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Avaliação da resistência à compressão axial de concreto produzido com adição de resíduos de

pneus para aplicação em piso de concreto em Sinop-MT

Julho/2019

ISSN 2179-5568 – Revista Especialize On-line IPOG - Goiânia - Ano 10, Edição nº 17 Vol. 01 Julho/2019

Avaliação da resistência à compressão axial de concreto produzido

com adição de resíduos de pneus para aplicação em piso de concreto

em Sinop-MT

Ana Carolina Alves Xavier Piazza Topanotti – [email protected]

MBA em Projeto, Execução e Desempenho de Estruturas e Fundações

Instituto de Pós-Graduação - IPOG

Cuiabá, MT, 01 de Outubro de 2018

Resumo

A indústria da construção civil é considerada a maior consumidora dos recursos naturais e a

maior geradora de resíduos. Mediante esta colocação se faz necessário o emprego de materiais

alternativos que possam reduzir a extração de matéria-prima, como por exemplo, a utilização

da borracha proveniente do processo de recauchutagem de pneus. O presente trabalho tem

como objetivo avaliar a resistência à compressão axial do concreto produzido com este

resíduo. A partir de um traço de referência, a modificação do concreto ocorreu através da

substituição parcial de areia por borracha, em volume, nas porcentagens de 8%, 10% e 12%.

Os resultados obtidos indicaram redução da resistência à compressão para a ordem de

77,71%, 72,16% e 62,95%, respectivamente, quando comparados ao traço sem adição do

material; assim como, apresentaram maiores deformações. O concreto desenvolvido não é

recomendado para fins estruturais, sua indicação é para pisos destinados a tráfegos leves e

com baixas solicitações, como passeios, ciclovias, e praças públicas.

Palavras-chave: Concreto; Borracha; Resíduos de Pneus; Piso de Concreto;.

1. Introdução

De modo geral, o avanço do desenvolvimento da ciência solicitado pela demanda de novas

tecnologias provoca o aumento no consumo de bens. O crescimento econômico do país nos

últimos anos acelerou o mercado automotivo, trazendo consigo a preocupação quanto à

questão ambiental, pois além da contaminação do ar devido a emissão de gases tóxicos na

atmosfera, o aumento da frota nacional de veículos implica na poluição causada pelo descarte

de pneus após o termino de sua vida útil.

Em substituição das rodas de madeira e de ferro, o pneu foi introduzido no mercado para

oferecer maior segurança e conforto aos usuários, no entanto seu descarte durante muito

tempo foi ,e ainda é, realizado de forma inadequada na natureza.

Em vigor desde a sua publicação, a resolução nº 258 do Conselho Nacional do Meio

Ambiente – CONAMA, aprovada em 26 de agosto de 1999, impõe obrigações às empresas

fabricantes e importadoras de pneumáticos a coletar e dar destinação final, ambientalmente

adequada, aos pneus inservíveis existentes no território nacional. A resolução define pneu ou

pneumático inservível como “aquele que não mais se presta ao processo de reforma que

permita condição de rodagem adicional”, sendo este o resíduo carente de correta destinação.



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A resolução consente que os fabricantes e importadores possam efetuar a destinação final em

instalações próprias ou mediante a contratação de serviços especializados de terceiros, desde

que estes atendam ao disposto na legislação ambiental em vigor, inclusive no que se refere ao

licenciamento ambiental. A partir de sua publicação fica proibida a destinação inadequada,

tais como em aterros sanitários, mar, rios, lagos ou riachos, terrenos baldios ou alagadiços, e

queima a céu aberto. A resolução ainda ressalta que “os distribuidores, os revendedores, os

consertadores, e os consumidores finais de pneus” devem colaborar na adoção de

procedimentos, visando implementar a coleta de pneus inservíveis existentes no país.

O depósito de pneus a céu aberto é um problema grave e de saúde pública em países tropicais,

pois seu formato é propício ao acúmulo de água contribuindo para proliferação dos mosquitos

transmissores de doenças como dengue, zika, febre amarela e malária, entre outros. A queima

deste material libera óleo pirolítico contendo produtos tóxicos e materiais pesados, que em

contato com o ser humano causa a danos à saúde. Caso o composto químico atinja corpos

d’água ou lençóis freáticos a poluição hídrica chega a durar 100 anos. Lund (1993, apud

TRIGO et. al., 2008) não recomenda que os pneus sejam inteiramente depositados em aterros

sanitários, pois devido ao dificultoso processo de compactação, eles voltam à superfície,

provocando instabilidade do solo diminuindo a vida útil dos aterros.

De acordo com Fioriti (2007) a destinação correta de resíduos de pneus pode ocorrer das

seguintes maneiras: na queima, para fins de geração de energia, ou na fragmentação e

separação dos constituintes, para fins de reutilização. A queima já ocorre em algumas

indústrias (principalmente nas cimenteiras durante o processo de fabricação de clínquer), no

entanto, este processo requer cuidados especiais quanto aos equipamentos de controle de

emissão de gases poluentes.

Segundo Kamimura (2002), “a utilização de resíduos de pneus, como material de construção é

uma maneira de diversificar e aumentar a oferta de materiais, viabilizando eventualmente

reduções de preços que geram benefícios sociais”, e estudos comprovaram que sua aplicação

em concreto apresentaram melhoramentos como densidade reduzida, melhores propriedades

de drenagem, além de contribuir no isolamento termoacústico.

A indústria da construção civil consome entre 14% e 50% dos recursos naturais extraídos no

planeta (SJÖSTROM, 1996 apud JOHN, 2000, p.15), e de acordo com a diretoria do CBCS –

Conselho Brasileiro de Construção Sustentável, estima-se que de toda a extração realizada

apenas 20% a 50% da matéria-prima são aproveitadas; e devido ao elevado índice de

desperdício, esta atividade é considerada dentre todas a maior geradora de resíduos.

Material indispensável à humanidade, o concreto ocupa a segunda colocação entre os recursos

mais consumidos mundialmente, superado apenas pela água, conforme foi noticiado em 2009

pelo IBRACON – Instituto Brasileiro do Concreto na Revista Concreto & Construções. Este

elevado consumo se deve à algumas características peculiares do concreto, como

trabalhabilidade no estado fresco; e alta durabilidade, resistência à compressão e à abrasão no

estado sólido (ABCP, 2009).

A pesquisa realizada por Fioriti (et al. 2002) afirma que os blocos de concreto para

pavimentação intertravada demonstraram grande capacidade de absorção de energia

(tenacidade), ou seja, a adição dos resíduos fez com que as misturas de concreto



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apresentassem baixo módulo de elasticidade e, portanto, possuem maiores deformações antes

da ruptura.

Esta pesquisa teve como principal objetivo avaliar a resistência à compressão axial do

concreto modificado através da substituição parcial de areia por resíduos de pneus, e a partir

de então, realizar uma análise da viabilidade de se aplicar este produto na fabricação de pisos

de concreto destinados ao trafego leve com baixas solicitações mecânicas.

2. Fundamentação Teórica

2.1 O concreto

O concreto é constituído basicamente por cimento, água, agregados (miúdo e graúdo) e, caso

seja necessário pode-se adicionar, aditivos químicos; esta composição é denominada concreto

simples. A mistura torna-se uma pedra artificial de elevada resistência à compressão, e tem

como vantagem a possibilidade de assumir formas e volumes de acordo com a necessidade

pretendida.

O método de dosagem ABCP foi criado na década de 1980 pela própria Associação Brasileira

de Cimento Portland, através de uma adaptação do método American Concrete Institute (ACI)

para os agregados brasileiros, podendo ser aplicado em concretos moldados in loco que

apresentem consistência plástica à fluida. O método ABCP fornece uma primeira

aproximação da quantidade de materiais, sendo necessária a realização de ensaios

experimentais afim de se compraovar o traço, e caso seja necessário refinar o mesmo.

O processo de cura do concreto é definido por Petrucci (1998) como o conjunto de medidas a

fim de evitar a evaporação precoce da água necessária à hidratação do cimento. Segundo

Bauer (2005) a cura submersa é o método mais eficiente, pois não permite a saída de água de

emassamento, sendo este o mais recomendado nas concretagens de pisos e lajes, no entanto a

execução da cura nas obras se dá através do cobrimento da área por uma lâmina de água.

A cura do concreto é essencial para a ocorrência das reações químicas de hidratação dos

compostos na pasta de cimento, tais reações influenciam no ganho de resistência mecânica,

além de evitar a formação de fissuras na superfície do concreto provocadas pelos efeitos de

retração.

A resistência à compressão é a propriedade mais relevante do concreto, considerada como a

capacidade de resistir aos esforços sem se romper. Para Neville e Brooks (2013) tal

característica está relacionada com a qualidade do material, e diretamente ligada com a

estrutura da pasta de cimento.

A capacidade de resistir aos esforços de compressão é determinada por meio de ensaios

padronizados de curta duração (carregamento rápido), através do rompimento de corpos-de-

prova cilíndricos na idade padrão de 28 dias. O ensaio de compressão é normatizado pela

Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) Norma Brasileira (NBR) 5739/2007

(Concreto - Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndrico) e amparado pela NBR

5738/2015 (Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova).

A trabalhabilidade é definida por Mehta e Monteiro (2008) como a facilidade com que um

concreto pode ser manipulado sem segregação nociva; para Neville e Brooks (2013) o

concreto é considerado trabalhável quando pode ser adensado com facilidade. A



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trabalhabilidade é uma propriedade relacionada com diversos fatores como, por exemplo, as

dimensões dos agregados, teor de argamassa, relação água/cimento, entre outros. Não há

ensaios que determinem diretamente a trabalhabilidade, mas ela é correlatada com a

consistência pelo abatimento do tronco de cone, também conhecido como Slump test.

O procedimento para a realização do ensaio de determinação da consistência pelo abatimento

de tronco do cone é normatizada pela Norma Mercosul (NM) 67/1996 (Determinação da

consistência pelo abatimento de tronco de cone). Este método é aplicável aos concretos

plásticos e coesivos que apresentem assentamento igual ou superior a 10mm. O ensaio requer

a utilização dos aparelhos metálicos normatizados: haste de compactação de seção circular

com extremidades arredondadas, placa de base retangular ou quadrada plana, e tronco de cone

com altura de 300mm, e diâmetro da base superior e inferior de, respectivamente, 100mm e

200mm.

O procedimento consiste no preenchimento do molde em três camadas, cada uma com cerca

de um terço da altura do molde, compactando-as manualmente com 25 golpes, uniformemente

distribuídos em sua seção transversal. Finalizada a concretagem, deve-se alisar topo e

cuidadosamente retirar o molde metálico com movimento constante para cima, para evitar

torção lateral. A medição do abatimento é aferida pela diferença métrica, com aproximação de

5mm, entre a altura do molde e a altura do eixo do corpo-de-prova.

Figura 1: Medida do abatimento

Fonte: CMN (1998)

2.1.1 Cimento Portland

A ABCP define cimento como “um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou

ligantes que endurece sob a ação da água”. O cimento Portland é obtido pela fusão de rocha

calcária e argila, originando o clínquer; a adição de gesso e posteriormente de fíler, escória de

alto forno ou pozolana resulta, respectivamente, no CPII-F, CPII-E, e CPII-Z, encontrados nas

classes de resistência 25, 32 e 40.

2.1.2 Água

A relação entre o peso da água e do cimento num traço de concreto é denominado fator água

cimento (a/c). De acordo com Petrucci (1998), o volume a ser empregado na mistura deve ser

necessário para envolver os grãos, adotando o fator a/c menor possível dentro dos parâmetros

mínimos exigidos. Caso o fator a/c seja elevado ocorre migração de água para a superfície

(exsudação), gerando vazios no concreto. É importante que o líquido utilizado seja potável,



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livre de impurezas. A trabalhabilidade do concreto fresco também depende da relação entre o

peso de água e dos materiais sólidos, denominada relação água/sólidos.

2.1.3 Agregados

Os agregados podem ser classificados quanto à: granulometria (miúdos ou graúdos); origem,

(naturais ou artificiais); e quanto à massa unitária (leves, normais ou pesados). No concreto

convencional, geralmente, são utilizados: areia de rio (miúdo), proveniente de meio natural, e

pedra britada (graúda), derivada da fragmentação de rocha (artificial); devido à massa unitária

estar entre 1500kg/m³ e 1800kg/m³ ambos são considerados normais.

A NBR 7211/2009 (Agregado para concreto - Especificação) define agregado miúdo os grãos

que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75mm, como areias, siltes e argilas; e

determina agregado graúdo os grãos passantes pela peneira com abertura de malha 75mm e

retidos na peneira com abertura de malha de 4,75mm, como seixo rolado, pedra britada, argila

expandida entre outros.

2.2 O pneu

Em 1841 Charles Goodyear registrou o processo de vulcanização da borracha. Sua descoberta

ocorreu acidentalmente ao deixar cair enxofre em uma amostra de borracha que estava sendo

aquecida, e notou então que o material estava mais resistente e elástico. O primeiro pneu foi

patenteado pelo engenheiro escocês Robert William Thomsom em 1845, e começou a ser

utilizado em 1888 após a iniciativa de John Boyd Dunlop de aplicar tubos de borracha dentro

de um invólucro de lona com uma banda de borracha (RODRIGUES, 2010).

Desde a substituição das rodas de madeira, além de se tornar um material fundamental, o pneu

passou a ser objeto de estudo, e devido às inovações feitas na época em 1955 a câmara de ar

foi dispensada dando origem ao chamado pneumático.

O pneu é constituído por materiais poliméricos e aço, sendo o maior volume composto de

elastômeros. Estruturalmente, o pneu é formado de banda de rodagem, cinturão, carcaça,

flancos e talão, conforme ilustrado na figura 2.

Figura 2: Corte radial do pneu

Fonte: Mayer Filho (2006) apud Andrietta (2006)

A banda de rodagem é a região externa do pneu que entra em contato com a pista de

rolamento; seu objetivo é garantir aderência do veículo ao solo, estabilidade e segurança. A

tela, ou cinturão, é formada por fios de aço ou de náilon entrelaçados e sobrepostos entre a



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carcaça e a banda de rodagem. A carcaça possui a função de reter o ar sob pressão, suportando

o peso do veículo; é constituída por lonas de poliéster, náilon, ou aço. Flancos é a região

lateral do pneu que protege a carcaça; são constituídos de borracha de alta flexibilidade. O

talão é um anel de borracha que acopla o pneumático ao aro, impedindo o vazamento de ar; é

composto por arames unidos de alta resistência e recobertos de borracha.

2.2.1 A borracha

A borracha é obtida através da extração do látex, uma secreção vegetal da Hevea brasilienses

(seringueira). Considerada um elastômero em seu estado natural não apresenta boas

características quanto à utilização industrial.

Para se tornar pneu, a borracha sofre o processo de vulcanização, ocorrendo reações químicas

exotérmicas entre o elastômero natural, enxofre e aditivos químicos. Este processo permite a

transformação de um material termoplástico, sem propriedades mecânicas úteis, em um

material firme com resistência à ruptura, maior elasticidade e dureza. Algumas propriedades

da borracha, reunidas por Albuquerque (2009) são apresentadas na tabela 1.

Módulo de Elasticidade

A 100% de deformação 2 MPa



Resistência à tração 28MPa

Alongamento 590%

Resiliência A 23ºC 44%

A 75ºC 55%

Tabela 1. Propriedades nominais da borracha

Fonte: Adaptado de Albuquerque (2009)

Os resíduos de pneus podem ser obtidos através da fragmentação do pneu, ou pela

recauchutagem. Segundo Freitas (2007), após o pneu se tornar inservível inicia-se o processo

de recuperação, no qual a borracha vulcanizada é separa do náilon e aço e em seguida

triturada, originando lascas. Estas lascas são desvulcanizadas e refinadas em moinhos para

obter uma manta uniforme, e a partir dela originar os grânulos de borracha. Enquanto o

processo de recauchutagem, conforme figura 3, inicia com a inspeção do pneu para verificar

se há danos que possam ser reparados, caso isto ocorra ele não poderá ser reaproveitado; a

técnica chamada buffering consiste na raspagem da banda de rodagem e dos ombros

desgastados, etapa na qual originam-se os resíduos; em seguida a nova camada de borracha é

adicionada à superfície lisa, e por último, ocorre o aquecimento para garantir a aderência dos

materiais com temperatura entre 110ºC e 150ºC conforme o tipo de pneu.



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Figura 3: Processo de recauchutagem

Fonte: Pneu fácil (2014)

3. Materiais e Métodos

3.1 Caracterização dos materiais

A particularidade desta pesquisa ocorre através da aplicação dos agregados utilizados em

Sinop e região, uma vez que o cimento (conforme sua tipologia) é comercializado

nacionalmente com mesmo controle de qualidade. O cimento empregado foi o CP II-Z-32; os

materiais pozolânicos são rochas vulcânicas ou matéria orgânica fossilizadas na natureza. A

adição de pozolana ao cimento confere maior impermeabilidade aos concretos e argamassas.

A água potável utilizada no emassamento foi fornecida pelo Sistema Autônomo de Água e

Esgoto de Sinop (SAAES).

O agregado miúdo utilizado foi a areia lavada, de origem quartzosa, extraída do Rio Teles

Pires; os agregados graúdos empregados foram as britas 1 e 2, restritas ao intervalo

granulométrico entre 4,75mm e 25mm, oriundas da extração de jazidas no município de

Colíder. Os resíduos de pneus foram fornecidos pela empresa Recapadora Sinop, provenientes

do processo de recauchutagem dos pneus de caminhões. O material foi juntado e

disponibilizado em sacos plásticos. Além da borracha vulcanizada, a amostra continha

fragmentos de aço, que posteriormente foram separados.

Inicialmente os resíduos passaram pela peneira desmancha torrões para separar a fração mais

graúda; em seguida o ensaio de determinação da composição granulométrica ocorreu

conforme NM 248/2001 (Agregados – Determinação da composição granulométrica) foi

realizado com uma amostra de 200g de resíduos. Os equipamentos utilizados (agitador

mecânico, balança, peneiras, escovas e demais) pertencem ao laboratório de solos e concreto

da Unemat. A sequência de peneiras utilizadas foi a seguinte: nº4, 8, 10, 16, 30, 40, 50, 100 e

200. A curva granulométrica do resíduo está ilustrada na figura 4.



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Figura 4: Curva granulométrica dos resíduos de pneus

Fonte: Do Carmo (2015)

A fração utilizada no concreto foi a passante na peneira nº 4, tal escolha é justificada pela

substituição do agregado miúdo pelos resíduos, ou seja apenas os grãos e lascas menores que

4,75mm. A figura 5 compara a porção do resíduo retido com a passante na peneira #4,75mm.

Figura 5: Resíduos de borracha: à esquerda no retido na peneira #4,75mm, e à direita material passante

Fonte: Acevo pessoal (2018)

A determinação da massa específica absoluta e específica aparente foram determinadas

conforme a NM 52/2003 (Agregado míudo- Determinação da massa específica e masa

específica aparente), dos agregados a serem utilizados no concreto.

Os ensaios foram realizados no laboratório da Transterra sob orientação de um laboratorista;

durante a realização optou-se utilizar álcool ao invés de água, pois a densidade da borracha é

muito próxima a da água. Os resultados obtidos em laboratório foram reunidos com dados

analisados por Wolenski (2010), na tabela 2.

Material Diâmetro máximo

(mm) Módulo de Finura

Massa específica

absoluta (g/cm³)

Massa específica

aparente (g/cm³)

Areia 1,20 2,46 2,65 1,37

Brita 25 6,94 2,67 1,58

Resíduos 4,75 6,68 1,11 0,33

Tabela 2. Características físicas dos agregados

Fonte: Adaptado de Wolenski (2010)



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3.2 Dosagem

A dosagem do concreto determina as proporções em que serão empregados os materiais, de

modo a atender as seguintes especificações: plasticidade no estado fresco, e resistência

desejada no estado sólido.

O estudo de dosagem do concreto para o traço de referência (TR) (cuja resistência média à

compressão aos 28 dias é 20MPa) foi calculado pelo método da ABCP seguindo as

recomendações da NBR 12655/2015 (Concreto de cimento portland – Preparo, controle,

recebimento e aceitação - Procedimento), conforme a equação 1. A resistência de dosagem

deve atender às condições de variabilidade durante a construção, sendo esta variabilidade

medida pelo desvio-padrão (Sd).

Sdfckjfcmj *65,1+=

(Equação 1)

Onde: fcmj é a resistência média do concreto à compressão, prevista para a idade de j dias;

fckj é a resistência característica do concreto à compressão, aos j dias; e Sd é o desvio-padrão

da dosagem, valor fixo em função da condição de preparo do concreto, indicados na tabela 3.

Condição de preparo do concreto Desvio-padrão (MPa)

A 4,0

B 5,5

C 7,0

Tabela 3. Valores para Desvio-padrão

Fonte: ABNT (2015)

A NBR 12655/2015 define que a condição B pode ser aplicada às classes C10 a C20, onde o

cimento é medido em massa, a água de emassamento em volume mediante dispositivo

dosador e os agregados em massa combinada com volume. Para a realização deste estudo foi

adotado Sd=5,5MPa.

A relação a/c foi previamente definida através da curva de Abrams; partindo da resistência à

compressão desejada de fck28=20,0MPa, e condição de preparo do concreto “B”, obteve-se

por meio da Equação 1 fcm28= 29,0MPa; a curva de Abrams forneceu a/c= 0,53. Durante o

preparo do concreto foi realizada uma adição de água à mistura, corrigindo a relação a/c para

0,64.

A determinação do consumo dos materiais foi feita de acordo com as prescrições do método;

determinou-se inicialmente o consumo de água (Ca=240l/m³), em seguida o consumo de

cimento (Cc=370kg/m³), e por último os agregados, o consumo destes foram calculados em

função do módulo de finura, diâmetro máximo e das massas específicas e unitárias. As

características do traço de referência, designado pela sigla TR, encontram-se na tabela 4. Características do concreto sem adição de resíduos

fck28 (MPa) 20,00

fcm28 (MPa) 21,88

Fator água/cimento 0,64

Consumo de cimento (kg/m³) 377

Teor de argamassa (%) 73,00

Tabela 4. Características do traço de referência

Fonte: Acevo pessoal, 2018.



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Baseado em outras pesquisas realizadas acerca deste tema, definiu-se a substituição

volumétrica de areia por resíduos de pneus nos teores de 8%, 10% e 12%. Os traços em

volume e em massa são apresentados nas tabelas 5 e 6, respectivamente.

Traço Cimento Areia Brita 1 Brita 2 Resíduos de pneu a/c

TR 1 1,729 1,24 1,24 - 0,88

T8% 1 1,591 1,24 1,24 0,138 0,88

T10% 1 1,556 1,24 1,24 0,173 0,88

T12% 1 1,521 1,24 1,24 0,208 0,88

Tabela 5. Traços em volume (m³)


Traço Cimento Areia Brita 1 Brita 2 Resíduos de pneu a/c

TR 1 1,85 1,46 1,46 - 0,64

T8% 1 1,72 1,46 1,46 0,0322 0,64

T10% 1 1,68 1,46 1,46 0,0403 0,64

T12% 1 1,64 1,46 1,46 0,0481 0,64

Tabela 6. Traços em massa (kg)


A substituição em volume de areia pelo resíduo de pneus é justificada pela elevada diferença

entre suas massas específicas unitárias, a massa da areia é cerca de quatro vezes maior que o

resíduo. Caso a substituição ocorresse na massa o teor de argamassa seria alterado

significativamente.

O concreto produzido, nas dependências da Unemat, foi misturado em betoneira. Para cada

traço foram moldados dez corpos de prova cilíndricos de dimensões 100x200mm (diâmetro x

altura), dos quais cinco foram rompidos aos 7 dias de idade, e os outros cinco aos 28 dias.

O adensamento dos corpos ocorreu manualmente com 12 golpes distribuídos uniformemente

em sua seção transversal, em cada uma das duas camadas, conforme NBR 5738/2008. O

desmolde aconteceu 24 horas após a moldagem, sendo eles identificados de imediato com as

siglas T8%, T10% e T12%, seguidos de suas respectivas datas de rompimento, conforme

demonstrado na figura 6. Apesar da resistência à compressão ser conferida aos 28 dias, a

trabalhabilidade foi verificada em seu estado plástico por meio do slump test.



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Figura 6: Identificação dos corpos de prova: A) T8%; B) T10%; C) 12%


3.3 Cura

A cura submersa das amostras foi realizada com o acréscimo de cal hidratada, criando uma

solução rica em íons de cálcio que favoreceu a hidratação do cimento. A figura 7 ilustra a

câmara úmida contendo os corpos-de-prova.

Figura 7: Cura submersa dos corpos de prova


A resistência à compressão foi aferida por uma prensa hidráulica manual e digital (vide figura

8), no entanto a NBR 5739/2007 classifica esta máquina como classe 2 sendo permitido seu

uso apenas em centrais de concreto ou laboratórios instalados em obras; em laboratórios de

ensaios a norma admite classe equipamento de classe 1 ou melhor. Os ensaios foram

realizados no Laboratório de Solos e Concreto da Universidade do Estado de Mato Grosso

(UNEMAT) – campus Sinop.



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Figura 8: Prensa hidráulica manual digital

Fonte: Acervo pessoal (2018)

4. Análise dos Resultados

Neville e Brooks (2013) classificam o adensamento, de acordo com a figura 9, em três tipos:

abatimento verdadeiro, quando ele adensa em até 125mm mantendo a forma de cone;

cisalhado, quando uma das metades desliza num plano inclinado; e desmoronado, caso o

abatimento seja da ordem de 150 a 250mm.

Figura 9: Tipos de adensamento: verdadeiro, cisalhado e desmoronado

Fonte: Neville e Brooks (2013)

Em todos os traços ensaiados o adensamento do tronco de cone foi considerado desmoronado,

os valores estão reunidos na tabela 7; o traço T12%, mostrado na figura 10, apresentou o

menor abatimento entre eles, devido ao seu elevado teor de resíduos. Os concretos que

possuem abatimento elevado são considerados por Neville e Brooks (2013) misturas fluidas.

Traço Abatimento (mm)

TR 240

T8% 220

T10% 200

T12% 190

Tabela 7. Valores de abatimento de tronco de cone



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Figura 10: Abatimento de cone referente ao traço T12%


Os valores da resistência média à compressão obtidos, a partir do rompimento dos corpos-de-

prova aos 7 e 28 dias, estão apresentados na tabela 8.

Traços aos 7 dias aos 28 dias

TR 14,55 MPa 21,88 MPa

T8% 11,29 MPa 17,01 MPa

T10% 11,09 MPa 15,75 MPa

T12% 10,62 MPa 14,87 MPa Tabela 8. Resistência média à compressão axial


Na figura 11 foi realizada uma análise por regressão linear (pelo método dos mínimos

quadrados) dos dados ensaiados aos 28 dias, ela apresenta as quatro linhas de tendência

(lineares) com suas fórmulas e coeficientes de determinação (R²). Este coeficiente é

interpretado como a proporção de variação total da variável dependente “Resistência do

concreto modificado” que é explicada pela variação da variável independente “Resistência do

concreto puro”, ou seja, o caso T8% é interpretado como: 77,99% da variação da resistência

do concreto modificado é explicada pela variação do concreto puro.



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Figura 11: Análise por regressão linear das resistências obtidas aos 28 dias


Através da análise feita, obteve-se a relação entre a resistência do concreto modificado

(RCM) e a resistência do concreto puro (RCP), que indica o quão menor é a resistência média

dos concretos modificados comparados ao concreto puro.

A tabela 9 contém o resumo da análise: a relação entre as resistências, o coeficiente de

determinação e a situação, se é significativo ou não.

Traços RCM/RCP R² Análise de Regressão

TR 1 1 -

T8% 0,7771 0,7799 *

T10% 0,7216 0,4398 *

T12% 0,6795 0,8558 *

(*) Significativo ao nível de 5% de probabilidade.

Tabela 9. Teste de significância.

Fonte: Acervo pessoal, 2018.

A ruptura dos corpos-de-prova ocorreu na argamassa como esperado, pois nos concretos com

agregados tradicionais o valor do módulo de deformação da brita é maior que o da argamassa,

portanto, a ruptura do concreto ocorreu pelo colapso da argamassa e a separação entre as

fases, resultando em uma linha de fratura ao redor do agregado (considerado a fase mais

resistente do concreto) e argamassa foi tida como fator limitante do valor da resistência à

compressão do concreto (MEHTA e MONTEIRO, 2008). O corpo-de-prova rompido é

apresentado na figura 12, nela pode-se observar os grânulos de resíduos.



Julho/2019


Figura 12: Resíduos de pneus no corpo-de-prova rompido


A NBR 5739/2007 classifica em seu anexo A os tipos de ruptura, a figura 13 representa o

esquema da ruptura tipo F (fraturas no topo e na base) comparando com o corpo-de-prova.

Figura 13: Fraturas no topo e/ou na base (Tipos de ruptura de Corpo-de-prova)

Fonte: Compilado de ABNT (2007) e Acervo pessoal (2018)

Acidentalmente, em uma das dosagens, durante o processo de fabricação do concreto,

descartou-se uma porção do volume de água necessário e calculado para o traço T12%. Este

déficit de água só foi notado após a moldagem dos corpos-de-prova. A primeiro instante esta

dosagem seria desconsiderada, por não apresentar a mesma relação a/c, no entanto deu-se

continuidade ao ensaio de compressão.

Apesar de desconhecida a relação água cimento, os resultados obtidos por esta dosagem

equivocada, designada pela sigla TR12%*, mostraram-se satisfatórios comparados aos demais

traços, pois atingiram aproximadamente 90% da resistência do concreto sem adição de

resíduos. Os dez corpos-de-prova foram rompidos aos 28 dias, e o valor da resistência média

obtida consta na tabela 10. Traço Aos 28 dias (MPa)

TR12%* 20,22

Tabela 10. Resistência média à compressão




Julho/2019


4.1 Análise de viabilidade

Através da planilha de custo de composições sintético do Sistema Nacional de Pesquisas de

Custos e Índices da Construção Civil (SINAPI), referente ao mês de agosto/2018, e localidade

Cuiabá-MT, foi realizado o orçamento do concreto modificado desenvolvido na pesquisa.

A partir das composições: 94970 (Concreto fck = 20mpa, preparo mecânico com betoneira) e

94971 (Concreto fck = 25mpa, preparo mecânico com betoneira), foi realizada a redução do

volume de areia em cada traço, e portando o custo final foi reduzido proporcionalmente

conforme a substituição. A inserção do concreto de fck=25MPa justifica-se pela linha de

tendência do traço T8% (y = 0,7771x), onde caso fosse necessário concreto modificado da

ordem de 20MPa, a equação propõe que a substituição seja realizada no concreto sem adição

cuja resistência seja de 25MPa.

O valor do insumo 370 (Areia média) segundo a SINAPI é de R$62,75/m³, e os custos finais

estão reunidos na tabela 11. Foi atribuído valor nulo para o resíduo, pois o mesmo foi cedido

sem custo algum por uma reformadora de pneus.

Traços Concreto fck=20 MPa Concreto fck=25 MPa

TR R$ 307,58 R$ 324,74

T8% R$ 302,56 R$ 319,72

T10% R$ 301,31 R$ 318,47

T12% R$ 300,05 R$ 317,21

Tabela 11. Relação entre o custo/m³ e os traços


Conforme observado, a substituição parcial de areia por resíduos de pneu não agrega custo

adicional, desde que o material seja fornecido gratuitamente.

Considerando os deveres impostos pela resolução nº 258 do CONAMA, caso os responsáveis

a dar destinação ambientalmente correta contratarem os serviços especializados em

reciclagem, a fim de se obter os resíduos de pneus enquadrados na faixa granulométrica de

agregado miúdo (<4,75mm), e posteriormente disponibilizarem o material à sociedade, a

produção do concreto modificado será considerada viável para aplicações em pisos destinados

a tráfegos leves e com baixas solicitações, como passeios, ciclovias, e praças públicas

5. Conclusão

Conforme esperado, a inclusão de resíduos de pneus ao concreto conferiu aos compósitos

reduções da resistência à compressão. Esta diminuição está relacionada com as propriedades

mecânicas da borracha, e variam de acordo com seu formato, granulometria, e o teor

incorporado à mistura. De modo geral, a maior dificuldade entre a combinação de concreto e

borracha é devido a baixa aderência entre os materiais.

A baixa aderência entre a borracha e a matriz cimentícia é explicada pelo fato do pneu ser um

material de baixa hidrofilia, e, portanto, não é capaz de criar ligações com a pasta de cimento

fresca, o que resulta em uma interface do resíduo sem aderência à matriz. Deste modo, as

partículas atuam como vazios no concreto, o que justifica a diminuição da resistência à

compressão, pois o mesmo se torna mais poroso.



Julho/2019


A resistência à compressão também está associada ao baixo módulo de elasticidade

apresentado pela borracha, ou seja, o fato de haver maior concentração de tensões em volta

dos vazios contribui para reduzir esta importante propriedade.

Os valores de resistência à compressão obtidos a partir dos traços T8%, T10% e T12%

indicaram redução da ordem de 77,71%, 72,16% e 62,95%, respectivamente, quando

comparados ao traço sem adição do material; em valores numéricos o traço de referência

atingiu a média de 21,88MPa, enquanto os modificados obtiveram 17,01MPa, 15,75MPa e

14,87MPa.

A resistência mecânica de 15MPa, em termos de solicitações baixas, é suficiente para suportar

a sobrecarga que será exercida em calçadas e praças, por exemplo, de modo que os

parâmetros de resistência obtidos pelos traços T8% e T10% se mostram compatíveis para tais

aplicações em pavimentos destinados ao tráfego leve de pedestres e ciclistas.

A maior deformação observada nos corpos-de-prova rompidos pode ser explicada pelo modo

de inserção do resíduo na matriz cimentícia: através da substituição (parcial) da areia. Os

agregados, tanto a areia como a brita, são responsáveis por restringir a deformação, mas a

partir da adição de borracha, devido ao baixo módulo de elasticidade, esta restrição imposta

pelo agregado é reduzida, tonando a ruptura do concreto, anteriormente frágil, em dúctil.

O conceito de tenacidade é relacionado diretamente com a capacidade de absorção de energia

até o momento de ruptura. A adição de resíduos de pneu pode diminuir a fragilidade do

concreto, aumentando sua energia plástica, ou seja, elevando sua capacidade de absorver a

energia de ruptura através de uma maior deformação.

A perda de trabalhabilidade, para o traço T12% avaliada pelo slump test, é atribuída ao

aumento da fração de agregado de densidade muito baixa, ou seja, para concretos com

elevados teores de resíduos, haverá diminuição de trabalhabilidade e, consequentemente,

maiores dificuldades de concretagem. No entanto, a redução da trabalhabilidade pode ser

compensada utilizando aditivos plastificantes.

Como se sabe, a dosagem de um concreto é em função de inúmeras variáveis, desde o tipo de

cimento, dimensão e natureza dos agregados, e principalmente em função do fator

água/cimento. A partir do traço equivocado TR12%*, que continha menor relação

água/cimento, surge mais um parâmetro para ser avaliado, pois conforme observado o

concreto produzido apresentou apenas 10% de redução na resistência à compressão

comparando ao TR (sem adição de resíduos), ou seja, a diminuição da relação a/c se mostrou

benéfica em comparação aos outros traços onde não foram alterados os volumes de água.

Apesar do concreto desenvolvido apresentar redução na resistência à compressão, esta

diminuição é compensada pelo aumento de sua capacidade de deformação, de modo que

energia necessária para leva-lo à ruptura tornou-se maior, se comparado ao concreto

convencional; e este decréscimo na resistência à compressão ainda pode ser minimizado

conforme a relação água/cimento.

Mediante as colocações, a utilização de resíduos no concreto se mostra como uma boa

alternativa na redução do impacto ambiental causada pela extração de recursos naturais (como

rocha calcária, granito, gnaisse, areia, entre outros), devido à grande demanda desses insumos

na indústria da construção civil. Deste modo, o pneu pode deixar de ser um problema



Julho/2019


ambiental e de saúde pública, para se tornar uma fonte alternativa e sustentável se aplicado

como material de construção.

Referências

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Julho/2019


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