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ESTUDO DE VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS CERÂMICOS DE CONSTRUÇÃO CIVIL EM BLOCOS DE SOLO-CIMENTO ATRAVÉS DE

MODELAGEM DE MISTURAS

G.D.A. Bastos (1); I.D.A. Bastos (1); L. Fior (1); L. Hildebrand (1); M.S. de

Araújo (2); J. A. Cerri (3)

Alameda Prudente de Moraes, 770, ap 252, Curitiba – PR CEP 80430-220

(1) CEFET-PR – DACOC

(2) CEFET-PR – DAMEC/PPGEM

(3) CEFET-PR - DACOC/PPGEM

RESUMO

O crescente volume de resíduos gerados nas etapas de construção e

demolição tem acarretado sérios problemas ambientais e econômicos. Ainda, a

escassez de matérias-primas naturais tem elevado o custo das mesmas, que

necessitam ser transportadas de distâncias cada vez maiores. O presente estudo

verificou a influência da adição de resíduos (agregado produzido a partir de blocos

cerâmicos) na resistência mecânica à compressão e na absorção de água de blocos

de solo-cimento (NBR 10.836/89). As composições foram definidas através de um

planejamento experimental baseado em Modelagem de Misturas. As composições

apresentaram valores de absorção de água acima do limite máximo definido por

norma, enquanto que os valores de resistência mecânica à compressão

apresentaram-se aceitáveis. Algumas composições, no entanto, apresentaram

comportamento similar ao da composição de referência. A viabilidade econômica

desta utilização depende somente da oferta deste tipo de agregado, disponibilizada

através da instalação de usinas de reciclagem de entulho.

Palavras-chave: resíduos, solo-cimento, reciclagem, viabilidade.

Anais do 48º Congresso Brasileiro de Cerâmica Proceedings of the 48th Annual Meeting of the Brazilian Ceramic Society

28 de junho a 1º de julho de 2004 – Curitiba-PR

1

INTRODUÇÃO

A par da preocupação com os aspectos ecológicos impactando no setor da

Construção Civil, faz mister se buscar alternativas que se apóiem no processo de

inovação tecnológica. Assim, além de dispor de características que as identifique

como ambientalmente corretas, tais alternativas devem apresentar viabilidade

técnica e econômica. Caso contrário, sua aplicação ficará restrita a ações isoladas

de pessoas dispostas a valorizá-las.

Dessa forma, busca-se avaliar a viabilidade técnica e econômica da utilização

de resíduos cerâmicos de construção e demolição em blocos de solo-cimento.

O ESTADO DA ARTE

Resíduos de Construção e Demolição (RCD)

A indústria da construção civil é a principal geradora de resíduos da economia,

causando importantes impactos ambientais em todas as etapas de seu processo

produtivo. É responsável pela utilização de 20 a 50% de todos os recursos naturais

consumidos pela sociedade e por pelo menos 40% dos resíduos gerados na

economia (7). Já segundo estudo realizado por Pinto (10) em cidades brasileiras de

médio e grande porte, este número varia entre 41 a 70%. Em estudo semelhante,

Zordan (12) obteve o valor de 70%.

As estimativas nacionais de geração de resíduos, segundo pesquisa

desenvolvida por Pinto (10), apontam para valores entre 230 a 760 kg/hab.ano, com

mediana de 510 kg/hab.ano.

A composição dos resíduos de construção e demolição

Segundo estudos realizados por Pinto apud Zordan (12) sobre composição dos

resíduos, verificou-se que cerca de 64% do material é formado por argamassa, 30%

por componentes de vedação e 6% por outros materiais.

Já segundo John e Agopyan (7) estes números são de 63%, 32% e 5%,

respectivamente, o que denota a coerência entre os números.

O solo-cimento e os resíduos de construção e demolição O aspecto técnico: O uso do agregado cerâmico reciclado em tijolos de solo



2

estabilizado com cimento é uma solução em que o resíduo é aproveitado pelo

próprio setor que o produz. Além disso, as características de material inerte do

resíduo podem contribuir significativamente para a correção granulométrica do solo.

Dessa forma, o agregado cerâmico reciclado pode se tornar uma fonte de matéria-

prima mais barata e de qualidade para a construção civil (9).

O aspecto ambiental: O que se tem percebido na maioria dos processos

produtivos de materiais é uma crescente escassez de matérias-primas. Analisando

exclusivamente sob o ponto de vista econômico-financeiro, a redução da oferta

necessariamente eleva os custos de obtenção das mesmas. Ainda, devido ao

esgotamento das fontes de recursos naturais próximos aos centros consumidores,

as matérias-primas devem ser transportadas por distâncias cada vez maiores,

elevando o custo de transporte e, conseqüentemente, de obtenção do insumo.

O solo-cimento, então, surge como alternativa interessante para a minimização

desses efeitos. Primeiramente por seu processo produtivo demandar uma

quantidade de energia inferior àquela dos processos de produção de elementos de

vedação cerâmicos tradicionais. Depois, pela possibilidade de incorporação de

diversos resíduos. A adição dos resíduos diminuiria o impacto ambiental da

disposição destes em aterros.

O aspecto econômico: A possibilidade da incorporação de resíduos pode

contribuir para a redução do custo do bloco de solo-cimento. Apesar da pequena

disponibilidade de informações quanto ao custo de produção do agregado reciclado,

a consideração criteriosa dos insumos diretos e indiretos tem apontado para valores

na ordem de 5 reais por tonelada processada (11).

Estudo semelhante foi desenvolvido na tentativa de avaliar a viabilidade da

implantação de uma central de reciclagem de resíduos de construção e demolição

na Região Metropolitana de Curitiba (5). O custo obtido foi de R$ 15,00/m3.

Finalmente, a incorporação dos RCD nos blocos de solo-cimento possibilitaria

a redução dos custos municipais de remoção e destinação destes resíduos. Valores

médios obtidos por Pinto apud John e Agopyan (7), situam-se entre R$ 9,90 e R$

11,90/habitante.ano.

Critérios de dosagem de blocos de solo-cimento Diversos órgãos de pesquisa buscam estabelecer parâmetros de dosagem da



3

mistura de solo adequada (6). Percebe-se, nos diversos critérios, coerência quanto à

predominância da fração arenosa sobre a argilosa e de silte. Isso porque a fração

mais fina exigiria um consumo maior de cimento, para que se realizassem as

ligações entre os grãos. Entretanto, faz-se necessária a utilização de partículas

finas, juntamente com o material arenoso, para fornecer ao bloco recém-moldado a

coesão inicial, visto que as reações de hidratação do cimento ainda não se

processaram (6).

Modelagem de misturas

Em modelagem de misturas existem alguns tipos de planejamentos

experimentais, com suas respectivas características e finalidades. Os planejamentos

laterais são especialmente importantes quando se deseja conhecer o

comportamento de determinada propriedade com relações a misturas binárias,

mantendo-se constante o terceiro elemento. Já os planejamentos centróides

surgiram na tentativa de minimizar a necessidade de inserção de pontos internos, e

correspondem a uma permutação das possíveis misturas simples, binárias,

ternárias, até o grau desejado. Permitem um melhor ajuste da superfície de resposta

quando se avaliam pontos internos do modelo (8).

Tais dados são normalmente dispostos em matrizes, para permitir futuras

análises computacionais. As coordenadas dos pontos representam a proporção

teórica de cada um dos elementos constituintes da mistura.

Entretanto, nem sempre é fisicamente possível produzir as misturas segundo

os valores máximos e mínimos de cada elemento. Assim sendo, é necessário definir

limites máximos e mínimos para os teores dos componentes. Dessa forma, a matriz

dos pseudocomponentes é transformada na matriz dos componentes reais, que leva

em consideração as limitações físicas para execução dos ensaios. É a matriz dos

componentes reais que deve ser adotada na execução do estudo experimental.

MATERIAIS E METODOLOGIA

Obtenção dos insumos: os materiais naturais argila (jazida própria) e saibro

(aquisições) foram obtidos junto à empresa produtora de blocos de solo-cimento em

Curitiba. O material reciclado foi produzido a partir de moagem de blocos cerâmicos

em moinho argamassadeira tipo ANVI 500, marca ANVI, Figura I.



4

Figura I – Blocos cerâmicos utilizados na produção do material reciclado e

moinho argamassadeira ANVI 500

Foram produzidos diferentes agregados reciclados, obtidos com tempo de

moagem de 5, 10, 15 e 20 minutos. Essas quatro amostras foram caracterizadas

quanto a granulometria e massa específica para que fosse possível escolher o

substituto ideal dos insumos naturais.

Caracterização física dos insumos: foram realizados os ensaios de distribuição

granulométrica (NBR 7217/82) (1) e massa específica (NBR 9776/87) (2) para os

agregados naturais e reciclados.

Definição das composições: a definição das composições também levou em

conta: modelo matemático de três variáveis independentes (argila, saibro e

reciclado); modelo matemático tipo simplex centróide com pontos interiores, devido à

boa representatividade; composições que pudessem ser dosadas volumetricamente;

adoção de uma composição de referência;

Ainda, foram aplicados limites para cada componente da mistura, conforme

orientação da literatura. Tais limites estão apresentados abaixo:

• Argila: 20% a 80%

• Saibro: 20% a 80%

• Reciclado: 00% a 80% Caracterização físico-mecânica das composições: foram realizados os ensaios

de absorção de água (NBR 10836/89) (4) e resistência mecânica à compressão (NBR

10836/89) dos blocos produzidos. Para este ensaio foram formados lotes de 5

blocos por composição, ensaiados aos sete dias. Os blocos foram capeados com

pasta de cimento e rompidos em prensa universal DL 3000 EMIC.

Análise computacional dos dados: geração de superfícies de resposta para as

propriedades de resistência mecânica à compressão e absorção de água com



5

auxílio do software STATISTICA (versão 5.1 1997).

Análise de impacto financeiro: comparação dos custos produtivos atuais da

empresa com aqueles relativos ao material reciclado. Visto que não haveria

alterações no processo produtivo, as mudanças nos custos finais para as outras

composições restringiram-se ao custo do material reciclado. Como estimativa inicial,

adotou-se o valor de R$15,00/m3 de material reciclado (5).

RESULTADOS E DISCUSSÃO Caracterização física dos insumos: as Figuras II e III abaixo mostram os resultados dos ensaios de distribuição granulométrica e massa específica.

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

ABERTURA DA PENEIRA (mm)

FRA

ÇÃ

O R

ETID

A A

CU

MU

LAD

A (%

)

RECICLADO 5min

RECICLADO10minRECICLADO15minRECICLADO20minARGILA

SAIBRO

4, FUND0,0750,10,0,1,2,

Figura II – Distribuição granulométrica dos materiais reciclados e naturais

2,635

2,057 2,030

2,500 2,544 2,547

0,0000,2000,4000,6000,8001,0001,2001,4001,6001,8002,0002,2002,4002,6002,800

ARGILA SAIBRO RECICLADO5min

RECICLADO10min

RECICLADO15min

RECICLADO20min

AMOSTRA

MA

SSA

ESP

ECÍF

ICA

(g/c

m³)

Figura III –Massa específica dos materiais reciclados e naturais

O agregado reciclado adotado, devido ao comportamento semelhante ao do



6

saibro (material a ser substituído) da curva de distribuição granulométrica, ao valor

similar de massa específica e menor custo energético de produção foi o material

com moagem de 5 minutos.

Definição das composições: as composições estão apresentadas na Tabela I e

Figura IV, nas quais as coordenadas representam a proporção de cada componente.

Tabela I – Matriz de componentes reais

Traço Argila Saibro Reciclado1 0,800 0,200 0,000 2 0,200 0,800 0,000 3 0,200 0,200 0,600 4 0,500 0,500 0,000 5 0,500 0,200 0,300 6 0,200 0,500 0,300 7 0,400 0,400 0,200 8 0,600 0,300 0,100 9 0,300 0,600 0,100

10 0,300 0,300 0,400 ARGILA SAIBRO

RECICLADO

1 298

7

65

4

3

10

Figura IV – Planejamento de componentes reais

Caracterização físico-mecânica das composições: os resultados dos ensaios de

resistência mecânica à compressão e de absorção de água estão apresentados

abaixo, Tabela II.

Tabela II – Ensaios de resistência mecânica à compressão e absorção de água Composição 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Tensão Média (MPa)

2,745 3,281 3,092 2,595 2,100 2,750 2,428 2,657 3,077 1,881

Desvio padrão (MPa)

0,320 0,437 0,428 0,478 0,258 0,199 0,194 0,313 0,112 0,172

Absorção Média (%)

22,57 19,77 29,57 25,82 19,54 24,86 27,67 25,00 24,30 29,95

Desvio padrão (%)

2,48 2,78 0,42 0,42 2,05 2,26 2,37 1,57 0,94 0,74

Segundo a norma NBR 10834/89 (3), estariam reprovadas as composições 5, 7

e 10, segundo o critério de resistência. Com relação à absorção de água, todas as

composições estariam reprovadas, pois apresentaram valores de absorção de água

superiores aos limites prescritos.

Avaliando-se os dados percebe-se que não é possível estabelecer uma relação

direta entre os valores de resistência mecânica à compressão e absorção de água,

O resultado pode ser explicado, muito provavelmente, sob a ótica da porosidade.



7

Devem ser considerados não somente os vazios intergranulares, resultantes do

empacotamento, mas também os vazios intragranulares, inerentes a cada um dos

componentes da mistura, vazios estes que também contribuem para a absorção. De

maneira bastante simplificada, pode-se observar que as composições que

continham as maiores proporções de agregado reciclado (3 e 10) foram aquelas que

apresentaram os maiores valores de absorção, servindo como evidência da

potencial absorção inerente ao material reciclado.

Análise computacional dos dados: Os dados referentes aos modelos das

respostas de resistência mecânica à compressão e absorção de água estão

apresentados na Tabela III abaixo.

Tabela III – Avaliação dos Parâmetros dos Modelos para a Resposta de Resistência Mecânica à Compressão e Absorção de Água

Modelo Resistência Mecânica à Compressão Absorção de Água R2 R2

ajustado F p R2 R2

ajustado F p

Linear 0,28 0,08 1,38 0,31 0,33 0,13 1,69 0,25 Quadrático 0,71 0,34 1,93 0,27 0,77 0,49 2,62 0,19 Cúbico Especial

0,71 0,14 0,07 0,81 0,92 0,76 5,45 0,10

Cúbico Completo

0,99* 0,99* 1759,10* 0,02* 0,99 0,92 4,33 0,32

Para a resposta de resistência mecânica à compressão, o modelo cúbico

completo apresenta elevados valores de R2 e R2 ajustado, denotando grande

adequação às respostas obtidas, valor de F bastante elevado e valor de p inferior a

5%. Assim, esse último é o modelo mais adequado ao problema, Figura V.

1,8 2,4 3 3,6 above

RESISTÊNCIA À COMPRESSÃOR²=0,9999; Raj=0,9993

MODELO CÚBICO COMPLETO

acima

Pareto Chart, Standardized Pseudo-Comps; Variable: RES3 Factor mixture design; Mixture total=1,, 10 Runs

DV: RESIST; MS Residual=,0001417

Effect Estimate (Absolute Value)

8,956686-28,7788-30,05-30,7977

-56,297959,29962

231,1233260,3488

276,267p=,05

ABCABBC

AB(A-B)AC

AC(A-C)(A)ARGILA

(C)RECICLADO(B)SAIBRO

-50 0 50 100 150 200 250 300 350



8

Figura V – Resposta: resistência mecânica à compressão – modelo cúbico completo

A superfície de resposta de resistência mecânica à compressão apresentou

região de máximo bastante caracterizada em composições com predominância de

saibro, o que vem ao encontro das recomendações de literatura.

O diagrama de Pareto acima representado, Figura V, mostra a contribuição de

cada termo da equação para a resposta obtida. Percebe-se que os elementos

isolados A, B e C são aqueles que mais contribuem para a resposta, com destaque

para o saibro e o material reciclado.

Já para a resposta de absorção de água, apesar dos valores inferiores, mas

ainda elevados de R2, pode-se afirmar, devido aos parâmetros F e p, que o modelo

cúbico especial é o mais adequado, Figura VI.

0,18 0,21 0,24 0,27 0,3 above

ABSORÇÃO DE ÁGUAR²=0,9193; Raj=0,7578

MODELO CÚBICO ESPECIAL

acima

Pareto Chart, Standardized Pseudo-Comps; Variable: ABS3 Factor mixture design; Mixture total=1,, 10 Runs

DV: ABS; MS Residual=,000314

Effect Estimate (Absolute Value)

,14767442,0350452,333738

-2,872711,26312

13,1411917,69

p=,05

BCAB

ABCAC

(B)SAIBRO(A)ARGILA

(C)RECICLADO

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Figura VI – Resposta de absorção de água – modelo cúbico especial

O diagrama de Pareto acima representado, Figura VI, mostra a contribuição de

cada termo da equação para a resposta obtida. Percebe-se que somente os termos

referentes aos componentes puros possuem contribuição significativa para a

resposta de absorção de água. Ainda, nota-se que o componente reciclado é aquele

que mais contribui positivamente para a resposta, ou seja, uma maior concentração

deste componente, isoladamente, elevaria a absorção de água.

Análise de impacto financeiro: Tomando-se os custos relativos à composição

comercial 4 como 100%, foram obtidos custos relativos de produção.

Tabela IV – Custos Relativos Totais para as Composições Propostas

Composição 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Custo relativo (%)

95,34 104,66 101,21 100,00 98,27 102,94 100,40 95,65 102,53 100,01



9

Projetando-se esses resultados para um período de produção anual de

130.000 blocos, a adoção da composição 8 em substituição à composição 4,

representaria uma economia anual de R$19,710 mil.

Observa-se assim que a utilização de agregados reciclados passa a ser

economicamente viável quando da oferta comercial do material, provavelmente

fornecido por central de reciclagem com produção em larga escala. Somente dessa

forma, os materiais reciclados chegam ao mercado com preços competitivos

comparativamente aos materiais naturais.

CONCLUSÃO

Em função dos resultados obtidos pode-se concluir os seguintes aspectos

relacionados à viabilidade técnica e econômica:

- embora nenhuma das composições contendo agregado reciclado tenha

atendido as prescrições das normas técnicas, algumas apresentaram valores

de resistência mecânica à compressão e absorção de água próximos aos da

composição referência (comercial).

- a viabilidade econômica no uso de agregados cerâmicos oriundos de entulho

de construção civil poderá ser obtida através da disponibilização deste material

em grande escala, por meio de centrais de reciclagem.

REFERÊNCIAS

(1) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7217/1982: determinação da composição granulométrica dos agregados. Rio de Janeiro, 1982.

(2) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9776/1987: agregados – determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do

frasco de Chapman. Rio de Janeiro, 1987.

(3) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10834/1989: bloco

vazado de solo-cimento. Rio de Janeiro, 1989.

(4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10836/1989: bloco

vazado de solo-cimento – determinação da resistência à compressão e da absorção

de água. Rio de janeiro, 1989.

(5) BASTOS, G. D.de A.; BASTOS I. D.de A.; HILDEBRAND, L. Central de



10

reciclagem de resíduos de construção e demolição – estudo de viabilidade técnica e econômica. Curitiba, 2003. Trabalho de Graduação - Curso de

Engenharia de Produção Civil, Departamento Acadêmico de Construção Civil,

Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná.

(6) CENTRO DE PESQUISAS E DESENVOLVIMENTO – CEPED. Manual de construção com solo-cimento. São Paulo, 1984. 3.ed.

(7) JOHN, V. M.; AGOPYAN, V. Reciclagem de resíduos de construção. Escola

Politécnica da Universidade de São Paulo, 2000.

(8) KHURI, A. I.; CORNELL, J. A. Response surfaces – designs and analyses. 2.

ed., rev. and expanded. New York, 1996.

(9) NEVES, C. M. M.; CARNEIRO, A. P.; COSTA, D. B. Uso do agregado reciclado em tijolos de solo estabilizado com cimento. Projeto Entulho Bom. Salvador:

Edufba, 2000.

(10) PINTO, T. P. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos da construção urbana. 1999. 189f. Tese (Doutorado) – Departamento de

Engenharia de Construção Civil. Escola Politécnica da Universidade de São Paulo,

1999.

(11) PINTO, T. P. Gestão dos resíduos de construção e demolição em áreas urbanas: da ineficácia a um modelo de gestão sustentável. Projeto Entulho Bom.

Salvador: Edufba, 2000.

(12) ZORDAN, S. E. A utilização do entulho como agregado na confecção de concreto. Campinas. 1997. Dissertação. Departamento de Saneamento e Meio

Ambiente da Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas –

UNICAMP. Dissertação (Mestrado), 1997. 140p.



11

FEASIBILITY OF USAGE OF CONSTRUCTION CERAMIC WASTE IN SOIL-CEMENT BRICKS

ABSTRACT

The increasing volume of waste produced in the stages of construction has brought

environmental and economic problems. Yet, the natural resources shortage has

raised the costs of these resources. This research verified the influence of the usage

of waste (aggregate produced from ceramic bricks) in the compression strength e

water absorption of soil-cement bricks (NBR 10.836/89). The mixtures were designed

according to an Experimental Mixture Design. The strength results came to be

acceptable, while the water absorption results were not approved by the legislation.

They were similar to the reference design (with no recycled material) though. The

economic feasibility depends on the offer of this material, provided by recycling

plants.

Key-words: waste, soil-cement, recycling, feasibility.



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