alcançaram a

resistência de 55 MPa, apesar da redução de 30% de cimento nas misturas. Os autores

concluíram que esse resultado indica o desenvolvimento de uma resistência maior que pode

estar ligada a reação pozolânica entre as partículas de vidro e do cimento em idades mais

avançadas (Figura 11).

44

Tabela 10 - Proporções das misturas realizadas.

Fonte: [31].

Figura 11 - Resistência à compressão dos betões estudados.

Fonte: [31].

A partir da Figura 11 é possível constatar que das misturas que fizeram a substituição

do cimento pelo resíduo de vidro (Mix 3 e Mix 4) apenas a mistura com 20% de substituição

ultrapassou a resistência de projecto de 40 MPa e teve um ganho de resistência à compressão

considerável aos 404 dias. A mistura com 30% de substituição só alcançou a resistência de

projecto aos 90 dias. Shayan e Xu (2006) concluíram que houve um desenvolvimento de reação

45

pozolânica nessas misturas e que a diminuição na resistência é devida a redução do teor de

cimento.

Antônio (2012) estudou a aplicação da utilização do resíduo de uma Estação de

Tratamento de Efluentes (ETE) do processo de lapidação do vidro sodo-cálcico na produção de

betões. O resíduo gerado por essa estação de tratamento possui uma grande quantidade de

dióxido de silício (𝑆𝑖𝑂2) e óxido de alumínio (𝐴𝑙2𝑂3) resultante da utilização de floculantes e

clarificantes para o tratamento de efluentes provenientes dos pavilhões industriais onde ocorre

a lapidação das chapas de vidro.

Antônio (2012) estabeleceu em sua pesquisa teores de substituição do cimento (CPV-

ARI-RS) de 0, 5, 10, 15 e 20% por resíduo de ETE coletado. Os ensaios de resistência à

compressão e à tracção por compressão diametral foram realizados para as idades de 3, 7 e 28

dias (Tabela 11) e os ensaios de módulo de elasticidade após os 28 dias.

Tabela 11 - Resultados dos ensaios de resistência à compressão e à tracção de betões com

resíduo de ETE

Fonte: [3].

46

A partir dos resultados obtidos, foi possível concluir que ao final dos 28 dias os betões

com 15% de substituição obtiveram os melhores resultados dentre os betões preparados,

apresentando os valores mais próximos aos do betão convencional e a menor variação entre os

corpos de prova rompidos. No que se refere à resistência à tracção, constatou-se que não houve

variação significativa estatisticamente aos 28 dias de idade em nenhum dos betões,

independentemente do teor de substituição do cimento pelo resíduo de vidro da ETE.

Os estudos de Antônio (2012) corroboram com os resultados da pesquisa de Taha e

Nounu (2008), a qual não se observou diferenças significativas nos resultados de resistência à

tracção apresentados pelos betões com resíduo de vidro substituindo o cimento e o betão

convencional.

Já nos estudos de Shayan e Xu (2006) verificou-se que com o aumento do teor de

substituição do cimento pelo resíduo de vidro houve uma diminuição nos resultados de

resistência à tracção a qual foi verificada aos 130 dias.

Taha e Nounu (2008), Antônio (2012), Chidiac e Mihaljevic (2011) verificaram que o

módulo de elasticidade dos betões com substituição do cimento por resíduo de vidro não

mostraram diferenças significativas, ou seja, os resultados das médias pertenciam a um mesmo

grupo homogêneo.

Shayan e Xu (2006) verificaram uma diminuição nos resultados de módulo de

elasticidade das misturas com percentuais de substituição do cimento pelo resíduo de vidro

quando comparadas com a amostra de referência. Os autores constataram uma tendência de

crescimento considerável do módulo de elasticidade em idades mais avançadas.

A Figura 12 mostra imagens obtidas a partir de microscopia eletrônica de varredura

(MEV) de betões com substituição de 30% do cimento pelo resíduo de vidro em pesquisas

realizadas por Shayan e Xu (2004).

(a) (b) (c)

Figura 12 – MEV dos betões na pesquisa de Shayan e Xu (2004) (a) Betão com

Substituição (b) Betão com Substituição (c) Betão convencional.

47

Fonte: [31].

As imagens apresentadas nas Figuras 13 (a) e 14 (b) mostram a microestrutura densa

que desenvolveu as pastas com incorporação de 30% de resíduo de vidro e ilustra o consumo

de partículas finas de resíduo de vidro pela sua reacção pozolânica [33].

Ao analisar a microestrutura dos betões com incorporação de resíduo de vidro, Shayan

e Xu (2006) constataram enriquecimento de sílica, assimilação de partículas de vidro nas pastas

e uma quantidade de sódio (Na) elevado em algumas imagens analisadas que podem ser

observadas na Figura 13.

Figura 13 – Micrografia e EDS de betão com 30% do cimento substituído por resíduo de

vidro

Fonte: [31].

Figura 14 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção do resíduo de vidro no

betão

Fonte: [31].

48

Shayan e Xu (2006) observaram algumas partículas ocasionais com cerca de 20 μm de

diâmetro, na mistura com 30% de substituição, que parecem ter reagido com o betão e que os

produtos da reação continham pequenas quantidades de sódio (Na) e grandes quantidades de

cálcio (Ca) (Figura 14). Essa composição se mostrou diferente daquela verificada em que houve

reação parcial ou inexistente do resíduo de vidro no betão e que pode ser visualizada na Figura

15.

Figura 15 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção parcial ou inexistente do

resíduo de vidro no betão

Fonte: [31].

De acordo com Shayan e Xu (2006) as análises de micrografia eletrônica de varredura

não mostraram nenhuma reacção deletéria apesar do alto teor alcalino do resíduo de vidro e que

os álcalis contidos originalmente no vidro foram ligados em materiais pastosos e cristalinos que

resultaram da reacção pozolânica do vidro.

Resultados da pesquisa de Chen et al. (2006) indicaram que as partículas de vidro

desempenharam um papel muito importante nas misturas de betões em todas as idades. Através

das micrografias realizadas em amostras de betões foi possível observar as reacções pozolânicas

que ocorreram com a formação de C-S-H conforme pode ser constatado na Figura 16.

49

Figura 16 – Micrografia de betão com resíduo de vidro: ocorrência de reacção

pozolânica

Fonte: [3].

50

CAPÍTULO III. ESTUDO DE CASO

3.1. Considerações gerais

Com a finalidade de verificar até que ponto o uso de resíduo de vidro laminado melhora

o betão, foi desenvolvido um programa de ensaios compreendendo à análise de diversos

parâmetros intrinsecamente relacionados com aspectos das características do betão.

Realizaram-se dois tipos de betões, um convencional (100% de cimento) e outro equivalente,

mas com resíduo de vidro laminado em substituição parcial de (5%) do cimento.

O procedimento dos ensaios procurou comparar o betão convencional e o betão com

resíduo de vidro laminado, procurando avaliar a viabilidade técnica da utilização deste resíduo

na preparação de betões. Para isso, foram feitas primeiramente a caracterização dos materiais

que foram utilizados nos betões bem como a caracterização física do resíduo de vidro laminado.

Estabeleceu-se um planeamento para os ensaios com intuito de definir quais os dados,

em que quantidades e em que condições estes devem ser colectados durante os ensaios. O

planeamento visa basicamente aperfeiçoar a execução e análise dos ensaios que foram

realizados neste trabalho.

Assim sendo, foram definidas primeiramente quais as variáveis envolvidas na pesquisa,

divididas em variáveis dependentes, variáveis independentes e variáveis de controle conforme

mostra o Tabela 12.

Tabela 12 - Variáveis da pesquisa

Fonte: [Autores da Monografia].

Os ensaios foram realizados dentro do programa nas datas previstas de forma que os

equipamentos utilizados foram os mesmos em todos os procedimentos e os operadores

mantiveram o mesmo procedimento durante os ensaios. A Figura 17 apresentada abaixo um

51

organograma das fases de caracterização dos materiais utilizados e dos ensaios realizados no

betão.

Figura 17 - Organograma do programa de ensaios


PROGRAMA DE ENSAIOS

CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

AGREGADO FINO

Análise física

AGREGADO GROSSO

Análise física

RESÍDUO DE VIDRO

LAMINADO

Análise física

CIMENTO

Análise físca

PREPARAÇÃO DOS BETÕES

BETÃO CONVENCIONAL (100% de cimento)

e

BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO (95% de cimento + 5% de pó de vidro)

Betão no estado fresco

Consistência

Betão no estado endurecido

Resistência à compressão

52

3.2. Materiais

Os materiais utilizados para o preparo de 12 corpos de provas de betão foram: areia

natural, brita de origem granítica, cimento Portland adquiridos no mercado formal angolano,

água potável e resíduo de vidro laminado cedido pela obra do empreendimento condomínio V-

Gardens.

3.2.1. Agregado fino

Os ensaios de caracterização da areia foram realizados no Laboratório de Engenharia

Civil da Universidade Metodista de Angola– LEC-UMA. As propriedades físicas da areia estão

descritas na Tabela 13 e a curva granulométrica está ilustrada na Figura 18.

Tabela13 - Propriedades físicas da areia


Figura 18 - Curva granulométrica da areia


53

3.2.2. Agregado grosso

O agregado grosso utilizado no programa de ensaios é proveniente do processo de

britagem de rochas graníticas. Esse agregado foi lavado a fim de remover qualquer impureza

que pudesse influenciar nas propriedades do betão. Após esse procedimento a amostra foi seca

na estufa e acondicionada em tabuleiros metálicos. A caracterização da brita foi realizada no

LEC-UMA e os resultados são apresentados na Tabela 14.

Tabela 14 - Caracterização da brita


A distribuição granulométrica da brita utilizada atendeu às normas ATM de

regulamentação. A curva granulométrica da brita é apresentada na Figura 19.

Figura 19 - Curva granulométrica da brita


54

3.2.3. Cimento

O cimento utilizado para os ensaios foi do tipo Portland CEM II A-L 42,5 N, fabricado

no país, precisamente na província do Cuanza Sul, da marca Yetu (nosso cimento). Por meio

de ensaio calculou-se a massa específica de 2.707 kg/m3.

3.2.4. Resíduo de vidro laminado

O resíduo de vidro laminado (RVL) utilizado foi cedido pela direcção da obra do

condominio V-Gardens, localizada em Luanda - Angola. O material foi triturado por meio de

martelos para separar a película de PVB do vidro. Tal procedimento não consegue separar

totalmente estes materiais, por isso o resíduo de vidro resultante ainda possui uma pequena

parcela de PVB em sua composição.

Para realizar a caracterização do resíduo, foram realizados alguns procedimentos que

são apresentados na Figura 20.

a) b)

Figura 20 - Procedimentos realizados antes da caracterização do resíduo de vidro


O vidro foi recebido no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Metodista de

Angola (LEC-UMA) com trincas, vindo da obra conforme mostra a Figura 20 a). Por se

55

apresentar altamente compactado as três camadas, foi necessário realizar primeiramente um

trituramento com auxílio de martelos como mostra a Figura 20 b).

Após esse procedimento verificou-se que os grãos apresentavam-se ainda com uma

granulometria superior ao desejado. Optou-se então por separar os grãos com dimensão superior

através dos peneiros afim de que a finura do RVL se equiparasse com a finura do cimento.

O processo de trituração do RVL foi determinada de forma que a finura do resíduo se

equiparasse com a finura do cimento Portland determinada pela NBR 11579 – Cimento

Portland. Determinação da Finura por meio da peneira 75 μm (nº 200) - Método de ensaio

(ABNT, 1991). A quantidade de pó passado no peneiro 75 μm (nº 200) foi de 960 g, conforme

a Figura 21.

Figura 21 - Pó de resíduo de vidro laminado


3.3 Preparação das misturas e ensaios

Primeiramente foram realizadas as caracterizações dos materiais. Em seguida foram

preparados os betões com as substituições citadas para a realização dos ensaios no estado fresco

e no estado endurecido de forma que seus resultados pudessem ser analisados.

O estudo da composição dos betões foi baseado no método ABCP (ver anexo A). A

partir desses estudo foi definido o traço unitário para 1 metro cúbico, uma vez que a betoneira

possuí uma capacidade de 125 litros, o traço foi ajustado para 0,035 metros cúbicos, pois

pretendíamos moldar apenas 6 corpos de provas para cada tipo de betão, assim obtivemos um

56

traço unitário em massa de 1: 2,26: 0,33: 1,26: 0,5 (cimento; areia; brita 1 ; brita 2; água) a

relação água/cimento (a/c) de 0,5 (ver anexo A) . Para esse traço, a resistência aos 28 dias do

betão foi projectada para ser de 34 MPa.

Foram preparadas amostras de betão sem adição de resíduo de vidro laminado e

amostras com substituição parcial do cimento pelo resíduo na proporção de 5 % em massa. As

percentagens e idades de realização dos ensaios foram definidas em função da revisão

bibliográfica, a qual mostrou que não é viável a utilização de percentagens elevadas de

substituição do cimento por resíduo de vidro laminado, e que em idades mais avançadas, o betão

com o resíduo tende a obter ganhos na sua resistência. Foram adoptadas nomenclaturas

específicas para cada traço de betão produzido que se encontram na Tabela 15, juntamente com

a composição em massa das misturas.

Tabela 15 - Nomenclatura dos traços moldados de acordo com o percentual de

substituição em massa do cimento pelo resíduo e composição em massa das misturas.


Os betões produzidos de acordo com a composição estabelecida foram caracterizados

nos estados fresco e endurecido. No estado fresco foram realizados ensaios de determinação de

índice de consistência. Já no estado endurecido foram realizados os ensaios de resistência à

compressão axial.

Para a preparação dos traços de betão foi utilizada uma betoneira, com capacidade de

125 litros. A sequência de colocação dos materiais na betoneira se manteve constante para que

fosse evitada a perda do material e a mistura ficasse mais homogênea.

O primeiro passo foi girar a betoneira só com água, para garantir que todo o material

necessário para o betão não ficasse aderido às paredes do equipamento. Logo após esse passo,

foi acrescida toda a brita e parte da água. Após esse momento foi acrescido o cimento, feito a

mistura por ±1 minuto onde já era possível verificar que o mesmo envolvia completamente os

grãos da brita.

No traço em que havia a substituição, o resíduo foi colocado na betoneira juntamente

com o cimento. Em seguida era acrescentada a areia, seguindo-se do acréscimo do restante de

57

água em intervalos para que a homogeneização fosse mais eficaz. Ao final de todas as

betonagens foi verificado um aspecto liso e bem homogêneo.

Logo após a preparação dos traços do betão iniciavam-se as moldagens dos corpos de

prova em formas cilíndricas de 30 cm de altura e 15 cm de diâmetro e cubos de 15 cm de lados

e que pode ser visualizada na Figura 22. Esses corpos de prova foram submetidos aos ensaios

de resistência à compressão.

Figura 22 - Preparação dos corpos de provas


Os corpos de prova foram desmoldados em um período de 24 h e depois identificados

para armazenagem na caixa húmida. Para garantia da humidade necessária para a cura dos

corpos de prova, os mesmos foram mantidos imersos em água saturada dentro da caixa húmida

até a data pré-determinada de realização dos ensaios.

Os corpos de prova que foram submetidos aos ensaios de resistência à compressão

tiveram suas faces de trabalho rectificadas para evitar irregularidades na superfície, havendo

assim, uma melhor distribuição da carga durante o ensaio.

3.3.1 Ensaios no betão no estado fresco

Após o término da mistura na betoneira foram coletadas amostras para os ensaios de

consistência através da medida do abaixamento tronco-cónica.

Os ensaios de consistência pelo abaixamento tronco-cónica, foi adoptada a classe S3 na

qual a faixa de consistência vai de 100 a 150 mm ( Tabela 16).

58

Tabela 16 - Classe de abaixamento do betão

Fonte: [9].

3.3.2 Ensaios no betão no estado endurecido

No estado endurecido foram realizados os ensaios mecânicos de resistência à

compressão.

Os corpos de prova foram mantidos até a data do ensaio imersos em caixas com água

saturada, atendendo as prescrições estabelecidas pelas normas utilizadas no LEC-UMA.

3.3.2.1 Resistência à compressão axial

O ensaio de resistência à compressão foi realizado com o auxílio de uma prensa (Figura

23), pertencente ao Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Universidade Metodista de

Angola (UMA). Para cada traço e cada idade, foram testados 2 corpos de prova sendo as idades

de ensaios de 3 e 7 dias.

Figura 23 - Prensa utilizada no ensaio de resistência à compressão


59

3.4. Resultados e Discussões

3.4.1 Análise da consistência pelo abaixamento tronco-cónica

Os resultados dos ensaios para determinação da trabalhabilidade foram realizados

conforme NP EN 12350 – Ensaios do betão fresco, ensaio de abaixamento segundo à norma

NP EN 12350 os resultados encontram-se expostos na Tabela 17.

Tabela 17 - Resultados do ensaio de abaixamento do tronco de cone


A partir da Tabela 17, pode ser notada que não houve diminuição no índice de

consistência das amostras, porém todas as misturas foram consideradas trabalháveis,

apresentando um aspecto coeso, plástico e dentro da classe de consistência determinada. Esses

resultados corroboram com as pesquisas de Taha e Nounu (2008, 2009) E Cassar e Camilleri

(2012) que relatam que ensaio de consistência pelo abaixamento tronco-cónica não mostrou

variação nos resultados nas amostras com substituição do cimento pelo resíduo de vidro. Taha

e Nounu (2008) ainda afirmam que a incorporação do resíduo trouxe melhorias para as

propriedades do betão no estado fresco em razão das propriedades de forma e textura das

partículas de vidro. Em detrimento do teor de substituição ser menor justifica-se assim

independentemente do resídou de vidro laminado moido ter elevada superfície específica não

prejudicou a homogeneização da mistura, devido a quantidade de teor utilizada que não

dificultou a passagem da água.

3.4.2. Análise da resistência à compressão axial

A caracterização dos betões no estado endurecido foi realizada por meio dos ensaios de

resistência à compressão axial.

Foram testados oito corpos de prova (cubos e cilindros), isto é, quatro para o betão sem

substituição (100% cimento) e quatro para o betão com substituição de resíduo de vidro

laminado, esses corpos de prova foram rebentados nas seguintes idades 3 e 7 dias todos

ensaiados conforme a norma. Os valores da resistência à compressão axial para cada traço

podem ser observados nas Tabela 18 e 19.

60

Tabela 18 - Resistência à compressão nos cilindros

Tabela 19 - Resistência à compressão nos cubos


As Figuras 24 e 25 representam o gráfico dos resultados de resistência à compressão

axial dos betões estudados. Os betões com substituição do cimento Portland pelo resíduo de

vidro laminado obtiveram resultados de resistência inferiores ao betão convencional. O

consumo de cimento do traço convencional é de 15 kg/m³ enquanto que para as misturas resíduo

de vidro, é de 14,25 Kg/m³ para 0.035 m3, o que pode ter contribuído para a redução da

resistência do betão com resíduo.

Figura 24 - Resistência à compressão axial nos cilindros de betão

61

Figura 25 - Resistência à compressão axial nos cubos de betão


A princípio, observa-se que a dosagem com percentual de substituição não ultrapassou

a resistência à compressão do traço convencional.

As Figuras 24 e 25 mostram que há um aumento da resistência com o aumento da idade

quer no betão convencional assim como no betão com resíduo, ressaltando que os incrementos

de resistências aos 91 dias são consideráveis. Esse resultado foi análogo na pesquisa de Idir,

Cyr e Tagnit-Hamou (2011), em que as amostras com resíduos analisadas alcançaram

resistências próximas à amostra de referência em idades mais avançadas.

É possível observar que a substituição do cimento pelo resíduo de vidro laminado, a

resistência à compressão diminui. Uma vez que se manteve a mesma relação água/cimento para

todas as misturas.

Porém existem ganhos na resistência à compressão no decorrer da idade para todas as

misturas do betão. Provavelmente algumas amostras desse traço apresentaram resultados não

esperados em função de factores externos que podem ter influenciado no resultado apresentado.

Através dessa comparação, pode-se constatar que a diminuição da resistência à

compressão axial, verificada no betão produzidos com o resíduo de vidro, foi devido à

diminuição do consumo de cimento na mistura. Ao comparar o consumo de cimento da mistura

do betão convencional com a mistura do betão com substituição do cimento pelo resíduo de

vidro laminado, verifica-se uma diferença de 0,75 kg/m3.

62

CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS

O objectivo desse estudo foi avaliar o potencial de aplicação do resíduo de vidro

laminado (proveniente de obras civis) na preparação de betões com o intuito de propor a

utilização desse resíduo como um substituto parcial do cimento, podendo ser incorporado na

preparação dos betões ou até directamente ao cimento no processo de fabrico.

A partir dos resultados e analises, observou-se que a substituição parcial do cimento

pelo resíduo de vidro laminado na proporção de 5% nos betões preparados não produziu uma

melhoria considerável nas propriedades analisadas. Entretanto também não gerou perdas

significantes nas propriedades físicas e mecânicas em relação ao betão convencional.

Dessa forma conclui-se que os resultados apontam para a viabilidade técnica e

economica da utilização do resíduo de vidro laminado na produção de betões como substituto

parcial do cimento. Porém, novas pesquisas devem ser realizadas no sentido de estudar o

comportamento de outras propriedades não analisadas nesta monografia, sobretudo dos

parâmetros relativos à durabilidade, resistência à compressão diametral e módulo de

elasticidade.

A caracterização do resíduo de vidro laminado (RVL) permitiu a melhor avaliação das

propriedades pozolânicas desse material. A partir dos ensaios foi possível comparar a finura do

resíduo com a do cimento, sendo que 98% das partículas de vidro estavam abaixo de 75 μm.

Dessa forma, o resíduo de vidro laminado pode ser considerado um material pozolânico de

acordo com sua composição física.

Durante a preparação da composição dos betões com um percentual de substituição não

foi possível constatar diferença na trabalhabilidade das misturas. Através dos ensaios de

consistência pelo abaixamento tronco-cónica, não verificou-se diminuição da consistência das

amostras, porém todas apresentaram um aspecto coeso e plástico.

Os resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão axial mostraram, a

princípio, que a mistura com percentual de substituição reduziu a resistência à compressão ds

composição do betão convencional.

Através da análise comparativa realizada sobre os resultados desse ensaio, verificou-se

o decréscimo da resistência à compressão com o percentual de substituição do resíduo. Esta

diminuição é devido à variação no consumo de cimento e ao aumento na relação A/C nas

misturas.

63

A realização desse trabalho incitou a busca por outras análises que seriam inviáveis

executar devido ao tempo disponível para essa pesquisa. Dessa forma, sugerem-se algumas

pesquisas para estudos futuros:

Análise das propriedades relativas à durabilidade dos betões produzidos com o resíduo

de vidro laminado;

Estudo da utilização desse resíduo como adição na preparação de betões e a

possibilidade de utilização do mesmo em maiores teores;

Investigação do tipo de cimento mais adequado para aplicação do resíduo de vidro

laminado em betões para diversos tipos de granulometrias.

64

REFERÊNCIAS BIBLIORAFICAS.

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Disponível em: http://www.abividro.org.br, acesso em 9 de Junho de 2013.

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tratamento de efluentes do processo de lapidação do vidro sodo-cálcico na produção de

concretos. Dissertação (Mestrado). Curso de Mestrado em Engenharia Civil. Universidade

Federal do Espírito Santo (UFES). Vitória, ES, 2012.

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execução de habitação de interesse social. Ambiente Construído, v.8, p. 115-129, 2008.

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de Engenharia Civil, 1988.

[8] COSTA, A. ; APPLETON, J. –Estruturas de betão – Parte II – Materiais, 2002.

[9] COUTINHO, J.S. Materiais de Construção ii, 2003.

[10] DORA MOTA – Cinza de casca de arroz usada para fazer betão ecológico.

Universidades, O Comércio do Porto, 07/03/2003, p.9.

[11] EDUARDA FERREIRA – Cascas de arroz em vez de cimento. Ciência, Jornal

Notícias, p.17, 22/03/2001.

65

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Público, 4/05/2001.

[13] FEDERICO, L.M.; CHIDIAC, S.E. Waste glass as a supplementary cementitious

material in concrete – Critical review of treatment methods. Cement and Concrete

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[14] GOBBI, A.; MATTANA, A. J.; MEDEIROS, de M. H. F. Uso de análise hierárquica

para a escolha de adições pozolânicas para o concreto: Uma aplicação inicial.Anais do 53°

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[15] JORDONI, L. S. Estudo da aplicação de resíduo de vidro laminado na produção de

concretos. 142p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação

em Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.

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Seminário Reciclagem de resíduos sólidos domiciliares.São Paulo, 2000.

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partial cement replacement. Proceeding of International Conference: Sustainable

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do Porto, R. Dr. Roberto Frias s/n, 4200-465Porto, Portugal. Elsevier

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concrete. Ed. J.P. Skalny, The American Ceramic Society, USA, 1989.

66

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cinza da casca de castanha de caju para uso em materiais cimentícios. Acta Scientiarum

Technology, v.32,p.383-389,2010.

[21] MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutural, propriedades e

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[22] MME - Ministério de Minas e Energia. Secretaria de Geologia, Mineração e

Transformação Mineral. Anuário Estatístico do Setor Transformação de Não Metálicos.

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[23] MONTOYA, P.J.; MESEGUER, A. G.; CABRÉ, F. M. – Hormigón Armado, 11ª edición

– Editorial Gustavo Gili, Barcelona.

[24] NP EN 206-1– Betão: Especificação, desempenho, produção e conformidade. 2005.

[25] NP EN 12620 – Agregados para betão. 2004.

[26] NP EN 13055-1 – Agregados leves parte 1: Agregados leves para betão, argamassa e

caldas de injecção.

[27 ] NP EN 12350-2- Ensaios de abaixamento.

[28] SICHIERI, E. P.; CARAM, R.; SANTOS, J. C. P. dos.Vidros na Construção Civil. In:

Isaia, Geraldo Cechella. (Org.). Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e

Engenharia de Materiais. 1 ed. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, v. 1,

cap.21, p. 655-691, 2007.

[29] SHAYAN, A.; XU, A. Performance of glass powder as a pozzolanic material in

concrete: A field trial on concrete slabs. Cement and Concrete Research, nº36, p.457-

468,2006.

[30] SHAYAN, A.; XU, A. Value-added utilization of waste glass in concrete. Cement and

Concrete Research, nº34,2004.

67

[31] SHAYAN, A.; XU, A. Performance of glass powder as a pozzolanic material in

concrete: . Cement and Concrete Research, nº36, p.457-468,2006.

[32] TOPÇU, I; CANBAZ, M. Properties of concrete containing waste glass. Cement and

Concrete Research, nº34, p.267-274,2004. A field trial on concrete slabs.

[33] USGS (U.S. Geological Survey) – Cement Statistics and Information.

minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/.

[34] World Cement Production - Cement consumption by continent:1985-2020.

www.palladian-publications.com/Cement/WC_regional_review_july04.htm.

[35] VARGAS, Isabela M.; WIEBECK, Hélio. Reciclagem de Vidro Laminado: Utilização

dos vidros de baixa granulometria como carga abrasiva na formulação de vernizes de alto

tráfego para pisos de madeira. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.17, nº2, p.137-144, 2007.

http://www.palladian-publications.com/Cement/WC_regional_review_july04.htm

68

ANEXO A - Cálculo da composição do betão C20/25

O cálculo da composição do betão, foi realizado de acordo com o método ABCP, seguindo a

orientação do livro Bernardo F. Tutikian, Bernardo F. Tutikian Concreto: Ciência e Tecnologia

Geraldo, IBRACON, 2011

Dados

Cimento

𝛾 = 2707 𝑘𝑔/𝑚3

Areia

𝑀𝐹 = 4,0 𝐼𝑛𝑐ℎ 13,3% 5% 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒

𝛾 = 2600 𝑘𝑔/𝑚3

𝛿 = 1585 𝑘𝑔/𝑚3

Brita

𝛾 = 2760 𝑘𝑔/𝑚3

𝛿 = 1178 𝑘𝑔/𝑚3 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎

𝛿 = 1515 𝑘𝑔/𝑚3 𝑠𝑜𝑙𝑡𝑎 B1

𝛿 = 1536 𝑘𝑔/𝑚3 𝑠𝑜𝑙𝑡𝑎 B2

𝐷𝑚á𝑥 = 25 𝑚𝑚

𝐵𝑒𝑡ã𝑜 (𝐶20/25) 𝐴𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑆3; 𝑆𝑑 = 5,5 𝑀𝑃𝑎

𝐹𝑐𝑘 = 25 𝑀𝑃𝑎 ; 𝐵1 = 20%; 𝐵2 = 80%

Onde:

𝛾 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎

𝛿 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎

𝑀𝐹 − 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑛𝑢𝑟𝑎

Resolução

𝐹𝑐28 = 𝐹𝑐𝑘 + 1,65 × 𝑆𝑑

𝐹𝑐28 = 25 + 1,65 × 5,5

𝐹𝑐28 = 34 𝑀𝑃𝑎

Relação a/c ( Figura A.1)

𝑎

𝑐= 0,5

69

Consumo de água ( Tabela A.1)

𝐶𝑎 = 210 𝑙/𝑚3

Consumo de cimento

𝑐𝑐 =𝑐𝑎

𝑎𝑐⁄

𝑐𝑐 =𝑐𝑎

𝑎𝑐⁄

=210

0,5 ; 𝑐𝑐 = 420 𝐾𝑔/𝑚3

Consumo de brita

𝑀𝐹 = 4,0

1𝑚3 − 0.575 (Tabela A.2)

𝐶𝑏 = 0,575 × 1178; 𝐶𝑏 = 677,35 𝑘𝑔/𝑚3

𝐶𝑏1 = 677,35 × 0,20; 𝐶𝑏1 = 136 𝑘𝑔/𝑚3

𝐶𝑏2 = 677,35 × 0,80; 𝐶𝑏2 = 542 𝑘𝑔/𝑚3

Consumo de areia

𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (𝐶

𝛾𝑐+

𝐶𝑏

𝛾𝑏+

𝐶𝑎

𝛾𝑎)

𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (420

2707+

677,35

2760+

210

1000)

𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 0,38 𝑚3

𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 × 𝛾𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎; 𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 0,38 × 2600 = 988 𝐾𝑔/𝑚3

Apresentação do traço

Cim:areia:brita1: brita2: água

𝑐𝑐 = 420 𝑘𝑔 𝑚3⁄ ; 𝐶𝑎 = 988 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 136 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 542 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 210 𝑙

𝑐𝑐

𝑐𝑐:

𝐶𝑎

𝐶𝑐:

𝐶𝑏1

𝐶𝑐:𝐶𝑏2

𝐶𝐶:𝐶á𝑔𝑢𝑎

𝐶𝑐

420

420:

988

420:136

420:542

430:210

430

1: 2,35: 0,32: 1,29: 0,5 Este traço é para um metro cubico.

70

Atendendo que a betoneira é de 125l e pretende-se moldar 6 corpos de provas apresentaremos

o traço para 0,035 metros cubicos.

𝑐𝑐 = 15 𝑘𝑔 𝑚3⁄ ; 𝐶𝑎 = 67 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 5 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 19 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 8 𝑙

15

15:

34

15:

5

15:19

15:

8

15

1: 2,26: 0,33: 1,26: 0,5

Para introdução da quantidade de pó do resíduo de vidro laminado, foi considerado 5% do

consumo de cimento, tendo gerado o seguinte traço:

𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 𝐶𝑐 × 5%; 𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 15 × 5% ; 𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 0,752 𝑘𝑔/𝑚3

𝐶𝑐 = 14.248 𝑘𝑔/𝑚3 ; 𝐶𝑎 = 27 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 5 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 19 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 8 𝑙

Figura A.1 – Curva de Abrams do cimento

71

Tabela A.1 – Determinação aproximada do consumo de água (Ca)

Consumo de água aproximado (l/m3)

Abaixamento

(mm)

Dmáx agregado grosso (mm)

9,5 19,0 25,0 32,0 38,0

40 a 60 220 195 190 185 180

80 a 100 225 200 195 190 185

100 a 120 230 205 200 195 190

120 a 140 235 210 205 200 195

140 a 160 240 215 210 205 200

Tabela A.2 – Determinação do consumo de agregado grosso (Cb)

MF Dimensão máxima (mm)

9,5 19,0 25,0 32,0 38,0

1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845

2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825

2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805

2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785

2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765

2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745

3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725

3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705

3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685

3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665

3,8 0,445 0,570 0,595 0,620 0,645

4,0 0.425 0,550 0,575 0,600 0,625

72

ANEXO B - Distribuição granulometrica da brita nos peneiros

No presente anexo é apresentado a distribuição das britas nos peneiros afim de aferir as

suas granulométrias.

Tabela B.1 Análise granulométrica

BRITA

Amostra

Peneiro

(mm)

Massa retida no peneiro

(g) % Retida no peneiro

% Retida

acumulada %Passante

25 1177 39,23% 39,23% 60,77%

16 1702 56,73% 95,96% 4,04%

12,5 86 2,87% 98,83% 1,17%

9,5 29 0,97% 99,80% 0,20%

4,75 5 0,17% 99,96% 0,04%

Fundo 1 0,03% 100,00% 0,00%

TOTAL 3000 100,00%

73

ANEXO C - Distribuição granulométrica da areia nos peneiros

No presente anexo é apresentado a distribuição da areia nos peneiros afim de aferir as

suas granulométrias e calculado o seu módulo de finura.

Tabela C.1 Análise granulométrica

AREIA

Amostra

Peneiro

(mm)

Massa retida no peneiro

(g) % Retida no peneiro % Retida

acumulada %Passante

9,5 0 0,00% 0,00% 100,00%

4,75 21 0,70% 0,70% 99,30%

2 33 1,10% 1,80% 98,20%

1,18 160 5,33% 7,13% 92,87%

0,25 2599 86,63% 93,77% 6,23%

0,18 104 3,47% 97,23% 2,77%

0,075 83 2,77% 100,00% 0,00%

Fundo 0 0,00% 100,00% 0,00%

TOTAL 3000

MF 4,006333333 400,63%

74

ANEXO D - Massa volumica e teor de absorção de água da brita

O anexo abaixo refere-se a uma Tabela do LAB-UMA, a qual permite calcular a massa

volumica e o teor de absorção da água da brita.

Tabela D.1 Determinação da massa volúmica e absorção de água da brita

75

Figura D.2 – Brita imersa na água

76

ANEXOS E - Teor de humidade e inchamento da areia

Tabela E.1 Cálculo do teor de humidade e indice de inchamento da areia

77

ANEXO F - Consistência do betão com resíduo de vidro laminado

Figura F.1 – Abaixamento do betão comresíduo de vidro laminado

78

Figura F.2 – Abaixamento do betão convencional

79

ANEXO G - Resistência à compressão dos betões

Figura G.1 – Rebentamento do cubo de betão com resíduo de vidro lamindado aos 7 dias

Figura G.2 – Rebentamento do cilindro de betão com resíduo de vidro lamindado aos 7

dias

80

Figura G.3 – Rebentamento do cubo de betão convencional aos 7 dias

Figura G.4 – Rebentamento do cilindro de betão convencional aos 7 dias

hermenegildo coelho

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