universidade paranaense- unipar€¦ · a seguir, será relatado um pouco sobre as histórias do...

UNIVERSIDADE PARANAENSE- UNIPAR

Umuarama – Toledo – Guaíra – Paranavaí – Cianorte – Cascavel – Francisco Beltrão

TRABALHO DE FINALIZAÇÃO DE CURSO EM ENGENHARIA CIVIL 2018

ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E ABSORÇÃO DE ÁGUA DO PISO DE

CONCRETO INTERTRAVADO COM SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO MIÚDO POR

RESÍDUOS DE PNEUS

Renan Aparecido Ramos Ruas1

Jaqueline Mantovani Vicentini2

RESUMO: Com o crescimento populacional e aumento do espaço urbano, a construção civil teve o seu

ritmo acelerado e, com isso, tem gerado grande quantidade de resíduos no meio urbano. Visando combater

essa grande quantidade de resíduos e prejuízos ao meio ambiente, o tema sustentabilidade tem estado em

alta. Em vista disso, grandes estudos voltados ao reaproveitamento de resíduos da construção e de outros

setores para uso na própria construção civil são realizados e, sendo o tema sustentabilidade abrangente neste

trabalho, busca-se destinar, de maneira mais correta, o resíduo da borracha na substituição parcial do

agregado miúdo pela borracha britada. O objetivo foi analisar o desempenho do concreto com a adição do

resíduo da borracha, principalmente no que diz respeito à sua resistência mecânica. Seu teor de substituição

da areia por resíduos de pneus foi de 6%, 11% e 16%. No entanto, com os resultados obtidos, nota-se que o

concreto tem melhoria em alguns aspectos, mas sua resistência mecânica acaba sendo prejudicada.

PALAVRAS-CHAVE: Paver. Sustentabilidade. Pneus inservíveis.

ABSTRACT: With the population growth and increase of the urban space, the civil construction has

accelerated pace and, with this, has generated large amount of waste in the urban environment. Aiming to

combat this large amount of waste and damages to the environment, the sustainability theme has been on the

rise. In view of this, large studies aimed at the reuse of construction waste and other sectors for use in the

construction industry itself are carried out and, since the sustainability theme is comprehensive in this work,

the aim is to better target rubber residue in partial replacement of the aggregate by the crushed rubber. The

objective was to analyze the concrete performance with the addition of the rubber residue, mainly with

respect to its mechanical resistance. Its sand substitution content for waste tires was 6%, 11% and 16%.

However, with the results obtained, it is noticed that the concrete has improvement in some aspects, but its

mechanical resistance ends up being impaired.

1 Acadêmico do curso de Engenharia Civil pela Universidade Paranaense - Campus Paranavaí, e-mail: [email protected]

2 Professora do curso de Engenharia Civil pela Universidade Paranaense – Campus Paranavaí, e-mail:

[email protected]




KEYWORDS: Paver. Sustainability. Unusable tires.

RESUMEN: Con el crecimiento poblacional y el aumento del espacio urbano, la construcción civil tuvo su

ritmo acelerado y, con ello, ha generado gran cantidad de residuos en el medio urbano. Con el objetivo de

combatir esta gran cantidad de residuos y perjuicios al medio ambiente, el tema de la sostenibilidad ha

estado en alza. En vista de ello, grandes estudios orientados al reaprovechamiento de residuos de la

construcción y de otros sectores para uso en la propia construcción civil son realizados y, siendo el tema

sustentabilidad integral en este trabajo, se busca destinar, de manera más correcta, el residuo del caucho en

sustitución parcial del agregado por el caucho triturado. El objetivo fue analizar el desempeño del concreto

con la adición del residuo del caucho, principalmente en lo que se refiere a su resistencia mecánica. Su

contenido de sustitución de la arena por residuos de neumáticos fue del 6%, 11% y 16%. Sin embargo, con

los resultados obtenidos, se nota que el concreto tiene mejoría en algunos aspectos, pero su resistencia

mecánica acaba siendo perjudicada.

PALABRAS CLAVE: Pavimentadora. Sostenibilidad. Neumáticos inservibles.




1 INTRODUÇÃO

Os pisos de concreto intertravados vêm ganhando cada vez mais espaço no mercado brasileiro. O que

era usado apenas para proporcionar melhores efeitos arquitetônicos e paisagísticos, vem sendo aplicado

como um material versátil, que possibilita harmonização em qualquer ambiente, inclusive nos rodoviários e

industriais.

De acordo com Fioriti, Ino e Akasaki (2007) esse sistema surgiu na Europa pós-guerra, e foi

introduzido no Brasil por volta da década de 1960, como uma alternativa para o pavimento asfáltico,

destacando-se pela plasticidade, economia, boa drenagem, fácil manutenção e reparos, principalmente

quando faz-se necessário averiguar as redes de esgoto e drenagem pluvial, pois não necessita de

equipamentos especiais e pesados para a retirada dos blocos.

De maneira análoga ao crescimento do pavimento de piso de concreto intertravado, o setor

automobilístico tem crescido muito, o que gera a utilização de subprodutos dos veículos, como, por exemplo,

a recauchutagem. Esse processo tem o intuito de dar uma “nova vida” ao pneu, visto que consiste na

raspagem da carcaça do mesmo para a colocação de uma nova camada.

A partir do processo de raspagem, surge, então, o resíduo do pneu, o qual é a razão para o estudo do

projeto, posto que a destinação desse produto, na maioria das vezes, é incorreta.

Levando-se em conta o que foi apresentado, o projeto analisará o desempenho do concreto para pisos

intertravados com a adição do resíduo de pneu em substituição parcial do agregado miúdo em porcentagem

pré-definida.

2 DESENVOLVIMENTO

2.1 Fundamentação Teórica

Com a alta do crescimento urbano e do consumo de produtos, consequentemente há o aumento da

geração de resíduos que, de acordo com Silva (2013), são subprodutos gerados por processos de atividades

econômicas, incluindo atividades extrativistas, produção industrial e de serviços. Por esse motivo, acaba-se

discutindo sobre a destinação correta desses subprodutos, para que não haja danos ao meio ambiente.

A seguir, será relatado um pouco sobre as histórias do pneu e do concreto, os quais são os dois

principais produtos deste trabalho, e têm grande impacto no meio ambiente.

2.1.1. PNEU




O pneu é um dos principais itens dos veículos, pois atua na transmissão de cargas provenientes do

veículo para o asfalto, além de proporcionar mais conforto ao usuário. No Brasil, de acordo com a

Associação Nacional da Indústria de Pneumáticos (ANIP, 2017), foram produzidos cerca de 67,9 milhões de

unidades de pneus, para todos os tipos de veículos, em 2016.

Com esse alto nível de produção, técnicas para renovação da vida útil do pneu foram sendo criadas, o

que deu origem à técnica da recapagem, que, segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA,

Resolução Nº 416/2009), consiste em raspar a banda de rodagem do pneu para que seja colocada uma nova

camada no mesmo. É desse processo que surge a raspa de pneu, a qual será utilizada para substituição ao

agregado miúdo.

2.1.2. CONCRETO

O concreto fresco é constituído por agregados miúdos e graúdos envolvidos por pasta de cimento e

espaços cheios de ar. A pasta, por sua vez, é composta essencialmente de uma solução aquosa e grãos

de cimento. O conjunto pasta e espaços cheios de ar é modernamente chamado matriz [...] O ar pode

encontrar-se envolvido pela pasta, sob a forma de bolhas, ou em espaços interligados, determinado,

através da predominância de uma dessas formas de apresentação, respectivamente, a plasticidade ou a

não plasticidade da mistura (BAUER, 2015, p. 267).

O agregado miúdo – material que será substituído neste trabalho – nada mais é do que areia, material

que tem sua graduação de 0,15 a 4,75 mm. De acordo com Bauer (2015) a areia pode ser de origem de rio,

cava, de britagem, de escória e de praias e dunas.

O Brasil tem problemas com a extração exacerbada de recursos naturais, visto que é um dos

principais produtores de cimento no mundo. Com o crescimento rápido do meio urbano, a areia não

consegue se renovar, gerando, assim, grande impacto ambiental (PASCHOALETO, et al., 2014). Devido ao

grande consumo do agregado, surgiu a ideia de fazer a substituição parcial por borracha raspada, já que a

mesma é um material de grande produção – devido ao processo da recapagem – e que também gera um

impacto negativo ao meio ambiente, se descartado de maneira incorreta.

2.1.2. PAVER

Originado dos pavimentos revestidos com pedra, executados na Mesopotâmia há cerca de 5.000 anos

a.C. (Associação Brasileira de Cimento Portland, 2010), o paver ganhou espaço devido ao seu desempenho

na sustentabilidade das obras. O paver, ou pavimento de concreto intertravado, tem suas vantagens, pois

produz uma obra mais limpa e com menos geração de resíduo da mesma. Devido à sua praticidade de

execução e também de uma futura manutenção na rede de água e esgoto, por exemplo, suas peças são apenas




encaixadas umas nas outras, gerando, assim, um pavimento ou uma calçada travada e limpa. Outra vantagem

é que, como os pavers são travados uns nos outros, eles possibilitam a drenagem da água da chuva pelos

entremeios, o que, além de contribuir com o lençol freático, dificilmente permitirá que ocorra o fenômeno da

aquaplanagem.

Figura 1 - Calçada de paver

Fonte: Google Imagens (2018)

2.2 Metodologia

Para o desenvolvimento experimental, foram realizados alguns procedimentos no Laboratório de

Materiais de Construção da Universidade Paranaense – Campus Paranavaí. Primeiramente, foram

selecionados os tamanhos das borrachas que seriam utilizadas no trabalho. Foi utilizada a peneira de abertura

de 4,75 mm para o peneiramento das borrachas – visto que a mesma é o limite para a graduação de

agregados miúdos – e foi feito o uso do material passante. A peneira dessa abertura foi selecionada para que

houvesse melhor aproveitamento da borracha, visto que, do processo de recapagem, a borracha sai em

granulometrias um pouco grandes, como é apresentado na Figura 2.




Figura 2 - Dimensão usada da borracha

Fonte: O autor (2018)

Foram desenvolvidos testes de granulometria de acordo com a ABNT NBR 7211/2009; massa

unitária de acordo com a ABNT NBR NM 45/2006 para a areia, brita e borracha; massa específica do

agregado miúdo de acordo com a ABNT NBR NM 52/2009 e massa específica do agregado graúdo de

acordo com a ABNT NBR NM 53/2009. A Tabela 1 e Tabela 2 mostra os resultados obtidos.

Tabela 1 - Distribuição granulométrica dos materiais

PENEIRAS % RETIDA AREIA % RETIDA BRITA % RETIDA BORRACHA

37,5 mm - - -

19 mm - 0,02 -

9,5 mm - 81,63 0,13

6,3 mm - 15,82 1,00

4,75 mm 0,13 2,06 11,02

2,36 mm 0,40 0,35 23,78

1,18 mm 2,89 - 38,72

600 μm 13,14 - 14,73

300 μm 46,82 - 7,78

150 μm 34,96 - 2,45

FUNDO 1,66 0,13 0,39





Tabela 2 – Resultados dos testes nos materiais

AREIA BRITA BORRACHA

M.F 1,82 - 4,1

M. ESP. (Kg/m³) 2593,3 2802,4 -

M. UNI. (Kg/m³) 1817,3 1804 573

D. MÁXIMO 1,18 19 6,3


A Figura 3, apresentada a seguir, demonstra as curvas granulométricas com os dados retirados da

Tabela 1.

Figura 3 - Curva granulométrica


Em seguida, foi calculado o traço do concreto de acordo com o método ABCP (Associação Brasileira

de Cimento Portland) para moldagem dos corpos de prova, para uma resistência à compressão característica

de 25 Mpa (Mega Pascal), sendo escolhido como padrão o seguinte traço:

1 : 1,745 : 1,672 : 0,449

0,00%

20,00%

40,00%

60,00%

80,00%

100,00%

0,1 1 10 100

PO

RC

ENTA

GEM

PA

SSA

NTE

PENEIRAS (mm)

Curva Granulométrica

AREIA

BORRACHA

BRITA




Na Tabela 3, é apontado o traço em massa para moldagem de um corpo de prova “padrão”, com 6%,

11% e 16% de substituição de areia por borracha, com 1,57 dm³. Visto que o teor de substituição foi

determinado com base nas substituições feitas por Fioriti, Ino e Akasaki (2007).

Tabela 3 - Composição dos materiais para o traço de um corpo de prova

TRAÇO

MATERIAL

PADRÃO 6% 11% 16%

Cimento (Kg) 0,77 0,77 0,77 0,77

Areia (Kg) 1,34 1,26 1,19 1,13

Brita (Kg) 1,28 1,28 1,28 1,28

Borracha (Kg) - 0,08 0,15 0,21

Água (l) 0,345 0,345 0,345 0,345


Posteriormente, foram moldados 32 corpos de prova, sendo 6 por traço e 2 por idade, e seu processo

de cura foi realizado em um tanque com água, de acordo com a ABNT NBR 5738/2015, e rompidos nas

idades de 7, 14 e 28 dias, de acordo com a ABNT NBR 5739/2007.

Foram efetuados testes de índice de vazios e absorção de água do concreto em 8 corpos de prova,

sendo 2 por traço na idade de 28 dias, de acordo com a ABNT NBR 9778/2005.

2.3 Resultado e Discussão

Os resultados acerca da resistência à compressão do concreto são expostos na Tabela 4, com seus

respectivos resultados, retirados de uma média aritmética dos dois corpos de prova rompidos para cada idade

e traço.

Tabela 4 - Resistência dos corpos de prova

7 DIAS 14 DIAS 28 DIAS

Padrão 17,65 19,60 22,25

6% 10,80 14,50 16,45

11% 11,05 12,85 14,40

16% 8,00 9,65 10,70

RESISTÊNCIA EM MPaTRAÇO





A figura 4 ilustra o comportamento do concreto de acordo com a idade.

Figura 4 - Curva do comportamento do concreto


O resultado do teste de absorção de água e índice de vazios determinado é apresentado na Tabela 5 e

na Tabela 6, respectivamente.

Tabela 5 - Índice de absorção de água

TRAÇO (%)

Padrão 7,66

6% 6,35

11% 7,39

16% 7,03


Tabela 6 - Índice de vazios

TRAÇO (%)

Padrão 17,85

6% 13,14

11% 14,61

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0 7 14 21 28 35

Res

istê

nci

a em

MP

a

Dias

Comportamento do Concreto

Padrão 6% 11% 16%




16% 14,01


Com os resultados apontados, nota-se que houve uma baixa na resistência do concreto ao que era

estipulado de 25 MPa. Uma das justificativas, se não a principal, foi a dosagem que poderia ter sido

calculada com um teor maior de argamassa, visto que, nos corpos de prova com adição de borracha, é

possível observar nichos de concretagem, também conhecidos como “bicheiras”, o que prejudicou a

resistência dos mesmos.

Devido a esse tipo de patologia nos corpos de prova, uma amostra com 11% de adição de borracha

foi desprezada no rompimento aos 28 dias, pois o mesmo apresentava muitos vazios. Outra solução para as

bicheiras era o aumento da relação água/cimento, o que não seria viável, pois o corpo de prova “padrão” não

apresentou problemas. Logo, a relação água/cimento ajudaria apenas no adensamento do mesmo, fazendo

com que a solução mais viável para o problema apresentado – baixa na resistência e bicheira – foi o aumento

do teor de argamassa e o ajuste na relação água/cimento.

Figura 5 - Corpo de prova com bicheira


Por outro lado, os corpos de prova com adição de 16% de borracha apresentaram um bom

desempenho referente a fissuração. As fissuras evidenciadas durante os testes foram menores e mais

controladas, em comparação ao demais corpos de prova com traços diferentes. Quando fissurado por

completo, o corpo de prova ainda permanecia unido, por conta do trabalho das borrachas, como mostra a




Figura 6, ao passo que o corpo de prova “padrão”, quando fissurado por completo, se partia em dois

pedaços.

Figura 6 - Corpo de prova rompido


Acrescentando à discussão anterior acerca dos resultados a respeito da resistência à compressão,

pode-se analisar, também, que a perda de resistência pode ser causada pelo alto volume de borracha

adicionada em relação à areia, dado que a substituição foi feita por massa, e não por volume. A Tabela 7

revela a porcentagem que os corpos de prova perderam em relação ao seu traço padrão.

Tabela 7 - Perda de resistência

PERDA DE RESISTÊNCIA EM %

TRAÇO 7 DIAS 14 DIAS 28 DIAS

6% 38,81 26,02 26,07

11% 37,39 34,44 35,28

16% 54,67 50,77 51,91


Pode se perceber que houve uma perda bem significativa em comparação aos resultados apresentados

por Fioriti, Ino e Akasaki (2007), visto que aos 28 dias a perca de resistência com substituição de 8% teve

uma perca de 18,13%, a substituição de 10% teve uma perca de 22,46% e a de 12% uma perca de 32,57% de

resistência, visto que a substituição dos agregados por resíduos de pneus foram feitas por volume.




Os resultados apresentados na Tabela 5 e 6 ilustram que os resultados com adição de borracha foram,

por assim dizer, um pouco aleatórios, pois os mesmos não tiveram comportamento linear. Isso pode ocorrer

pela granulometria variada que se utilizou no concreto. Não foram manipulados apenas os finos da borracha,

mas também as partículas com dimensões “médias”, como pode-se observar na Figura 2. As partículas

maiores não absorvem água como as menores, fator este que foi notado por meio de um teste realizado em

um recipiente de vidro com capacidade de 500 ml, onde os finos da borracha encheram-se de água e ficaram

no fundo do vidro, enquanto os maiores boiaram. A Tabela 8 indica, em porcentagem, a diferença em

relação ao traço padrão, a absorção de água e os índices de vazios.

Tabela 8 - Relação dos resultados de absorção de água e índice de vazios

DIFERENÇA EM %

TRAÇO ABSORÇÃO DE ÁGUA ÍNDICE DE VAZIOS

6% 17,15 26,39

11% 3,59 18,16

16% 8,23 21,53


Como é possível perceber nos resultados apresentados acima, é necessário que haja maior atenção

para propriedades da borracha, visto que é um material que pode trazer benefícios quanto ao uso do

concreto. É fundamental, no entanto, que sejam realizadas mais pesquisas acerca do assunto, para que se

tenha um conhecimento mais aprofundado do seu comportamento no concreto no diz respeito à resistência à

compressão.

3 CONSIDERAÇÕES FINAIS

A areia e a borracha, como dito, são dois materiais problemáticos para a natureza, e merecem um

estudo mais aprofundado para sua economia (areia) e sua melhor utilização (borracha). Em vista disso,

diante dos resultados exibidos no tópico anterior, a proposta para uma nova pesquisa é fazer apenas a adição

da borracha no concreto e que se realizem testes com granulometrias diferentes da borracha, utilizando

apenas os finos e as partículas maiores para análise e comparação entre os resultados, aumentando também o

seu teor de argamassa para ter um adensamento mais efetivo do concreto.




REFERÊNCIAS

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto – Procedimento

para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, p. 9. 2015.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto – Ensaio de

compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, p. 9. 2018.

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7211: Agregados para concretos

– Especificação. Rio de Janeiro, p. 9. 2009.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Argamassa e concreto

endurecidos – Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, p. 4.

2005.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45: Agregados –

Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, p. 8. 2006.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52: Agregado miúdo –

Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, p. 6. 2009.

ABNT – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53: Agregado graúdo –

Determinação de massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, p. 8. 2009.

ANIP. Dados Gerais. Disponível em: <http://www.anip.org.br/anip-em-numeros/dados-gerais/>. Acesso

em: 21 set. 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. Manual de Pavimento Intertravado. Campo

Bom: 2010.

BAUER, L. A. F. Materiais de construção. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2015. v.1. 488p.

CONAMA - CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE. Resolução CONAMA Nº 416/2009.

Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=616>. Acesso em: 11 abr.

2018.

FIOIRITI, Cesár F.; INO, Akemi; AKASAKI, Jorge L. Avaliação de blocos de concreto para

pavimentação intertravada com adição de resíduos de borracha provenientes da recauchutagem de

pneus. Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Constuído, Porto Alegre, vol. 7, pp. 43-54, dez.

2007.

http://www.anip.org.br/anip-em-numeros/dados-gerais/

http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=616




Paschoaleto, A.R., et al. Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA): Guia de

estudos. 2014. Disponível em: <http://sinus.org.br/2014/wp-content/uploads/2013/11/PNUMA-Guia-

Online.pdf>. Acesso em: 01 out. 2018.

SILVA, Stéfano C. M. Concreto produzido com brita calcária e resíduo de borracha de pneu em

substituição parcial do agregado miúdo. 2013, 68p. Monografia de graduação – Universidade Federal

Rural do Semi-Árido, Mossoró, 2013.

http://sinus.org.br/2014/wp-content/uploads/2013/11/PNUMA-Guia-Online.pdf

http://sinus.org.br/2014/wp-content/uploads/2013/11/PNUMA-Guia-Online.pdf

universidade paranaense- unipar€¦ · a seguir, será relatado um pouco sobre as histórias do...

Documents