reaproveitamento-concreto
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Instituto Brasileiro do Concreto – 45° Congresso Brasileiro
“REAPROVEITAMENTO DO CONCRETO ATRAVÉS DO CONTROLE DE HIDRATAÇÃO DO CIMENTO COM USO
DE ADITIVO ESTABILIZADOR"
Gustavo Sacilotto Granato (1); Prof. Dr. Vladimir Antônio Paulon (2)
(1) Graduando no curso de Engenharia Civil Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP
e-mail: [email protected]
(2) Professor Doutor, Departamento de Arquitetura e Construção - DAC Faculdade de Engenharia Civil - UNICAMP
e-mail: [email protected]
Rua Saturnino de Brito - Caixa Postal 7021, Barão Geraldo, Campinas - SP
Palavras Chave – concreto, aditivo, tempo de pega
1. RESUMO E INTRODUÇÃO
Dispensa-se aprofundar em muitos comentários com relação à importância do produto “concreto” para o homem e suas necessidades numa civilização. Cita-se apenas um número para ilustrar: o concreto é o segundo bem de consumo mais utilizado pelo homem, com um consumo anual de 6 bilhões de toneladas, ou seja em torno de 1 tonelada por pessoa por ano, só perdendo assim para a água.
Da maneira como se sabe a água ser vital para o homem, atribui-se também ao concreto semelhante valor, e permite-se, portanto, a fazer outra comparação de semelhança em outro âmbito de extrema importância na atualidade: a reciclagem.
Toda matéria na Terra tem um custo, atrelada a sua quantidade, necessidade e finalidade. A água, de grande abundância e utilidade, tem um valor relativamente barato, mas que já vem se elevando devido a crescente demanda e mau uso, fazendo com que se torne cada vez mais escassa. Daí vem a grande preocupação do homem na reciclagem das suas matérias-primas de consumo, para um desenvolvimento contínuo e sustentável para a população, onde também se enquadra o concreto.
Desde a extração e uso de seus componentes, o concreto causa grande impacto ao meio ambiente devido à geração de resíduos (entulho). Assim sendo, é importante utilizá-lo de maneira consciente, minimizando seu impacto negativo sobre a natureza, reduzindo seu desperdício e se possível reciclando-o.
Na confecção do cimento, já se utilizam subprodutos agressivos ao meio ambiente, como escória e cinzas volantes, que conferem ao concreto algumas propriedades.
A reciclagem do concreto no Brasil ainda é muito incipiente. Este estudo propõe apresentar uma tecnologia de reaproveitamento do concreto, evitando seu desperdício. Trata-se da utilização de um aditivo estabilizador e inibidor de reatividade do concreto que traz uma série de vantagens, no campo técnico, econômicos e ecológico, dentre os quais citamos: • Técnicos
o possibilidade de controlar a hidratação do cimento por várias horas, prolongando o início do tempo de pega do concreto, tornando possível transportar o concreto a longas distâncias, mantendo suas propriedades inalteradas;
o melhoria da trabalhabilidade e resistência do concreto, uma vez que este aditivo possui ação plastificante.
• Econômicos o economia dos materiais do lastro de concreto (pedra, areia, cimento e
água), que chega a ser 2,5% do volume total de concreto do caminhão betoneira;
o reaproveitamento da água de lavagem do balão do caminhão betoneira
(cerca de 500 litros);
o reaproveitamento do concreto recusado em obra que pode ser reutilizado, sem perda de suas características;
o economia na manutenção dos caminhões betoneiras e nos gastos com
bota-fora e mão de obra.
• Ecológicas o reaproveitamento de recursos (água e materiais sólidos constituintes do
concreto)
o preservação dos locais usualmente usados para despejar o lastro de concreto
o manutenção do meio ambiente, com a diminuição dos desmatamentos e
devastações para obtenção de matérias-primas, energia, água, redução da poluição e geração de resíduos do processo de fabricação dos componentes do concreto.
2. USO DO ADITIVO ESTABILIZADOR
2.1 Características Consiste em um produto químico que atua sobre as moléculas de cimento, bloqueando a reação com a água, mantendo sua estabilidade por longo período. Elimina-se assim um de seus inconvenientes para a reciclagem, que é a sua rápida velocidade de endurecimento, principalmente nas temperaturas médias do Brasil. O período de estabilização é determinado pela quantidade de produto adicionado ao peso do cimento do concreto ou argamassa, que pode chegar a 72 horas.
2.2 Metodologia e ensaios Foram elaborados diversos ensaios, para compreender a sua atuação sobre as propriedades do cimento.
Os ensaios foram efetuados com o cimento CPV–ARI RS e fundamentaram-se basicamente em três propriedades do concreto: tempos de pega, resistência e trabalhabilidade. Os ensaios buscam simular os processos das centrais de concreto, demonstrando assim a viabilidade do uso do aditivo, no sentido do reaproveitamento do concreto.
• Estudo da Influência nos Tempos de Pega do Concreto de acordo com a
Dosagem do Aditivo Estabilizador. • Estudo da Influência nos Tempos de Pega do Concreto de acordo com o
Tempo após a mistura no qual se adiciona o Aditivo Estabilizador. • Estudo da Influência nas Resistências à Compressão do Concreto de acordo
com o Tempo após a mistura no qual se adiciona o Aditivo Estabilizador. • Estudo da Influência nas Resistências à Compressão do Concreto de acordo
com a Dosagem do Aditivo Estabilizador. • Estudo da Influência na Trabalhabilidade do Concreto de acordo com a
dosagem do Aditivo Estabilizador.
2.2.1 Estudo da Influência nos Tempos de Pega do Concreto de acordo com a Dosagem do Aditivo Estabilizador.
Tem sua aplicação definida para o conhecimento das mudanças nas características de início e fim de pega do concreto, que podem ser de um valor considerável no planejamento das operações de concretagem.
O ensaio da adição do aditivo visa estudar seu efeito estabilizador, através da determinação dos tempos de pega da pasta de cimento, com e sem o aditivo.
O gráfico abaixo contém as curvas dos tempos de pega da pasta de cimento, sem aditivo e com as dosagens de 0,10%, 0,20% e 0,30% sobre o peso do cimento.
Gráfico Geral Comparativo
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0
Tempo em horas (h)
Leitu
ra (m
m)
Sem Aditivo Aditivo - 0,10 % Aditivo - 0,20 % Aditivo - 0,30 %
Na tabela abaixo são visualizadas a relação entre os intervalos dos tempos de pega.
Conclusões do ensaio:
• o efeito do aditivo não altera significativamente o estilo da curva característica
dos tempos de pega, mas prolonga o início da curva de tempo de pega, alterando também de forma discreta os tempos de pega.
• quanto maior a dosagem do aditivo, maior será os tempos de inicio e fim de
pega. • quanto maior a dosagem, maior será o intervalo de tempo entre os tempos de
pega. 2.2.2 Estudo da influência nos tempos de pega da pasta de cimento de
acordo com o tempo após a mistura no qual se adiciona o aditivo. O objetivo principal deste estudo é o de conhecer em quais condições é possível reaproveitar ou reciclar o cimento ou o concreto, sem perda das características de trabalhabilidade necessária para a sua utilização. Este ensaio, recria um problema freqüente das concreteiras: a recusa na obra do caminhão betoneira, quando o concreto necessita ser descartado. Utilizou-se neste ensaio, um valor base de referência de um concreto com 0.10% de aditivo adicionado no momento da mistura, sendo efetuadas medições de tempos de pega do concreto, em que o aditivo foi adicionado em 3 momentos diferentes e posteriores à mistura do cimento com a água: 1 h, 2 h, e 3 h. Desta maneira, é recriada a situação do caminhão betoneira ter que voltar a central de concreto, para que seja adicionado o aditivo estabilizador, podendo assim o concreto ser reutilizado para outro fim. No gráfico abaixo, é comparado as curvas obtidas nos ensaios de tempo de pega da pasta de cimento com 0.10% do aditivo estabilizador adicionado em 4 momentos após a mistura do cimento com a água: 0 h, 1 h, 2 h e 3 h, comparado com a curva de referência da pasta de cimento sem aditivo.
Dosagem de Aditivo 0,00% 0,10% 0,20% 0,30%
Tempo de Início de Pega 2:54 6:38 11:28 14:12Tempo de Fim de Pega 5:19 9:23 15:15 19:50Intervalo entre Início e Fim de Pega 2:25 2:45 3:47 5:38Adiamento no Tempo de Início de Pega 0:00 3:44 8:34 11:18Adiamento no Tempo de Fim de Pega 0:00 4:04 9:56 14:31Aumento do Intervalo entre Início e Fim de Pega 0:00 0:20 1:22 3:13
Gráfico Geral Comparativo Conclusões do ensaio: • conclui-se que, dosando o aditivo na mistura após diferentes períodos,
não há alteração de maneira significativa no estilo da curva característica dos tempos de pega. Foi notado apenas um encurtamento no início da curva até o início de pega, na medida em que aumentamos o tempo de adição do aditivo estabilizador, ocorrendo também um pequeno encurtamento da curva entre os tempos de início e fim de pega.
• quanto maior o tempo que se adiciona o aditivo estabilizador à mistura,
menores serão os tempos de inicio e fim de pega, além de menor o intervalo de tempo entre o início e fim de pega.
• ao adicionar-se o aditivo em momentos posteriores à mistura do cimento
com a água, o aditivo estabilizador perde parte de seu poder estabilizante, perda esta que cresce proporcionalmente à medida que se retarda a adição do aditivo.
• a perda do poder estabilizante na medida que se retarda a adição do
aditivo estabilizante não está relacionado à perda da capacidade do aditivo de controlar a hidratação das partículas de cimento, mas sim de que, entre o período do preparo da pasta de cimento e da adição do
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0
Tempo em horas (h)
Leitu
ra (m
m)
Aditivo a 0 h Aditivo a 1 h Aditivo a 2 h Aditivo a 3 h Sem Aditivo
aditivo, o cimento já teve o início da hidratação e o aditivo adicionado posteriormente não atua em desfazer as reações já ocorridas, agindo apenas nas partículas de cimento ainda inertes até o estágio da sua adição.
2.2.3 Estudo da influência nas resistências médias à compressão do concreto (350Kg/m³) de acordo com o tempo após a adição do aditivo estabilizador.
O ensaio estuda a influência do aditivo estabilizador na resistência à compressão do concreto, dosado com 350 kg de cimento/m3 , variando o tempo após a mistura do aditivo comparado a uma dosagem padrão. (Tempo após a Mistura de Adição do Aditivo Estabilizador X Resistência à Compressão do Concreto). Os tempos de espera adotados desde o preparo da mistura até a adição do aditivo foram de 0, 1, 2 e 3 horas. O concreto com adição do aditivo à 0 horas foi fixado como de referência para comparação das resistências. Foi medida a resistência à compressão do concreto nas idades de 3, 7 e 28 dias, e a dosagem padrão do aditivo estabilizador utilizado foi de 0,3% spc.
O gráfico abaixo informa indica as resistências do concreto com adição de 0.30% do aditivo estabilizador, adicionado a 0 h, 1 h, 2 h e 3 h após o preparo do concreto.
Tabela Comparativa
0 h 1 h 2 h 3 h
3 24,7 23,5 23,1 22,6
7 35,3 33,8 33,3 32,6
28 42,2 40,8 40,0 39,3
0 h 1 h 2 h 3 h
3 0,0% -4,9% -6,5% -8,5%
7 0,0% -4,2% -5,7% -7,6%
28 0,0% -3,3% -5,2% -6,9%
Tempo após a Mistura em que foi adicionado o Aditivo
Idade (dias)
Valor Percentual da Diminuição da Resistência em Relação a 0 h
Resistências à Compressão do Concreto (350 kg/m³) com 0,30% de Aditivo Estabilizador, (Mpa)
Idade (dias)
Tempo após a Mistura em que foi adicionado o Aditivo
Conclui-se que há uma diminuição nas resistências de compressão do concreto, na medida que se retarda a adição do aditivo estabilizador e que esta diminuição é maior nas primeiras idades do concreto e menor nas idades posteriores.
Gráfico Comparativo
Conclusões do ensaio: • a adição do aditivo estabilizador em tempos variados, posteriores à mistura do
cimento com a água, altera de forma não muito significativa a resistência à compressão do concreto analisado, em comparação com a dosagem do aditivo no momento da mistura. A explicação provável para este fato é a interrupção no processo de desenvolvimento de resistência, causando assim uma descontinuidade no crescimento da resistência e uma conseqüente queda da mesma.
• Em uma situação real, concluí-se que o concreto recusado na obra pode ser
estabilizado com o aditivo estabilizador até 3 h depois da mistura, podendo ser utilizado para um concreto com especificação de resistência até 6,9% menor que a inicialmente calculada na dosagem da mistura.
Variação das Resistências Médias à Compressão do Concreto (350kg/m³) em Função do Tempo depois da mistura no qual se adiciona o Aditivo Delvo (0.30%)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
3 7 28
Tempo (dias)
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
0 h 1 h2 h 3 h
2.2.4 Estudo da influência nas resistências médias à compressão do concreto de acordo com a dosagem do aditivo estabilizador.
Este ensaio avalia as resistências à compressão do concreto, variando-se as dosagens do aditivo adicionados sempre no momento da mistura do concreto.
O ensaio simula um concreto dosado da central de concreto com uma certa dosagem do aditivo, com o objetivo de estender a pega do concreto, para transporte a longas distâncias ou aumentar o tempo de trabalhabilidade.
Utilizou-se um concreto com 350 kg/m3 de cimento, sendo adicionado o aditivo estabilizador no momento da mistura (0h). As dosagens adotadas para o estudo são de 0.00%, 0.10%, 0.30%, 0.50% spc.
Tabelas e Gráfico Comparativo
Nota: Como o aditivo estabilizador atua também como plastificante, a redução de água do traço corrige facilmente a pequena perda de resistência.
0,00% 0,10% 0,30% 0,50%
3 27,2 25,8 24,3 23,1
7 37,6 36,7 35,5 34,5
28 42,3 42,2 41,9 41,8
0,00% 0,10% 0,30% 0,50%
3 0,0% -5,1% -10,7% -15,1%
7 0,0% -2,4% -5,6% -8,2%
28 0,0% -0,2% -0,9% -1,2%
Dosagem do aditivo (% spc)
Idade (dias)
Valor % da diminuição da resistência em relação ao Concreto sem aditivo estabilizador (% spc)
Resistências à compressão do concreto (350 kg/m³) de acordo com a dosagem do aditivo estabilizador, (Mpa)
Idade (dias)
Dosagem do aditivo (% spc)
Gráfico Comparativo
Conclusões do ensaio:
• a adição progressiva do aditivo estabilizador no concreto não causa uma diminuição significativa das resistências à compressão do concreto. Como o aditivo estabilizador atua também como plastificante, a redução de água do traço corrige facilmente a pequena perda de resistência.
• na medida do aumento das dosagens do aditivo, as alterações das resistências
do concreto nas primeiras idades são mais significativas, sendo reduzida a diferença de resistência para valores muito baixos (1,2%), nas maiores idades do concreto.
• conclui-se que o aditivo estabilizador causa um retardamento da pega,
variando de 3 a 48 horas no estudo, dependendo da quantidade dosada. Assim sendo os maiores tempos de retardamento afeta apenas as resistências iniciais, não alterando de forma significativa as resistências finais.
Variação das Resistências Médias à Compressão do Concreto (350kg/m³) em Função da Dosagem do Aditivo Delvo
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
45,0
3 7 28
Tempo (dias)
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
P
0.00% 0.10%
0.30% 0.50%
2.2.5 Estudo da influência do aditivo estabilizador na relação da trabalhabilidade e resistência do concreto (350kg/m³).
Este ensaio visa estudar a influência do aditivo estabilizador na trabalhabilidade do concreto, de acordo com os seguintes ensaios:
• avaliação do aumento da fluidez comparativa ao concreto de referência, sem adição de cimento ou água, e mantendo sua resistência.
• avaliação do aumento da resistência em relação ao concreto de referência,
mantendo o abatimento e o teor de cimento, diminuindo a relação a/c.
• avaliação da redução do teor de cimento em relação ao concreto de referência, sem variar a trabalhabilidade, resistência e relação a/c.
Pode-se ver numa figura ilustrativa a ação do aditivo estabilizador nas partículas de cimento, aumentando a sua dispersão, tornando o concreto mais plástico.
Moléculas Dispersantes
Tabela Comparativa
Série A - concreto de referência – concreto de referência sem aditivo, com um teor de cimento de 350kg/m³, relação a/c de 0,65, slump de 50 mm, e resistência à compressão de 27,1 e 32,4 MPa aos 7 e 28 dias respectivamente.
Série B - aumento de fluidez – mantendo-se o teor de cimento em 350kg/m³, a relação a/c em 0,65, adicionou-se 0,50% do aditivo estabilizador, conseguindo-se um abatimento de 75 mm (25 mm maior que o concreto de base), e resistências próximas à série A, de 27,3 e 32,3 MPa nas idades de 7 e 28 dias. Série C - aumento da resistência – reduzindo a relação água/cimento, mantendo o slump, através da redução da quantidade de água e da adição de 0,50% do aditivo. Chegou-se a resistências cerca de 25% maiores que o concreto base, com valores de 34,2 e 41,5 MPa aos 7 e 28 dias.
Série D - redução do teor de cimento – reduziu-se a quantidade de cimento, trazendo assim economia ao preço do concreto. Conservou-se o abatimento e a relação a/c, diminui-se a quantidade de cimento em 10% e adicionou-se 0,50% do aditivo estabilizador. Foram obtidas resistências de 26,5 e 31,3 MPa, valores próximos ao concreto de referência.
7 dias 28 dias
AConcreto de Referência
(sem aditivo)350 0,65 50 27,1 32,4
B Aumento da Fluidez 350 0,65 75 27,3 32,3
C Aumento da Resistência 350 0,54 50 34,2 41,5
DRedução do
Teor de Cimento
310 0,65 50 26,5 31,3
Resistência à CompressãoITEM DESCRIÇÃO
Consumo de Cimento
(kg/m³)
Relação A/C
Abatimento (mm)
Conclusões do ensaio: • o aditivo estabilizador possibilita benefícios quanto à extensão do tempo de
pega do concreto, melhorando ainda a trabalhabilidade, resistência, e economia de cimento.
• ao adicionar-se 0,50% do aditivo estabilizador, alcançou-se ganhos de cerca
de 25% na resistência à compressão, 50% na trabalhabilidade e redução de cerca de 10% na quantidade de cimento.
• todos os benefícios conseguidos podem ser usados na prática como um efeito
secundário, já que o objetivo principal visa a adição do aditivo estabilizador é o de estender o tempo de endurecimento do concreto.
3. CONCLUSÕES FINAIS
As conclusões do estudo demonstram a viabilidade técnica e econômica da utilização do aditivo estabilizador de concreto, tanto na importante redução dos resíduos provenientes na diminuição dos rejeitos, como também no aumento As vantagens na sua utilização pelas centrais de concreto trazem inúmeros benefícios, tais como: • eliminar os desperdícios gerados pela lavagem do lastro de concreto dos
caminhões betoneiras, bombas, etc.; • reaproveitamento do lastro de concreto que retorna para as centrais de
concreto; • elimina os custos de transporte de resíduos do concreto para aterros e bota
fora; • diminui sensivelmente os gastos de consumo de água e mão de obra
necessária para a lavagem dos caminhões betoneira e bombas; • estabilização e reaproveitamento do concreto devolvido pelas obras; • permite a utilização do concreto por maior tempo, pois o aditivo possibilita o
controle do tempo de hidratação do concreto; • amplia o raio de atuação de uma central de concreto, diminuindo os
investimentos na expansão da área de atuação de uma central de concreto; • não altera de forma significativa as propriedades do concreto; • proporciona benefícios complementares, como o aumento da trabalhabilidade
e na redução de cimento, conforme o caso;
• melhora a logística de concretagens complexas, como em túneis, minas,
barragens, taludes, backfilling, injeções, etc.
Na medida em que a preocupação na conservação do meio ambiente está cada vez mais presente junto à população e à mídia, a imagem pública das centrais de concreto que utilizam o aditivo estabilizador pode ser valorizada pelo departamento de marketing, atrelada à imagem de uma empresa que não desperdiça os recursos naturais e na proteção do meio ambiente.
4. AGRADECIMENTOS À MBT BRASIL pelo fornecimento do aditivo DELVO® STABILIZER À HOLCIM CIMENTOS pelo fornecimento do cimento CPV–ARI RS
BIBLIOGRAFIA 1. Poletto, Antonio José C. – Trabalho apresentado no IBRACON 2001 de Tema:
“Reciclagem de resíduos de construção – concreto”, Título do Trabalho: “Sistema de controle de hidratação do concreto com Aditivo Estabilizador”
2. Steven A, Ragan; Frank T. Gay – “Evaluation of DELVO - MBT Technology”,
Construction Productivity Advancement Reserch (CPAR) Program, US Army Corps of Engineers, 1995.
3. Manual Técnico - MBT Brasil Indústria e Comércio Ltda, 2001. 4. Mehta, P.Kumar ; Monteiro, Paulo .J.M. – “Concreto: Estrutura, Propriedades e
Materiais”, Ed. Pini - SP, 1994. 5. Neville, Adam M. – “Propriedades do Concreto”, Ed. Pini - SP, 2ª Edição 1997. 6. Petrucci, E.G.R. – “Concreto de Cimento Portland”, Ed. Globo, 10ª Edição,
1983. 7. Bauer, Luís Alfredo Falcão – “Materiais de Construção” vol 1, Ed.LTC, 4ª
Edição,1994. 8. NBR 11580 “Cimento Portland – Determinação da água da pasta de
consistência normal”. 9. NBR 11581 “Cimento Portland – Determinação dos tempos de pega”. 10. NBR 7215 “Cimento Portland – Determinação da resistência à compressão”. 11. Manual do Concreto Dosado em Central – ABESC, 2000. 12. Manual Prático “Cimento Portland” – Holdercim - José Eduardo Katar e Nilton
Jorge Almeida, 1999. 13. Manual Prático “Tecnologia Básica e Aplicação do Concreto” – Holdercim –
José Eduardo Katar e José Vanderlei de Abreu, 1999.