RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS … · objetivo desse trabalho foi estudar a...

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁPR

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

CAMPUS DE CURITIBA

GERÊNCIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

E DE MATERIAIS - PPGEM

RAIMUNDO NONATO BELO SOARES

RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS

RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA

A REGIÃO AMAZÔNICA -

APLICAÇÃO EM BLOCOS PARA ALVENARIA

MANAUS-AM

FEVEREIRO - 2010

RAIMUNDO NONATO BELO SOARES

RESÍDUO DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS

RECICLADO COMO ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA

A REGIÃO AMAZÔNICA -


Dissertação apresentada como requisito parcial

à obtenção do título de Mestre em Engenharia,

do Programa de Pós-Graduação em

Engenharia Mecânica e de Materiais, Área de

Concentração em Engenharia de Materiais, do

Departamento de Pesquisa e Pós-Graduação,

do Campus de Curitiba, da UTFPR.

Orientador: Prof. José Alberto Cerri, Dr.

Co-orientadora: Prof. Márcia S. de Araújo,

PhD

MANAUS-AM

FEVEREIRO - 2010

TERMO DE APROVAÇÃO

RAIMUNDO NONATO BELO SOARERESÍDUO DE

CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO E EPS RECICLADO COMO

ALTERNATIVA DE AGREGADOS PARA A REGIÃO

AMAZÔNICA –


Esta Dissertação foi julgada para a obtenção do título de mestre em engenharia,

área de concentração em engenharia de materiais, e aprovada em sua forma final

pelo Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais.

_________________________________

Profº. Giuseppe Pintaúde, Dr

Coordenador de PPGEM

Banca Examinadora

______________________________ ______________________________

Profº. José Alberto Cerri, Dr. Profª. Márcia Silva de Araújo, PhD

(UFTPR) (UFTPR)

____________________________________

Profº. Raimundo Pereira de Vasconcelos, Dr

(UFAM)

Manaus (AM), 17 de Fevereiro de 2010

iv

À minha filha Ana Carolina, razão maior

de minhas buscas e conquistas.

v

AGRADECIMENTOS

A Deus por tudo!

Aos meus pais “in memoriam” Gilberto Soares Pereira e Agostinha Belo Soares, meu

respeito, gratidão e amor!

A minha família pelo amor e apoio incondicional!

À CAPES e SUFRAMA por financiar o Programa MINTER/Manaus.

À FAPEAM pelo apoio a pesquisa e por financiar este trabalho.

Um especial agradecimento ao Professor Dr. José Alberto Cerri, meu orientador e a

Professora PhD Márcia Silva Araújo, minha co-orientadora, cujas contribuições com

empenho e dedicação foram determinantes para a realização e o êxito deste trabalho!

Aos meus colegas alunos do MINTER pelos exemplos pró-ativos, compartilhamento

de conhecimentos e incentivos no decorrer do curso!

À UTFPR e ao IFAM, em nome dos idealizadores e implementadores do

MINTER/Manaus.

À UTFPR, pela acolhida e disponibilidade da estrutura dos laboratórios.

Aos Coordenadores locais do MINTER, Professor Dr. Vicente e Professor Dr. Pinheiro,

e aos Coordenadores do Programa MINTER da UTFPR, Professor Dr. Paulo Beltrão e

Professor Dr. Giuseppe Pintaúde, por aceitar esse desafio, superando-o com dedicação,

competência e serenidade.

A todos os Professores do Programa MINTER/Manaus por contribuírem com seus

valorosos conhecimentos, pelo esforço pessoal dispensado e pela amizade.

Aos colegas de instituição Zezinho, Ana Maria, Marcela e Maíra pela colaboração e

amizade.

A Termotécnica da Amazônia S/A, na pessoa da Sra. Lucilene, responsável pelo

setor de reciclagem, pelo atendimento cordial e apoio a esse trabalho.

À TAM Tubos da Amazônia Ltda, na pessoa do Gerente de Produção Sr. Joaquim e

do Encarregado de Produção Sr. Antônio, pelo apoio irrestrito e colaboração para a

fabricação dos blocos objeto desse trabalho e concessão dos blocos que foram analisados

como referência.

À CPRM, na pessoa do Sr. César pela cessão do britador e Sr Vianei pelo seu trabalho.

vi

DEUS É TUDO!

vii

SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS

como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em

Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa

de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade

Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

RESUMO

No estado do Amazonas a questão do gerenciamento dos Resíduos de

Construção e Demolição (RCD) merece atenção e soluções que sejam sustentáveis

dos pontos de vista ambiental, econômico e social. O RCD gerado, bem como o

Poliestireno Expandido (EPS), ainda são descartados ou conduzidos às lixeiras com

os agravantes da inexistência de um projeto de gestão, visto haverem problemas

com inundações, poluição dos mananciais e, significativa ocupação nos lixões

controlados pelo poder público, dentre outros. Outro aspecto relevante refere-se ao

uso, pela construção civil, de agregados como o seixo rolado e granito, o primeiro

extraído de rios e transportado em balsas percorrendo distâncias superiores a 700

km e o segundo explorado a distâncias superiores a 150 km da cidade de Manaus,

causando alto impacto ambiental e elevado custo de logística. Neste contexto, o

objetivo desse trabalho foi estudar a viabilidade técnica da produção de concreto

alternativo utilizando RCD e EPSR(Poliestireno Expandido Reciclado) obtido após

processo de extrusão e moagem na forma de agregado graúdo ou miúdo. Os RCDs

(de concreto) selecionados em obras e britados, bem como, o EPSR foram

analisados granulometricamente com a finalidade de serem incorporados à

concretos aplicados a fabricação de blocos de alvenaria. Os blocos produzidos

foram analisados quanto a resistência mecânica e também quanto à absorção de

água. O EPSR possui baixa densidade e contribui para a obtenção de blocos mais

leves.

Palavras-chave: RCD, EPSR, Blocos de Concreto.

viii

SOARES, Raimundo Nonato Belo, Resíduo de Construção e Demolição e EPS

como Alternativa de Agregados para a Região Amazônica – Aplicação em

Blocos para Alvenaria, 2010, Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Programa

de Pós-graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais, Universidade

Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2010.

ABSTRACT

In the Amazon State, the issue of management concerning construction and

demolition waste (C&D) deserves attention and solutions that are sustainable from

environmental, economical and social standpoints. The RCD produced as well as the

expanded polystyrene (EPS), are still discharged in inappropriate places or taken to

the dumpsters with the worsening provided by the lack of a management project such

as: floods pollution of the water resources (rivers lakes and others) and significant

space occupation in the landfills controlled by the city council, among others. Another

aspect, related with the civil engineering sector, refers to the usage of components

like the pebbles and granite, the first one extracted from rivers and transported by

ferries within distances over 700 km and the second one explored within distances

over 150 km from Manaus City, causing high environmental impact and high logistics

cost. The goal of this research was to study the technical feasibility of producing

alternative concrete using RCD and post-consumpting EPS extruded and crushed to

transform it in aggregate. The RCDs (of concrete) selected in construction sites and

crushed, as well as the EPSR (expanded polystyrene recycled) were analyzed in its

granulometric distribution to be used as aggregate on the concrete composition

features to obtain wall blocks. The produced blocks were analyzed mechanically and

also regarding the water absorption level. The EPSR has low density and contributing

to the production of lighter blocks.

Keywords: C&D, EPS, Concrete Blocks.

ix

SUMÁRIO

RESUMO................................................................................................................... vii

ABSTRACT ...............................................................................................................viii

LISTA DE FIGURAS .................................................................................................. xi

LISTA DE TABELAS ................................................................................................. xii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ....................................................................xiii

LISTA DE SÍMBOLOS.............................................................................................. xiv

1 INTRODUÇÃO......................................................................................................1

1.1 Contextualização ..........................................................................................................................2

1.2 Objetivo Geral...............................................................................................................................7

1.2.1 Objetivos específicos............................................................................................................7

1.3 Motivação .....................................................................................................................................7

2 REVISÃO DA LITERATURA.................................................................................9

2.1 Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição ..................................................................9

2.2 Resíduo de Construção e Demolição (RCD) ...............................................................................9

2.3 Agregados de RCD para uso na Construção Civil.....................................................................10

2.3.1 Blocos de concreto produzidos com entulho .....................................................................11

2.3.2 As propriedades dos agregados reciclados de RCD .........................................................12

2.3.3 Blocos de concreto .............................................................................................................12

2.4 Concreto Leve ............................................................................................................................13

2.4.1 Aditivos ...............................................................................................................................13

2.4.2 Agregados utilizados em concreto leve..............................................................................14

2.4.3 Dosagem de concreto leve.................................................................................................14

2.4.4 Delineamento experimental de misturas............................................................................14

2.4.5 Cura....................................................................................................................................19

3 MÉTODOS E MATERIAIS..................................................................................21

3.1 Materiais .....................................................................................................................................21

3.2 Métodos......................................................................................................................................25

3.2.1 Caracterização granulométrica dos agregados .................................................................25

3.2.2 Módulo de finura do agregado natural e alternativo...........................................................25

3.2.3 Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia......................................................26

3.2.4 Massa unitária dos agregados natural e alternativos.........................................................26

3.2.5 Determinação da densidade aparente ...............................................................................27

3.2.6 Dosagem do concreto ........................................................................................................29

x

3.2.7 Concreto com ACR e EPSR...............................................................................................30

3.2.8 Cura das amostras .............................................................................................................32

3.2.9 Resistência mecânica à compressão dos CP obtidos em laboratório ...............................32

3.2.10 Absorção de água ..............................................................................................................33

3.3 Produção de Blocos em Lote-Piloto ...........................................................................................34

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES........................................................................35

4.1 Distribuição Granulométrica dos Agregados..............................................................................35

4.2 Módulo de Finura........................................................................................................................40

4.3 Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis na Areia...........................................................41

4.4 Massa Unitária dos Agregados Natural e Alternativos...............................................................41

4.5 Determinação da Densidade Aparente ......................................................................................43

4.6 Resistência Mecânica à Compressão (RMC) obtida em Laboratório ........................................46

4.7 Ensaio de Absorção de Água.....................................................................................................49

4.8 Produção de Blocos em Escala-Piloto .......................................................................................51

5 CONCLUSÃO.....................................................................................................54

6 REFERÊNCIAS ..................................................................................................56

xi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima..............................2

Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009).6

Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997. ................................16

Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte: Montgomery, 1997 ....................................................................................................17

Figura 3.1 - Agregados de RCD................................................................................22

Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento...............................................23

Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas:..................................................................................................................................29

Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência mecânica à compressão ...........................................................................................33

Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR ................................36

Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR ...................................................38

Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural .......................................39

Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino. ..........................................40

Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados.......................40

Figura 4.6 - Valores de densidade aparente utilizando EPSR, RCD e Areia natural.45

Figura 4.7 - Superfície de resposta para densidade aparente...................................45

Figura 4.8 - Gráfico de Pareto para densidade aparente ..........................................46

Figura 4.8 - Superfície de resposta para os valores de RMC....................................48

Figura 4.9 - Gráfico de Pareto indicando relevância dos componentes em RMC .....48

Figura 4.10 - Superfície de resposta para absorção de água....................................50

Figura 4.11 - Gráfico de Pareto para absorção de água ...........................................51

Figura 4.12 – Bloco confeccionado com mistura dos agregados: areia natural, RCD e EPSR. .......................................................................................................................53

xii

LISTA DE TABELAS

Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento ......................................................24

Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento ........................................................24

Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente .....28

Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes............................................................30

Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório..........31

Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados...................................31

Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g) ..................36

Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g) .........................37

Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g)..................................38

Tabela 4.5 – Valores do módulo de finura dos agregados utilizados ........................41

Tabela 4.6 - Massa aparente da areia.......................................................................42

Tabela 4.7 - Massa aparente do ACR.......................................................................42

Tabela 4.8 - Massa aparente do EPSR.....................................................................42

Tabela 4.9 - Massa aparente do seixo fino ...............................................................43

Tabela 4.10 - Valores de densidade aparente da mistura.........................................44

Tabela 4.11 - Resultado de resistência a compressão, média e desvio padrão.......47

Tabela 4.12 - Resultado da absorção de água..........................................................49

Tabela 4.13 - Resultados comparativos de RMC entre a composição 4 e a referência 52

Tabela 4.14 - Resultados comparativos de AA entre a composição 4 ......................52

xiii

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas

ABRAPEX - Associação Brasileira do Poliestireno Expandido

CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente

CPRM - Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais

EPSR - Poliestireno Expandido Reciclado

EPS - Poliestireno Expandido

EB - Ensaio Brasileiro

IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística

NBR - Normas Brasileiras

PS - Poliestireno

RCD - Resíduos de Construção e Demolição

RMC - Resistência Mecânica à Compressão

AA - Absorção de Água

ACR - Agregado de Concreto Reciclado

xiv

LISTA DE SÍMBOLOS

km - Unidade de comprimento (quilômetro)

m³ - Unidade de volume (metro cúbico)

° C - Unidade de temperatura (graus Celsius)

km² - Unidade de área (quilômetro quadrado)

Cm - Unidade de comprimento (centímetro)

kg/m³ - Medida de densidade (quilograma por metro cúbico)

% - Porcentagem

∑ - Somatório

≠ - Diferente

≥ - Maior ou igual

≤ - Menor ou igual

MPa - Unidade de carga ( Megapascal)

G - Unidade de Medida de Massa (grama)

Mf - Materiais friáveis

µU - Massa unitária

mL - Unidade de capacidade (mililitro)

Mm - Unidade de medida (milímetro)

g/cm³ - Unidade de densidade (grama por centímetro cúbico)

Capítulo 1 Introdução

1

1 INTRODUÇÃO

Essa dissertação está estruturada em cinco capítulos. Inicialmente, o

capítulo 1 contextualiza os problemas causados por resíduos urbanos como o

entulho da construção civil e o Polietileno Expandido (EPS), popularmente

conhecido como isopor, os quais constituem um sério problema econômico e

ambiental da região amazônica. Além disso, a exploração do seixo rolado dos

leitos dos rios e transporte em balsas com distâncias superiores a 700 km, bem

como, o transporte rodoviário de agregados graníticos em distâncias superiores

a 150 km de Manaus, apresentam alto impacto ambiental.

No capítulo 1 também é apresentado o objetivo e a justificativa do trabalho.

No capítulo 2 é apresentada uma a revisão da bibliografia, que aborda desde a

problemática dos resíduos de construção e demolição, passando pela produção

de agregados a partir do RCD, inclusive as normatizações pertinentes e, por

último, a apresentação das características do concreto leve, dos tipos de

agregados utilizados e ainda o processo para obtenção de produtos à base de

concreto leve.

No capítulo 3 são apresentados os métodos da pesquisa para execução da

dissertação, desde a produção e caracterização dos agregados, a obtenção e

caracterização dos corpos-de-prova em laboratório e, a produção e

caracterização de blocos para alvenaria em escala-piloto.

No capítulo 4 os resultados são analisados e discutidos por tipo de ensaios

e, finalmente, são correlacionados os resultados entre si para apresentar uma

discussão geral sobre o projeto.

O capítulo 5 destaca as principais conclusões da dissertação e faz

recomendações para trabalhos futuros.


2

1.1 Contextualização

Manaus, capital do Estado do Amazonas (figura 1.1), com aproximadamente

2.000.000 de habitantes, localizada à margem esquerda da foz do Rio Negro e na

confluência com o Rio Solimões, cujo encontro dos dois rios forma o Rio

Amazonas. Trata-se de uma cidade entrecortada por quatro igarapés principais e

seus afluentes, dois localizados no interior da área urbana, formados pelas bacias

do Igarapé dos Educandos e do Igarapé do São Raimundo, e dois localizados nos

extremos periféricos denominados bacia do Igarapé do Tarumã, a montante da

cidade e bacia do Igarapé do Puraquequara a jusante da cidade de Manaus.

Figura 1.1 - Mapa do Amazonas – Localização da Matéria-Prima

As principais jazidas de rocha do tipo arenito e de extração de areia

localizam-se na região do entorno da cidade nas áreas de abrangência das bacias

hidrográficas dos igarapés.


3

Até meados da década de 80 a exploração desordenada de pedreiras e

areais, comprometeu de maneira irreversível parte dos mananciais, seja com a

destruição das matas ciliares, com a extração de rochas afloradas as margens e

nascentes dos igarapés, seja com o assoreamento dos leitos dos igarapés devido

ao carreamento dos materiais sólidos provenientes das áreas de clareiras das

estradas vicinais e de extração de areia quando na ocorrência de chuvas de alta

intensidade, comuns na região.

As restrições impostas pelos órgãos ambientais, estadual e municipal,

praticamente inviabilizaram a extração de arenito na região de Manaus e

regulamentou a extração de areia.

Tais medidas, além da baixa qualidade do agregado de arenito, por tratar-se

de uma rocha em formação, provocaram a intensificação da extração de seixo

rolado dos leitos dos rios, com ênfase para o Rio Novo Aripuanã, e a sua

utilização como agregadograúdo.

O transporte realizado por balsas, nesse rio, ocorre num período de 10 dias

(ida/volta), já no Rio Japurá, afluente do Rio Solimões, o transporte em balsa em

um período de 16 dias (ida/volta). O transporte através de balsas fica restrito ou

comprometido no período de vazante máxima dos rios, fato este que ocorre no

período de outubro a dezembro. Nesse período há riscos a navegabilidade e

influência diretamente no abastecimento de seixo rolado para a Praça de Manaus,

cujo volume aproximado atualmente é de 70.000 m³/mês, (informação dos

fornecedores de seixo em portos de Manaus).

Outra região de extração de seixo e areia localiza-se no município de Novo

Ayrão no médio Rio Negro, mas trata-se de seixo com faixa granulametrica

tendendo a um agregado miúdo, equivalente ao pedrisco, cujo volume

desembarcado em Manaus é da ordem de 10.000 m³/mês.

A necessidade de utilizar agregado de melhor qualidade, com resistência e

classificação granulométrica normatizada, estimulou a exploração de jazidas de

granito no município de Presidente Figueiredo, localizado à BR 174 à 150 km de

Manaus, e no município de Barcelos, na região denominada Moura à 255 km de

Manaus, utilizando transporte em balsas com período aproximado de 4 dias (ida e

volta).


4

Todo processo de extração mineral gera um passivo ambiental com um

agravante devido às grandes distâncias e os meios de transportes utilizados à

base de óleo diesel. Essa logística influencia de forma determinante a

disponibilidade de seixo rolado e brita, bem como, no preço dessas matérias-

primas no mercado consumidor de Manaus, sendo comercializados atualmente a

R$ 120,00/m³ do seixo e R$ 170,00/m³ da brita.

No Amazonas, a extração de seixo rolado por dragagem causa

revolvimento e turbilhonamento das margens e do fundo dos cursos d’água,

desmatamento das margens para possibilitar o acesso de equipamentos e

pessoal e, deposição de estéreis e rejeitos, afetando o ecossistema. Em muitos

casos, o aumento no número de dragas e balsas trafegando pelos rios eleva a

riscos de acidentes com as embarcações regionais que transportam cargas e

passageiros, RIBAS (2008).

Manaus é uma cidade em constante transformação com obras de infra-

estrutura, empreendimentos comerciais e construções de moradias. Essas

atividades contribuíram para um aumento significativo do consumo dos materiais

básicos como o agregado graúdo e o miúdo, bem como, para o aumento da

geração de resíduos, proveniente principalmente, das demolições de edificações

e de obras viárias, além do desperdício na indústria da construção civil.

Dentre os tipos de resíduos estão: alvenarias; estruturas de concreto;

revestimentos cerâmicos; estruturas de pedra em bloco; argamassas; meio-fio;

sarjeta; tubos de concreto; e caixas confeccionadas com bloco de concreto,

calçadas e outros. Todos classificados como RCD Classe A. Os resíduos Classe

A são aqueles reutilizáveis ou recicláveis como agregados compostos por

diversos materiais de origem mineral (CONAMA, 2002).

O descarte desse tipo de resíduo, devido a não observância das leis por

parte da sociedade e a ausência do poder público municipal como agente gestor e

fiscalizador do cumprimento das leis ocorrem de maneiras variadas como: lixões

viciados; margens de igarapés; em ruas, aterro de valas e; no aterro sanitário de

Manaus, onde é utilizado para melhoria dos acessos e para cobertura de lixo.

A reciclagem artesanal dos RCDs é praticada em larga escala para o

aproveitamento em edificações nas regiões urbanas, principalmente nas


5

localidades que não dispõe de agregado graúdo como na cidade de Tabatinga,

localizada no extremo norte do Amazonas. Naquela localidade, a população de

baixo poder aquisitivo, devido ao alto preço do agregado graúdo (seixo), brita

manualmente o tijolo cerâmico e prepara de forma empírica, concreto simples

para pisos e até elementos estruturais como pilares e vigas de amarração de

alvenaria em construções de pavimento térreo.

No Brasil, são vários os trabalhos de pesquisas tecnológicas sobre a

temática da utilização sustentável de RCD e comprovam de forma inequívoca a

viabilidade técnica e econômica da utilização sustentável de RCD, EPS e outros

produtos alternativos como agregados para produtos como: pavimentação;

argamassa; concreto; concreto leve e artefatos de concreto.

Em diversas cidades no Brasil, tais como, Londrina, São Paulo, Ribeirão

Preto, Belo Horizonte, Ponta Grossa, etc., existem várias usinas que executam a

britagem de RCD(Figura 1.2).

Outro resíduo que desafia os gestores nas grandes cidades é o de EPS

(isopor) proveniente, principalmente, de embalagens do comércio de eletro-

eletrônicos, da indústria da construção civil e recipiente térmicos. O EPS é um

material de baixa densidade, que apesar de não ser tóxico, contribui para a

poluição ambiental (poluição visual) dos igarapés e rios e, quando conduzido aos

lixões, ocupa espaço significativo.

A indústria Termotécnica da Amazônia Ltda, fabricante de produtos para

embalagens em EPS, com a finalidade de atender as indústrias do Pólo Industrial

de Manaus (PIM), implantou um programa denominado logística reversa, com o

objetivo de reciclar o EPS, pós-uso, recebidos de seus clientes.

O programa consiste em reciclar os materiais recolhidos em cinco pontos de

coleta (shopping e lojas de eletro-eletrônicos), que após serem transportados até

a indústria são triturados, sendo em seguida aquecidos a uma temperatura de

140º C. Neste processo o EPS sofre uma redução de volume e transforma-se

numa pedra rígida (EPSR) e posteriormente é triturado e embalado na forma de

pedrisco.


6

Figura 1.2 - Usina de Reciclagem de RCD em Ponta Grossa/PR – Ponta Grossa Ambiental, com capacidade aproximada de beneficiar 6 ton/h (Foto do Autor, 2009).

A Resolução do CONAMA n° 307, de 5 de julho de 2002, preconiza sobre as

ações previstas dos vários atores envolvidos, ou seja, os geradores, coletores,

transportadores e gestores de RCD proveniente da indústria da construção civil,

com objetivo de implementar uma gestão com diretrizes, critérios e

procedimentos, visando minimizar os impactos ambientais e possibilitam uma

utilização racional sustentável para os resíduos. Sobretudo, possibilitaria a

inclusão de cooperativas, associações de catadores e indústrias recicladoras de

RCD, com a oferta de emprego e renda, contribuindo para o aproveitamento

possível da demanda gerada dos RCD e outros resíduos recicláveis.

Segundo MEADOWS et al. (1992) e MILANEZ (2001) apud TESSARI

(2006), para alcançar um estágio de sustentabilidade é fundamental uma

mudança de postura por parte da sociedade com ênfase para os atores

envolvidos na cadeia produtiva da construção civil, com a adoção de ações

efetivas que possibilitem a eles aprender a avaliar seu bem-estar e as condições

ambientais, implementar medidas corretivas a curto prazo com o objetivo de

reduzir os danos ambientais e também, o uso dos recursos naturais não

renováveis, priorizando a eficiência e a reciclagem.


7

1.2 Objetivo Geral

O objetivo geral desse trabalho é avaliar a viabilidade tecnológica da

obtenção de blocos de concreto para alvenaria de vedação utilizando agregados

alternativos a base de resíduos de construção e demolição em conjunto com

EPSR descartados na cidade de Manaus.

1.2.1 Objetivos específicos

Verificar a possibilidade de moldar a mistura para fabricação de blocos de

vedação, composta de areia natural, ACR e EPS reciclado, em equipamento de

vibro-prensagem.

Verificar a Resistência Mecânica a Compressão e Absorção de Água do

bloco segundo a NBR 6136/2007.

1.3 Motivação

O Estado do Amazonas, devido a sua vasta área, com cerca de

1.577.820,20 km², dispõe de muitas riquezas naturais. Dentre os minerais

disponíveis estão às jazidas de rocha de granito, seixo rolado nos leitos dos rios e

jazidas de areia sob florestas, margens e leitos de rios, materiais indispensáveis

na indústria da construção civil. Embora hoje se encontrem em abundância na

natureza, apresentam como fatores limitantes para exploração o alto custo

ambiental e de logística até a cidade de Manaus, que é o principal centro

consumidor.

Todo esse cenário, associado à elevada demanda da construção civil, induz

a continuidade da exploração de seixo rolado nos leitos dos rios, o que por sua

vez acarreta um elevado impacto ambiental.

A utilização racional do RCD e EPSR como agregados para a produção de

blocos de concreto com menor densidade, busca viabilizar o uso sustentável

deste material, por meio de uma proposta tecnológica que, sobretudo, desperte a


8

responsabilidade ambiental e social para essa questão e possibilite um destino

adequado para esses resíduos, dentre os quais podemos citar:

• construção de moradias a baixo custo;

• oferecer um produto alternativo para alvenarias de vedação à indústria da

construção civil no Amazonas, com qualidade e que contribua para

minimizar a extração de matérias-primas naturais;

• reduzir o impacto ambiental decorrente da exploração de agregados

naturais, seja devido à extração nos rios ou transporte rodoviário até os

grandes centros consumidores;

• contribuir para nortear políticas públicas de gestão de RCD e EPSR na

cidade de Manaus.

Capitulo2 Resumo da Literatura

9

2 REVISÃO DA LITERATURA

Neste capítulo são abordados aspectos relevantes de pesquisas desenvolvidas

sobre RCD e EPS, as respectivas características específicas e utilização na indústria

da construção civil.

2.1 Histórico da Reciclagem de Resíduos de Demolição

A reciclagem de resíduos de demolição para reaproveitamento na construção

civil teve sua origem na Europa após a II Guerra Mundial, com o objetivo de remover

ruínas devido a destruição de edifícios e a necessidade de reconstruir as cidades,

ANGULO (1998). Atualmente é amplamente empregada com destaque para Holanda

com cerca de 90% de aproveitamento do entulho (JOHN, 2000).

A reciclagem de RCD no Brasil é uma oportunidade sustentável que se

encontra num estágio de sensibilização e implantação com relativos avanços.

Segundo JOHN (2000), trabalhos desenvolvidos por grupos de pesquisadores

em universidades no Brasil, abordam estudos consistentes sobre aspectos de

geração, manipulação, coleta, transporte e gestão de RCD, bem como tecnologias

para a reciclagem. Ressalta ainda que a reciclagem de RCD é viável do ponto de

vista técnico e ambiental.

Diversos municípios brasileiros já operam, com sucesso, centrais de

reciclagem de resíduo de construção e demolição, produzindo agregados utilizados

predominantemente como sub-base de pavimentação (JOHN, 2000).

2.2 Resíduo de Construção e Demolição (RCD)

O “entulho”, nome usual do Resíduo de Construção e Demolição (RCD) é

composto por materiais provenientes de demolições, sobras de obras e solos

provenientes de escavações na indústria da construção civil. Portanto, é geralmente

inerte, com possibilidade de reutilização total, contudo, pode ocorrer contaminação

devido à ação de produtos tóxicos como sobras de tintas, solventes, pedaços de

placas de amianto e metais diversos (D’ALMEIDA e VILHENA, 2000) apud RIBAS,

(2008).


10

A Resolução no 307/2002 do CONAMA classifica os RCD quanto ao seu

potencial de reciclagem em quatro classes:

• compostos por materiais de origem mineral, tais como: blocos de Classe

A: são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados concreto,

argamassas, produtos cerâmicos, rochas e solos entre outros;

• classe B: são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como

plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros;

• classe C: são os resíduos para os quais ainda não foram desenvolvidas

tecnologias ou aplicações economicamente viáveis, que permitam a sua

reciclagem/ recuperação, a exemplo dos produtos oriundos do gesso;

• classe D: são os resíduos perigosos, oriundos do processo da

construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros, ou aqueles

contaminados, oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas

radiológicas, instalações industriais e outros;

Segundo ANGULO (2005), os fatores relacionados à geração também

influenciam a composição do RCD, e a sua fração mineral é composta de uma

mistura de componentes construtivos como concretos, argamassas, cerâmicas,

rochas naturais, solos, entre outros, dependente da origem.

2.3 Agregados de RCD para uso na Construção Civil

Segundo FONSECA (2002), surgiu no mercado novos materiais com a função

de serem usados como agregados, a argila expandida e o EPS em flocos são

exemplos para produção de concretos e argamassas com menor densidade.

O agregado para material de construção pode ser definido como sendo um

sólido, não totalmente inerte, porém coesivo em contato com a massa de cimento,

cujas propriedades físicas, térmicas e químicas influenciam no desempenho

mecânico do concreto, NEVILLE (1997) apud FONSECA (2002).

O processo de reciclagem é o resultado de uma série de atividades

desenvolvidas na construção civil, no qual os materiais se tornam resíduo, então,


11

são coletados, separados e processados para serem usados como matéria-prima na

manufatura de bens, feitos anteriormente apenas com matéria-prima virgem

(JARDIM (1995) apud SOUZA (2001)). Com relação à reciclagem do entulho, tal

processo pode ser entendido como um conjunto de operações de processamento

que incluem: seleção, britagem ou moagem, peneiramento, dentre outros, que

permitam obter um material cuja granulometria esteja dentro de limites específicos

que possibilitem seu uso como agregado em argamassa, concreto ou atividade

correlata, LEVY (1997).

2.3.1 Blocos de concreto produzidos com entulho

DE PAUW (1980) apud SOUSA (2001), avaliou a substituição de agregados

naturais, convencionalmente utilizados na produção dos blocos de concreto, por

agregados reciclados de entulho e para todas as composições foi mantida certa

percentagem de areia natural. A quantidade de água utilizada na mistura foi definida

visualmente, pela mão-de-obra local, em função da facilidade de moldagem dos

blocos. Os blocos produzidos foram ensaiados apenas com relação a resistência

mecânica à compressão aos 28 dias. Em relação à composição de referência,

observa-se que na média os resultados obtidos são satisfatórios. Para as

composições com certa percentagem de agregados reciclados, na faixa entre 0 e

25mm, verifica-se uma queda na resistência. Ao contrário, nas composições nas

quais se utiliza agregados reciclados nas faixas entre 3 e 12 mm, verifica-se certo

aumento da resistência para as percentagens mais elevadas, SOUZA (2001).

No caso do concreto seu uso como agregado reciclado oferece o máximo nível

de reutilização e constitui a forma mais fácil de atingir o fechamento do ciclo de vida

desse material, CARNEIRO (2005).

A atual tecnologia empregada nas centrais de reciclagem de RCD brasileiras

não permite que grande parte dos agregados de RCD reciclados seja empregada

em concretos, conforme especificações internacionais. Os principais impedimentos

para o uso destes agregados são os teores de argamassa, de contaminantes, de

materiais pulverulentos e valores de absorção de água e de massa específica,

ANGULO et al (2002).


12

2.3.2 As propriedades dos agregados reciclados de RCD

SAKAI et al (1996), CABRAL (2007) apud ANGULO (2005), ressaltam a

importância de conhecer a origem do RCD e suas características, composição e

volume, antes de decidir pelo reaproveitamento. Trata-se de um material

heterogêneo, pois os fatores de geração também influenciam a composição do RCD,

cuja fração mineral é composta de uma mistura de componentes construtivos como

concretos, argamassas, cerâmicas, rochas naturais, entre outros.

As características físicas dos agregados, como densidade, resistência

mecânica, volume, formato geométrico, tamanho e distribuição de poros, segundo

MEHTA (1994), são as principais responsáveis pelas propriedades físicas no estado

endurecido do concreto, como massa unitária e específica, módulo de elasticidade, e

resistência à tração e compressão. Portanto, é recomendável que a utilização destes

agregados sem o conhecimento prévio de suas características, seja destinada a

confecção de elementos de concreto sem função estrutural, como, por exemplo:

blocos de concreto de vedação, obras de pavimentação, guias e sarjetas,

regularização e cascalhamento de ruas de terra, obras de drenagem, execução de

contra pisos, calçadas, entre outros (FONSECA 2002).

2.3.3 Blocos de concreto

Ao estudar a substituição de agregados naturais por reciclados, na produção

de blocos de vedação (39x19x19) cm, com traço padrão de 1:8, DE PAUW (1982)

verificou que os agregados de fração 3-12 mm apresentaram melhor desempenho,

FONSECA (2002).

DE PAUW (1982) apud FONSECA (2002), estudou a substituição de

agregados naturais por RCD, na produção de blocos de vedação, com traço padrão

de 1:8, porém sempre mantendo certa quantidade de agregado miúdo natural.

PIMIENTA e DELMOTTE (1998) , também produziram blocos vazados de

concreto com agregados naturais e de RCD. Com dimensão de (50x20x20) cm

(comprimento, espessura, altura) e paredes de (100x20x100) cm, constatando bom


13

comportamento estrutural, resistência média à compressão inferior à série com

fração 0-2,5mm.

KRÜGER (2003) analisou a influência da temperatura em edificação construída

com o acoplamento de garrafas PET em blocos de concreto leve de EPS como

agregado.

BEZERRA (2003), analisou os blocos de concreto com EPS como agregado e

concluiu que a resistência mecânica obtida atende às normas NBR 6461/NBR 7171,

podendo ser usado como alvenaria de vedação, possibilitando redução da

transferência de calor entre o meio externo e o interno do ambiente, quando

comparado a blocos de cimento e tijolo de oitos furos, proporcionando maior conforto

termo-acústico.

2.4 Concreto Leve

O concreto leve é um produto de baixa densidade, possui massa específica

variando de 500 kg/m³ a 1800 kg/m³ e pode ser fabricado com argila expandida,

poliestireno expandido (pérolas de isopor) ou aditivos incorporadores de ar. É

utilizado para "enchimentos", isolamento térmico, divisórias ou em locais onde se

deseja reduzir o peso próprio da estrutura.

Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de

acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno,

cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as

especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982; SOUZA,

2001).

2.4.1 Aditivos

Os aditivos fluidificantes ou plastificantes têm como função reduzir a

quantidade de água de amassamento do concreto para uma dada trabalhabilidade.

Como resultado, tem-se uma redução no consumo de cimento do concreto na qual a

relação água/cimento é constante (MEDEIROS 1993 apud SOUZA 2001).


14

2.4.2 Agregados utilizados em concreto leve

Os agregados utilizados em concreto leve podem ser areia e pedra britada, de

acordo com a NBR 7211 / 1983, ou agregados leves como escória de alto forno,

cinzas volantes, argila expandida ou outros agregados, que satisfaçam as

especificações próprias a cada um desses materiais (NBR 7173 / 1982 SOUZA

2001).

ÂNGULO (2000) e BEZERRA (2003) apud LIMA (2005), após análise

experimental de desempenho, constataram a viabilidade de paredes construídas

com blocos de concreto leve utilizando EPS como agregado, tomando como

referência blocos de concreto comum, quanto aos aspectos de resistência mecânica

e desempenho térmico.

2.4.3 Dosagem de concreto leve

O objetivo mais amplo da dosagem do concreto para blocos é a escolha do

traço de concreto que, com o equipamento e o processo de produção empregado,

resulte na confecção de blocos cujas propriedades no estado endurecido satisfaçam

às exigências de uso predeterminadas, com um custo mínimo (TANGO (1984) apud

SOUZA (2001)).

Na cidade de Manaus o concreto leve fornecido pelas usinas de concreto é do

tipo celular, composto de cimento (CP II-Z-32), areia ou pedrisco, fibra de nylon,

aditivo incorporador de ar (Fongraco) e água, cuja densidade é de aproximadamente

1.300 kg/m³.

2.4.4 Delineamento experimental de misturas

Em todas as áreas do conhecimento a estatística é fundamental para

caracterizar cenários, buscando na captação, distribuição, análise e a utilização de

dados, informações para tomada de decisão, que em atividades correntes serve de

suporte no controle de processos e produtos, e embasa o sistema planejamento na

programação de ações futuras.


15

O planejamento experimental para misturas foi utilizado para a obtenção da

melhor dosagem, pois se trata de uma ferramenta largamente utilizada em

pesquisas acadêmicas e até nas indústrias, principalmente quando envolve diversos

componentes na composição da mistura, cujas proporções interferem nas

propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento

experimental, o somatório de todas as proporções dos componentes tem como

resultado 100%, e atende a Equação (1) para q componentes, no qual xi representa

a proporção do i-ésimo componente da mistura, (KHURI e CORNELL, 1996):

1,...,21

1

=++=∑=

n

q

i

i xxxx equação (1).

Logo, para misturas com três componentes, a Equação (1) corresponde a

x1+x2+x3 = 1. Essa equação equivale geometricamente, ao espaço experimental de

um triângulo eqüilátero inscrito no cubo, Figura 2.1(a). As diferentes composições

possíveis são representadas pelos pontos pertencentes ao triângulo. Os vértices

correspondem aos componentes puros e os lados às misturas binárias, enquanto os

pontos situados no interior do triângulo representam as possíveis misturas de três

componentes. A variação de uma dada propriedade com a composição da mistura

pode ser representada por uma superfície de resposta desenhada acima do

triângulo, como se mostra na Figura 2.1(b). Representando essa superfície por suas

curvas de nível seria obtido o diagrama triangular da Figura 2.1(c).

Fazendo-se uma distribuição uniformemente espaçada de pontos

experimentais no espaço de fator disponível, tem-se como resultado planejamentos

em rede simplex (Gomes, 2004 e Campos, 2006). Sendo assim, se o número de

componentes na mistura é n, o espaço de fator disponível torna-se uma figura

simples com (n - 1) dimensões (por exemplo, um triângulo para n = 3, um tetraedro

para n = 4) (Montgomery, 1997).


16

Figura 2.1 - Modelagem de misturas de três componentes, em que: (a) espaço experimental para processos com três variáveis independentes, (b) superfície de

resposta para todas as possíveis mistura dos componentes 1,2 e 3 e, (c) curvas de nível dessa superfície de resposta. Fonte: Montgomery, 1997.

Segundo Gomes (2004) e Campos (2006), um planejamento simplex {q, m}

para q componentes (no qual m é o grau do modelo) consiste de pontos que são

definidos pelo conjunto de coordenadas, no qual as proporções de cada componente

são tomadas a m+1 valores igualmente espaçados de 0 a 1, e todas as

combinações possíveis (misturas) são formadas usando as proporções dos

componentes da Equação (2).

1,...,2

,1

,0mm

xi = equação

(2).

Para um sistema com q = 3 componentes, o fator de espaço disponível é um

triângulo eqüilátero e as proporções de cada componente serão 0 , ½ e 1, quando m

= 2. Então o simplex {3, 2} consiste de seis pontos localizados nas arestas do

triângulo: (x1, x2, x3) = (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0 ,1), ( ½, ½ , 0 ), ( ½ ,0, ½ ), (0, ½, ½).

Os três pontos (1, 0, 0) ou x1 = 1, x2 = x3 = 0, (0, 1, 0) ou x1 = x3 = 0, x2 = 1 e (0, 0,

1) ou x1 = x2 = 0, x3 = 1 representam as misturas dos componentes puros e estão

localizados nos três vértices do triângulo. Os pontos (½, ½, 0 ), (½, 0, ½ ) e (0, ½, ½)

representam as combinações binárias ou misturas de dois componentes xi = xj = ½ ,

xk = 0, k≠i,j, e estão localizados no centro das arestas (lados) do triângulo. O


17

simplex {3, 2} é mostrado na Figura 2.2 (a) e (c). Cada uma das proporções dos

componentes na mistura é um número fracionado soma das frações é igual a um.

Quando delimitados numa rede esses pontos formam um arranjo simétrico com

relação aos vértices e lados do simplex. Uma abordagem alternativa da rede simplex

é o simplex com pontos no centróide, Figura 2.2 (b). Nesse tipo de planejamento,

existirão além de 2p -1 pontos, os pontos do centróide (1/p). JURAN (1990),

questiona o fato de, nesses planejamentos, os pontos estarem localizados

majoritariamente nos limites das regiões, o que inclui apenas p - 1 componentes.

Assim, quando se deseja observar a influência real da mistura dos p componentes,

utiliza-se o planejamento simplex aumentado, e todas as combinações possíveis ( ou

misturas ) são formadas usando as proporções dos componentes da Equação 1.

Figura 2.2 - Alguns arranjos simplex com e sem pontos no centróide. Fonte: Montgomery, 1997

Algumas propriedades atrativas do arranjo simplex {q, m} são:

• a rede consiste de um arranjo simétrico e uniforme dos pontos sobre o

simplex, e assim, é dada igual segurança para cada componente do

sistema;


18

• o arranjo é extremamente simples para montar (determinar as

combinações dos componentes);

• as estimativas dos mínimos quadrados dos coeficientes do modelo de

regressão (superfícies de resposta) são facilmente calculadas das

médias das observações dos pontos do delineamento.

Uma desvantagem do arranjo simplex {q, m} acontece quando q é grande e m

≥ 2, pois o número de pontos experimentais pode se tornar excessivo.

Frequentemente há casos em que não se explora totalmente o simplex, por

causa de certas restrições nos limites das proporções dos componentes. Restrições

nos limites inferiores de xi limitam as misturas a uma sub-região do simplex. Essa

limitação a uma sub-região também resulta na definição dos limites superiores de

alguns componentes da mistura. Um outro caso que ocorre com freqüência é

quando os limites inferiores e superiores de algumas ou de todas proporções dos

componentes são limitadas, ou seja, requer-se a presença de todos os componentes

para que se tenha um produto aceitável. Em qualquer uma dessas situações, o fato

de se ter um subconjunto do simplex, ou uma região menor de experimentação para

a análise, diminui o custo e o tempo de experimentação, bem como aumenta a

precisão das estimativas do modelo.

Arbitrado os limites inferiores de xi forma uma sub-região do simplex original, é

comum redefinir as coordenadas dessa sub-região em termos de “pseudo”

componentes. Os pseudocomponentes são definidos como combinações das

proporções dos componentes originais e a principal razão de introduzi-los é que a

construção dos experimentos e o ajuste do modelo são mais fáceis quando feitos em

sistemas pseudocomponentes do que quando feitos em sistemas com os

componentes originais. Contudo, deve-se lembrar que pseudocomponentes são

imaginários e, deseja-se observar o efeito dos componentes originais que compõem

o sistema, deve-se também ajustar o modelo aos componentes originais ou fazer a

transformação inversa para produzir um modelo em função dos componentes

originais.

Os L-pseudocomponentes são definidos em termos dos componentes originais

e seus limites inferiores. Em termos gerais diz-se que o sistema consiste de q


19

componentes e Li ≥ 0 representa o limite inferior para o componente i, i = 1, 2, .....,

q. A condição de contorno para o limite inferior é expressa na forma geral por: 0 ≤

Li ≤ xi , para i = 1, 2, ....., q, em que qualquer ou alguns dos Li pode ser igual a zero.

Os L pseudocomponentes ( `

1x ) são definidos pela subtração dos limites inferiores Li

de xi e dividindo esse valor pela diferença 1- (soma dos Li ), como:

L

Lxx ii

−

−=

1

`

1 equação (3),

em que, ∑=

−=

q

i

iLL1

1 .

2.4.5 Cura

O processo de cura consiste em proporcionar aos blocos, por um período de

tempo, condições de umidade, temperatura e pressão, necessários a uma adequada

reação de hidratação do cimento. Qualquer alteração nessas condições pode refletir

diretamente nas características finais dos blocos de concreto. A escolha de um

processo de cura adequado pode ter como resultado, dentre outros fatores, redução

no consumo de cimento e no tempo necessário de cura, o que diminui o tempo para

expedição dos blocos na fábrica, TANGO (1984) apud SOUZA (2001).

Basicamente existem três tipos de cura, que geralmente são utilizadas na

produção dos blocos de concreto:

• cura através de autoclaves

• cura natural ou ao ar livre

• cura em câmara à vapor

A cura através de autoclaves utiliza temperatura entre 150 e 205 oC e pressão

de aproximadamente 1 MPa. Este método é pouco utilizado devido aos altos custos

de implantação e consumo de energia que representa (MEDEIROS, 1993 apud

SOUZA (2001)).


20

A cura natural é ainda bastante utilizada, principalmente em situações nas

quais as exigências de desempenho para os blocos são menores e as condições

climáticas favorecem o rápido endurecimento do concreto e por tratar-se de um

processo relativamente de baixo custo. Neste tipo de cura, recomenda-se que os

blocos permaneçam úmidos e protegidos do vento e da insolação direta, pelo menos

durante os sete primeiros dias, para evitar a evaporação excessiva de água

(MEDEIROS (1993), TANGO (1984) apud SOUZA (2001)).

A cura à vapor é o sistema mais empregado na indústria de blocos de

concreto. Este sistema é empregado pelos produtores de blocos que buscam

melhorar componentes de desempenho do produto em curto prazo. O período de

cura à vapor é variável podendo chegar a 24 horas, MEDEIROS (1994) apud

SOUZA (2001).

Capitulo3 Metodologia

21

3 MÉTODOS E MATERIAIS

O desenvolvimento experimental dessa dissertação foi dividido em três fases:

Fase I - Coleta, beneficiamento e caracterização das matérias-primas

Nesta fase as matérias-primas foram adquiridas ou coletadas nas fontes

geradoras ou produtoras, beneficiadas (RCD) e caracterizadas: cimento, agregados

convencionais, concreto à base de seixo rolado proveniente de RCD e EPSR .

O agregado convencional que se refere essa pesquisa é a areia quartzítica e

o seixo miúdo, ambos explorados em leitos de rios, largamente utilizados em

Manaus para produção de artefatos pré-fabricados de concreto.

Fase II - Avaliação em laboratório do concreto com agregados alternativos

Nesta fase foi verificado e comparado o desempenho entre a dosagem das

amostras de blocos de concreto com agregados convencionais (referência) e as

dosagens compostas de agregados alternativos, obtidas por meio de um

delineamento estatístico experimental.

Fase III - Produção e avaliação dos blocos de concreto com agregados alternativos

Identificado o resultado mais favorável dos ensaios realizados na fase anterior,

foram moldados em escala-piloto de produção industrial blocos de concreto

utilizando agregados de RCD e EPSR, e então caracterizados com base nas normas

NBR 12118/2007 e NBR 6136/2007.

3.1 Materiais

Os materiais utilizados na pesquisa foram:

a) agregados de RCD (ACR)

Provenientes de concreto fabricado com agregado de seixo rolado, os materiais

foram coletados de forma aleatória nos locais geradores, como demolições e


22

construções de edificações. Material contaminado com restos de tinta, solvente,

gesso e outros foram retirados. Posteriormente, foram ensacados, transportados ao

laboratório da Companhia Pesquisa de Recursos Minerais - CPRM e transformados

em agregado correspondente ao pedrisco, conforme figura 3.1, através de britador

de mandíbula (MAROBRÁS, modelo 30x20).

Figura 3.1 - Agregados de RCD

b) agregados de EPSR

O agregado proveniente de Poliestireno Expandido Reciclado (EPSR) foi

adquirido da Indústria Termotécnica da Amazônia Ltda.

O processo de produção do agregado leve alternativo consiste em recolher o

EPS descartado nos postos de coleta seletiva e transportá-los até a usina

recicladora, onde é reprocessado o material que deve estar isento de impurezas

para evitar a contaminação da matéria-prima, passa por uma triagem com a

separação do EPS branco e o pigmentado, depois de picados, são extrudados a

140° C, resultando em tarugos rígidos de poliestireno expandido reciclado. Em

seguida, o material é triturado e granulado passando por peneira, obtendo-se assim

o agregado de EPSR, na forma de pedrisco ou areia grossa (Figura 3.2).


23

Figura 3.2 - Agregados de EPS após beneficiamento

c) agregados naturais

Foram utilizados nos blocos referência seixo e areia quartzítica extraídos de rio,

e adquiridos em uma indústria de blocos de concreto de Manaus. A areia compõe o

traço de referência e as dosagens compostas com agregados alternativos.

d) aglomerante

O aglomerante utilizado no processo de fabricação das dosagens de concretos

(convencional e alternativo) foi o Cimento Portland Nassau CPII-Z 32, fabricado pela

Indústria Itautinga Agro Industrial S/A, localizada na cidade de Manaus, cujas

características químicas (Tabela 3.1) e físicas (Tabela 3.2) estão em conformidade

com a NBR 11.578/2004.


24

Tabela 3.1 - Caracterização química do cimento

Análise Química (%)

Perda ao fogo (P.F.) 2,46

Dióxido de Silício (SiO2) 23,84

Óxido de alumínio (Al2O3) 6,47

Óxido de Ferro (Fe2O3) 3,12

Óxido de Cálcio (CaO) 58,61

Óxido de Magnésio (MgO) 2,43

Anidrido Sulfúrico (SO3) 2,81

Óxido de Sódio (Na2O) 0,05

Óxido de Pótássio (K2O) 0,26

Equivalente Alcalino (0,658 x % K2O - %Na2O) 0,22

Resíduo Insolúvel (R.I.) 6,57

Óxido de Cálcio Livre (CaO.l) 1,28

Dióxido de Carbono (CO2) 1,79

Valores fornecidos pelo fabricante.

Tabela 3.2 - Caracterização Física do Cimento

Análise Física

Finura # 0,075 mm (%) 2,8

Finura # 0,044 mm (%) 12,8

Blaine (cm²/g) 3980

Massa específica (g/cm²) 3,05

Água para Consistência Normal (%) 26

Expansibilidade (mm) Quente 0

Início 110 Tempo de Pega (minuto)

Fim 150

1 Dia 13,4

3 Dias 26,4

7 Dias -

Resistência à Compressão por Idade

(MPa)

28 Dias -

Temperatura (°C) 84 até 93

Valores fornecidos pelo fabricante.


25

3.2 Métodos

A seguir são detalhados os procedimentos utilizados obtenção dos objetivos

propostos.

3.2.1 Caracterização granulométrica dos agregados

Os agregados naturais e alternativos foram caracterizados quanto à

distribuição granulométrica, através de ensaio de peneiramento (NBR 7211/2009 e

NM 248/2003). Após secagem em estufa até massa constante, pelo processo de

quarteamento, obteve-se uma amostra de 1000 g de areia, 3000 g de RCD e 500 g

de EPSR, para proceder a análise granulométrica. Utilizou-se para isso, uma

balança com precisão de 0,1 g (MARTE) e um conjunto de peneiras que compõe a

série normal, cujas malhas de aço têm aberturas de: (6.2, 4.8, 2.4, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15

e 0.075) mm, com fundo, uma tampa e um recipiente de porcelana. O peneiramento

foi realizado manualmente com movimentos horizontais e rotativos por 2,5 minutos,

conforme a NBR 7211/2009, utilizando o conjunto formado pela tampa, peneira e

fundo, individualmente, para cada abertura de malha. As partículas retidas nas

malhas foram transferidas para o recipiente de porcelana usando pincel de aço. O

procedimento foi repetido para as demais peneiras. As massas retidas nas malhas

de cada peneira foram transferidas para o recipiente de porcelana, bem como, o

material que passou pela malha de 0,075 mm, medidas e os valores foram

registrados em planilha.

3.2.2 Módulo de finura do agregado natural e alternativo

O módulo de finura foi obtido determinando o somatório das percentagens

retidas acumuladas em massa de agregado, em todas as peneiras da série normal e

dividindo por 100, conforme NBR NM 248/2003.


26

3.2.3 Teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia

O teor de argila em torrões e materiais friáveis presentes na areia foi

determinado conforme A NBR 7218/87, utilizando a série normal de peneiras, de

acordo com a NBR 7211/09.

Os agregados minerais foram secos em estufa (105 - 110)ºC até obter uma

massa constante. Em seguida o agregado miúdo foi peneirado na peneira 1,2 mm,

recolheu-se a fração retida e pesou-se (Mi), cuja massa mínima da fração da

amostra é 0,2 kg (descartando as frações que não representavam menos de 5% da

massa da amostra inicial). Em seguida o material foi espalhado na bandeja,

formando uma camada fina e, por meio de análise visual foram identificadas as

partículas com aparência de torrões de argila ou materiais friáveis. Pressionando-se

os torrões entre os dedos de modo a desfazê-los, repetiu-se o peneiramento e

determinou-se a massa do material retido na peneira 1,2 mm (Mf). O teor de argila

em torrões e materiais friáveis (Mt) da fração da amostra em porcentagem foi obtido

pela equação (1):

100xM

MMMt

i

fi −= equação (1),

em que:

Mi = massa inicial da fração, em g

Mf = massa após repeneiramento, em g

3.2.4 Massa unitária dos agregados natural e alternativos

Parte das amostras utilizadas para caracterização granulométrica foi submetida

à determinação da massa unitária aparente dos agregados naturais e alternativos,

utilizando um recipiente metálico com 96 mm de comprimento, 94 mm de largura e

95 mm de altura, conforme ABNT NBR 7251/1982 e NM 45/2002.

O processo consiste em depositar material agregado no recipiente com a

utilização de uma pá pequena, de uma altura de 12 cm de queda, com auxílio de

uma régua milimetrada, mantendo-se constante a altura até completar seu volume.

Posteriormente, rasou-se o recipiente com uma régua metálica para remover o


27

excesso. O conjunto (recipiente e material) foi pesado e os resultados registrados,

sendo o procedimento repetido por três vezes.

A massa unitária é calculada pela equação (2):

V

M

V

MM cTU =

−=µ , equação (3),

em que:

=cM massa do recipiente (g)

=TM massa do recipiente mais amostra (g)

=M massa da amostra (g)

=V volume do recipiente (cm³)

=Uµ massa unitária (g/cm³)

3.2.5 Determinação da densidade aparente

O processo para a obtenção da melhor composição a ser utilizada foi o

planejamento experimental para misturas, cujas proporções interferem nas

propriedades dos produtos fabricados por serem interdependentes. No delineamento

experimental, tem-se como resultado planejamentos em rede simplex, cujo

somatório de todas as proporções dos três componentes é igual a 100%. Logo, para

misturas com três componentes, a equação (3) corresponde a x1+x2+x3 = 1.

Após o ensaio de distribuição granulométrica dos agregados procedeu-se a

análise para compor uma distribuição, de modo a obter o melhor empacotamento na

mistura para fabricação dos blocos pelo processo de vibro-prensagem.

As composições foram pré-definidas por meio de delineamento estatístico

(Tabela 3.3), baseado na dosagem de agregados da amostra de referência (3 partes

de areia para 2 partes de seixo fino) em estado seco. O processo consiste em definir

quantitativamente as frações de Areia Natural (Anat), Agregado de ACR (ARCD) e

Agregado de EPSR (AEPSR)das dosagens em massa e volume, para um volume total

de 100 ml das composições.


28

Tabela 3.3 - Amostras de dosagens para determinação da densidade aparente

DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL)

VALORES Anat ARCD AEPSR

MAX(%V) 67 50,5 50,5

MIN(%V) 33 16,5 16,5

PROPORÇÃO DE AREIA PARA AGREGADO ALTERNATIVO

AMOSTRAS Anat ARCD AEPSR Areia ARCD+AEPSR

1 67,0 16,5 16,5 2,0 1,0

2 33,0 50,5 16,5 1,0 2,0

3 33,0 16,5 50,5 1,0 2,0

4 44,3 39,2 16,5 1,0 1,3

5 44,3 16,5 39,2 1,0 1,3

6 33,0 27,8 39,2 1,0 2,0

7 55,7 27,8 16,5 1,3 1,0

8 55,7 16,5 27,8 1,3 1,0

9 33,0 39,2 27,8 1,0 2,0

10 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3

11 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0

12 38,6 39,2 22,2 1,0 1,6

13 38,6 22,2 39,2 1,0 1,6

14 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3

15 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0

16 50 25 25 1,0 1,0

Após ter sido medidas em balança de precisão as massas dos componentes

foram colocados em sacos plásticos transparentes identificados com o número da

respectiva amostra e procedeu-se a mistura dos compostos com a movimentação

manual do saco até uma condição de distribuição visual satisfatória. O procedimento

foi repetido para todas as dosagens estabelecidas. Posteriormente, utilizou-se uma

proveta com capacidade para 250 mL e graduação de 2 mL, colocando esse volume

aparente de mistura com a massa correspondente de material e registrou-se os

volumes iniciais. Em seguida a proveta foi instalada em um suporte com liberdade de

movimento vertical com uma altura de queda de 2,5 cm, da qual as composições

foram submetidas a quedas livres com 50 impactos de encontro à base do suporte

em intervalos de 2 segundos. Um movimento giratório foi estabelecido para que

fosse assegurado o nivelamento da superfície, de modo a conferir as composições

um adensamento e consequente redução dos vazios no interior do recipiente.

Concluída a operação, registrou-se a leitura final do volume obtido para cada

mistura. Na Figura 3.3 é mostrado o arranjo experimental para o ensaio de

densidade aparente.


29

a) b) c)

Figura 3.3 - Procedimento para determinação da densidade aparente das misturas:

a) Proveta contendo areia, ACR e EPSR antes de misturar; b) Mistura

disposta no suporte para adensamento; c) Após adensamento.

3.2.6 Dosagem do concreto

Com o objetivo de aprimorar a escolha das dosagens (que resultem em maior

compacidade), além de reduzir custos de materiais e número de experimentos em

laboratório foi realizado um delineamento estatístico de dosagem. Adotou-se como

traço referência um traço utilizado por uma indústria, parceira a esse projeto, para

produção de blocos de concreto. Inicialmente 16 composições foram analisadas

quanto ao volume aparente. Os sete resultados mais favoráveis para uma melhor

compacidade foram caracterizados em laboratório para verificação da resistência

mecânica à compressão e absorção de água aos sete dias.


30

Tabela 3.4 - Matriz dos pseudocomponentes.

DELINEAMENTO ESTATÍSTICO PARA DOSAGEM EXPERIMENTAL (mL)

VALORES Anat ARCD AEPSR

MÁX. 67 50,5 50,5

PROPORÇÃO DE AREIA PARA AGREGADO

ALTERNATIVO

MÍN.

PSEUDOCOMPONENTES

33 16,5 16,5

AMOSTRAS Anat ARCD AEPSR Anat ARCD AEPSR Areia ARCD+AEPSR 1 1 0 0 67,0 16,5 16,5 2,0 1 2 0 1 0 33,0 50,5 16,5 1,0 2,0 3 0 0 1 33,0 16,5 50,5 1,0 2,0 4 0,333333 0,666667 0,000000 44,3 39,2 16,5 1,0 1,3 5 0,333333 0,000000 0,666667 44,3 16,5 39,2 1,0 1,3 6 0,000000 0,333333 0,666667 33,0 27,8 39,2 1,0 2,0 7 0,666667 0,333333 0,000000 55,7 27,8 16,5 1,3 1,0 8 0,666667 0,000000 0,333333 55,7 16,5 27,8 1,3 1,0 9 0,000000 0,666667 0,333333 33,0 39,2 27,8 1,0 2,0 10 0,333333 0,333333 0,333333 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 11 0,666667 0,166667 0,166667 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 12 0,166667 0,666667 0,166667 38,6 39,2 22,2 1,0 1,6 13 0,166667 0,166667 0,666667 38,6 22,2 39,2 1,0 1,6 14 0,333333 0,333333 0,333333 44,3 27,8 27,8 1,0 1,3 15 0,666667 0,166667 0,166667 55,6 22,2 22,2 1,3 1,0 16 0,500000 0,250000 0,250000 50 25 25 1 1

3.2.7 Concreto com ACR e EPSR

Com base em um concreto de referência utilizado industrialmente na produção

de blocos pela indústria TAM Tubos da Amazônia Ltda, variou-se a quantidade de

agregado, procurando manter o fator água/cimento próximo a 0,5 e, também, a

proporção de aditivo compatibilizador entre os agregados considerando uma relação

entre aditivo/água igual a 0,5.

As composições em volume percentual das proporções dos quantitativos dos

componentes da mistura cimento, água, aditivo, e agregados, expresso em litros,

para compor as dosagens ensaiadas em laboratório foram definidos com base na

nova modelagem, conforme Tabela 3.4.


31

Tabela 3.5 - Composições (vol %) para estudo de RMC e AA em laboratório

Material ARef A1 A7 A4 A10 A5 A8 ANova ANova

cimento 2 2 2 2 2 2 2 2 2

Água 1 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66

Aditivo - 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34

Seixo 4 - - - - - - - -

Areia 6 6,70 5,57 4,43 4,43 4,43 5,57 5,20 5,20

RCDACR - 1,65 2,78 3,92 2,78 1,65 1,65 2,40 2,40

EPSR - 1,65 1,65 1,65 2,78 3,92 2,75 2,40 2,40

Na busca de uma composição mais adequada foi selecionada sete amostras,

buscando uma nova modelagem para mistura e definida uma melhor composição ,

conforme Tabela 3.5.

Então os agregados alternativos estão substituindo totalmente o agregado

graúdo natural.

Tabela 3.6 – Diagramação das composições dos agregados

Composição em ml Nova modelagem das misturas Max. 67 39,2 39,2 Min 44,3 16,5 16,5 ACR+

Amostra Anat ACR EPSR Anat ACR EPSR Areia EPSR 1 1 0 0 67 16,5 16,5 2 1 7 0,5 0,5 0 55,7 27,8 16,5 1,3 1 4 0 1 0 44,3 39,2 16,5 1 1,3 10 0 0,5 0,5 44,3 27,8 27,8 1 1,3 5 0 0 1 44,3 16,5 39,2 1 1,3 8 0,5 0 0,5 55,7 16,5 27,8 1,3 1

Nova 0,334 0,333 0,333 52 24 24 1,1 1

Para a produção dos concretos alternativos procedeu-se a limpeza dos

moldes e da betoneira, removendo com água todo resíduo de material aderido. Os

materiais foram medidos, conforme o estabelecido em delineamento experimental

para a escolha dos traços.

Os concretos foram preparados em betoneira estacionária com eixo vertical,

acionada por motor elétrico com capacidade de 120 litros (marca Zannoni, modelo

121, produzida pela Metalúrgica Zannoni Ltda).


32

Foram adicionados na betoneira na seguinte ordem: cerca de 70% de água

com a proporção de aditivo compatibilizador para os materiais (Bianco, marca

Vedalit produzido por: OTTO Baumgart), o agregado de ACR e foi acionado a

betoneira, em seguida a areia, o agregado de EPSR e o cimento. Após 30 segundos

foi adicionado o restante da água. O processo de mistura permaneceu por quatro

minutos e foi lançado nos moldes em três camadas compactadas num total de sete

amostras por dosagem.

Para análise foram moldados sete CP’s cilíndricos de (10 x 20) cm para cada

composição, repetindo a composição C7 para verificação quanto à repetitividade. As

amostras foram curadas em laboratório da mesma forma que na indústria.

3.2.8 Cura das amostras

A cura dos blocos das amostras de todas as composições ocorreu pelo

processo convencional, ou seja, ao ar livre protegido do vento e chuva nas primeiras

24 horas no galpão da fábrica, posteriormente, foram conduzidas ao pátio externo

coberto para a conclusão do processo. A utilização do processo de cura ao ar livre

ocorre devido às condições climáticas da região (umidade do ar de

aproximadamente 80%) e por ser o meio mais utilizado nas indústrias de produção

de blocos na Cidade de Manaus, inclusive da empresa TAM.

3.2.9 Resistência mecânica à compressão dos CP obtidos em

laboratório

Os corpos-de-prova foram capeados com enxofre para garantir o paralelismo

das faces.

As amostras curadas tiveram a resistência mecânica à compressão avaliada aos

7 dias em uma máquina universal de ensaios de acionamento manual (marca

PAVITESTE, modelo C 3001 – 485, fabricada por CONTENCO Ind. e Com. Ltda.)

com capacidade máxima de carga 1.154,83 toneladas para concreto e de 1,96

toneladas para argamassa, com velocidade de 0,1 a 1000 mm/min, com aferição em

junho/2009, conforme Figura 3.4.


33

Figura 3.4 - Máquina Universal de Ensaios para ensaio manual de resistência mecânica à compressão

Os resultados apresentados na Tabela 4.9 mostram que os valores obtidos

superam o exigido pela NBR 6136 / 2007, cujo valor mínimo de resistência de

concreto para blocos de vedação é 2,5 MPa. Na Figura 4.8 os resultados são

apresentados na forma de uma superfície de resposta, na qual as curvas de nível

indicam tendências de aumento ou diminuição dos valores de RMC. O valor de R2

dessa figura indica que a superfície está extremamente bem ajustada aos valores de

densidade aparente.

3.2.10 Absorção de água

As amostras foram avaliadas quanto ao teor de absorção de água após 7 dias

de cura conforme a NBR 9779 /2005.


34

3.3 Produção de Blocos em Lote-Piloto

Após análise dos resultados e definida a melhor composição, em termos de

resistência mecânica à compressão e absorção de água, foi produzida em escala

industrial um lote-piloto de blocos de vedação, separando sete amostras para

avaliação. Simultaneamente foram retiradas amostra de blocos referência para fins

de comparação. Todos foram avaliados quanto a resistência mecânica à

compressão e absorção de água. Esse teste industrial ocorreu nas instalações da

indústria TAM - Tubos da Amazônia Ltda.

Capítulo 4 Resultados e Discussões

35

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados estão dispostos na seqüência de um cumprimento das fases

1, 2 e 3 descritos na metodologia. Assim os resultados de caracterização estão

dispostos nos itens 4.1 a 4.4. No item 4.5 estão apresentados os resultados de

densidade aparente dos materiais que, em conjunto, darão origem ao concreto

proposto cujo resultado está disposto no item 4.6.

Depois de moldado e curado os CP’s foram realizados os ensaios com o

concreto endurecido, analisando a resistência mecânica à compressão no item

4.7 e o ensaio de absorção de água no item 4.8.

Diante dos resultados, foram moldados blocos nas dimensões comerciais

com o referido concreto, os quais foram submetidos ao teste de resistência

mecânica a compressão e análise que está disposta no item 4.9.

4.1 Distribuição Granulométrica dos Agregados

Os resultados da distribuição granulométrica dos agregados estão dispostos

nas Tabelas 4.1 a 4.4, com a respectiva representação gráfica nas Figuras 4.1 a

4.4 e análise dos resultados.

a) Agregado de ACR

Na análise granulométrica, verificou-se que a quantidade retida na peneira

4,8 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4, também as quantidades

de massa retida na peneira 2,4 mm e 1,2 mm estão um pouco acima do proposto

pela EB-4, contudo a partir da peneira 0,6 mm a 0,15 o material atende aos limites

da EB-4, conforme Tabela 4.1.

Apesar de o material pulverulento influenciar no consumo de água na

mistura e ainda causar fissuração, a quantidade de material pulverulento na

amostra está muito abaixo do que estabelece a EB-4, como é visto na Figura 4.1

e na Tabela 4.1.


36

Tabela 4.1 - Distribuição granulométrica do agregado de ACR (3000 g)

PENEIRA EB-4

Nº Abertura (mm)

MASSA (g) (%)

retido (%)

acumulado Ótima Utilizável

4 4,8 1084,40 36,15 36,15 3 – 5 0 – 3

8 2,4 59 3,24 19,76 55,91 29 – 43 13 – 29

16 1,2 335,10 11,17 67,09 49 – 64 23 – 49

30 0,6 294,62 9,82 76,91 68 – 83 42 – 58

60 0,3 447,23 14,91 91,82 83 – 94 73 – 83

100 0,15 189,55 6,32 98,14 93 – 98 83 – 93

200 0,075 44,93 1,50 < 375 < 590

Mat. Pulverulento:EB-4 10,88 0,36

Soma 2999,95 99,99 426,02

Módulo de finura 4,26

Neste gráfico está representado o percentual retido por peneira, destacando

uma elevada massa retida na peneira com abertura de 4,8 mm e uma pequena

quantidade de massa de material pulverulento.

05

10152025303540

Mas

sa r

etid

a (%

)

4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08

Abertura da peneira (mm)

% RETIDO X PENEIRA

Massa retida

Figura 4.1 – Distribuição granulométrica do agregado de ACR

b) agregado de EPSR

Da análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a quantidade retida

na peneira 4,8 mm e 2,4 mm está superior ao limite ótimo definido pela EB-4,

ACR


37

contudo a partir da peneira 1,2 mm a 0,075 mm seus valores estão muito abaixo

sugerido pelo limite da EB-4, conforme Tabela 4.2.

Tabela 4.2 - Análise Granulométrica do agregado de EPSR (500g)

PENEIRA EB-4

Nº ABERT mm PESO(g) (%)

retido (%)

acumulado Ótima Utilizável

4 4,8 183,94 36,79 36,79 3 - 5 0 – 3

8 2,4 164,37 32,87 69,66 29 - 43 13 - 29

16 1,2 44,72 8,94 78,60 49 - 64 23 - 49

30 0,6 44,20 8,84 87,44 68 - 83 42 - 58

60 0,3 40,25 8,05 95,49 83 - 94 73 - 83

100 0,15 17,51 3,50 98,99 93 - 98 83 - 93

200 0,075 4,72 0,94 ---- < 375 < 590

Mat. Pulverulento: EB-4 0,26 0,05 ----

Soma 499,97 99,98 467


O resíduo pulverulento é insignificante apesar do material não interferir no

consumo de água na mistura por ser de natureza polimérica. No gráfico da Figura

4.2. está representado o percentual retido por peneira, destacando uma elevada

massa retida nas peneiras 4,8 mm e 2,4 mm, nas peneiras de número 16 a 60 os

valores apresentam uniformidade e uma pequena quantidade de massa de

material na peneira nº 100.

Este material apresenta a distribuição de massa retida acumulada muito

próxima a do ACR.


38

05

10152025303540

Mas

sa r

etid

a (%

)

4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,08


% RETIDO X PENEIRA

Massa retida

Figura 4.2 – Distribuição granulométrica de EPSR

c) Areia natural

Na referida análise de distribuição granulométrica, verifica-se que a massa

retida começa a partir da peneira 2,4 mm, verifica-se que a quantidade retida nas

peneiras 2,4 mm e 0,3 mm está inferior ao limite ótimo definido pela EB-4,

Enquanto que a peneira 0,15 mm apresenta valor em conformidade com

estabelecido pela EB-4, conforme tabela 4.3.

Tabela 4.3 - Análise Granulométrica da areia natural (1000g)

PENEIRA EB-4 Nº ABERT mm

PESO(g) % retido

% acumulado Ótima Utilizável

4 4,8 - - - 3 - 5 0 – 3 8 2,4 7,80 0,78 0,78 29 - 43 13 – 29 16 1,2 40,60 4,06 4,84 49 - 64 23 – 49 30 0,6 143,50 14,35 19,19 68 - 83 42 – 58 60 0,3 425,60 42,56 61,75 83 - 94 73 – 83 100 0,15 354,60 35,46 97,21 93 - 98 83 – 93

< 100 < 0,15 27,70 2,77 - < 375 < 590 Mat. Pulverulento:EB-4 0,2 0,02

Soma 999,80 99,98 183,77 Módulo de finura 1,83

EPSR


39

0

10

20

30

40

50

Mas

sa r

etid

a (%

)2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 < 0,15


AREIA NATURAL

Figura 4.3 – Distribuição Granulométrica de Areia Natural

A figura 4.3 mostra as quantidades retidas por peneira da areia natural

coletada de leito de rio.

d) Seixo fino

Para a distribuição granulométrica, verifica-se que a maior quantidade de

massa retida está entre as peneira 2,4 mm a 0,3 mm, entretanto o percentual

acumulado entre as peneiras 4,8 mm e 1,2 mm está inferior ao limite ótimo

definido pela EB-4. Enquanto as peneiras 0,6 mm a 0,15 mm apresentam valores

que atendem ao estabelecido pela EB-4, conforme Tabela 4.4.

Tabela 4.4 - Análise Granulométrica do seixo fino (3000g)

PENEIRA EB-4

Nº ABERT mm

PESO(g) (%) retido

(%) acumulado Ótima Utilizável

4 4,8 91,16 3,04 3,04 3 - 5 0 - 3

8 2,4 537,02 17,90 20,94 29 - 43 13 - 29

16 1,2 513,60 17,12 38,06 49 - 64 23 - 49

30 0,6 1386,93 46,23 84,29 68 - 83 42 - 58

60 0,3 398,82 13,29 97,58 83 - 94 73 - 83

100 0,15 55,88 1,86 99,44 93 - 98 83 - 93

200 0,075 16,58 0,55 < 375 < 590

Mat. Pulverulento: EB-4 0,01 -

Soma 2999,99 99,99 343,35



40

0

10

20

30

40

50

Mas

sa r

etid

a (%

)

4,8 2,4 1,2 0,6 0,3 0,15 0,075


SEIXO FINO

Figura 4.4 – Distribuição Granulométrica do Seixo Fino.

A Figura 4.5 apresenta as curvas representativas dos agregados utilizados

para o desenvolvimento deste trabalho, nas quais se pode observar a distribuição

granulométrica de cada material.

0

10

20

30

40

50

0,01 0,1 1 10

Abertura da Peneira (mm)

Mas

sa r

etid

a (%

)

ACR

EPSR

AREIA NATURAL

SEIXO FINO

Figura 4.5 – Distribuições granulométricas dos agregados utilizados

4.2 Módulo de Finura

O mesmo procedimento para obtenção do módulo de finura foi adotado para

cada agregado. A partir da análise granulométrica, ou seja, foi determinado o

valor total da massa retirada acumulada em percentagem e dividiu-se por 100, os

resultados encontram-se na Tabela 4.5.


41

Tabela 4.5 – Valores do módulo de finura dos agregados utilizados

ACR EPSR

AREIA

NATURAL SEIXO

4,26 4,67 1,83 3,43

Entre os quatros agregados utilizados, o EPSR são os que possui o maior

módulo de finura, contudo está no mesmo patamar que o de RCD e a areia

natural o menor. Por sua granulometria, esta apresenta uma grande quantidade

de partículas muito pequenas que faz melhorar a compacidade na mistura,

considerando que os demais agregados possuem o módulo um pouco elevado

para agregado miúdo.

É importante a preocupação com o material pulverulento em função do

consumo de água e a fissuração no concreto endurecido, contudo em todas as

amostras dos agregados a quantidade deste material é baixa, o que não tem

grande influência no procedimento para confecção dos blocos.

4.3 Teor de Argila em Torrões e Materiais Friáveis na Areia

A análise do teor de argila em torrões e materiais friáveis na areia tem por

finalidade mostrar o nível de conformidade com a recomendação da NBR

7218/1987. Considerando que a areia natural é de origem de rio este teor é

insignificante na amostra, tornando-se irrelevante para o trabalho experimental.

4.4 Massa Unitária dos Agregados Natural e Alternativos

A determinação da massa unitária dos agregados foi desenvolvida

conforme descrito na metodologia descrita nas NBR 7251/1982 e NM 45/2002.

Essas normas buscam oferecer a partir dos resultados um valor médio de massa

aparente de cada agregado que irão compor a mistura do concreto leve a base de

EPSR.

Na Tabela 4.6 estão evidenciados os valores obtidos nos três procedimentos

para definição do valor médio da massa aparente da areia natural de rio.


42

Tabela 4.6 - Massa aparente da areia

Determinação 1ª 2ª 3ª

Mc Massa do recipiente (g) 1103 1103 1103

MT

Massa do recipiente +amostra (g) 2352 2349 2339

M Massa da amostra (g) 1249 1246 1242

V Volume do recipiente (cm³) 857 857 857

µU Massa unitária (g/cm³) 1,457 1,453 1,442

Valor médio (g/cm³) 1,45

Na Tabela 4.7 estão dispostos os valores obtidos nos três procedimentos

para definição do valor médio da massa aparente do ACR.

Tabela 4.7 - Massa aparente do ACR



MT

Massa do recipiente +amostra (g) 2142 2151 2158






para definição do valor médio da massa aparente do EPSR.

Tabela 4.8 - Massa aparente do EPSR



MT

Massa do recipiente +

amostra (g) 1458 1466 1445






43


para definição do valor médio da massa aparente do seixo.

Tabela 4.9 - Massa aparente do seixo fino


Mc Massa do recipiente (g) 1103,5 1103,5 1103,5

MT

Massa do recipiente +amostra (g) 2503,5 2502,5 2503,0

M Massa da amostra (g) 1400 1399 1399,5




Apesar de o EPSR apresentar uma massa aparente muito menor que aos

demais agregados, este ao se misturar aos demais possui um comportamento

discreto na acomodação das partículas, não interferindo na consistência do

concreto.

4.5 Determinação da Densidade Aparente

No delineamento experimental, tem-se como resultado planejamento em

rede simplex, cujo somatório de todas as proporções dos três componentes é

igual a 100%.

Após definir os valores máximos e mínimos dos três componentes das

misturas, utilizando os recursos da estatística definiu-se 16 dosagens e as

respectivas proporções de areia, ACR e EPSR, conforme a Tabela 4.10.


44

Tabela 4.10 - Valores de densidade aparente da mistura

Volume inicial não compactado constante = 100 mL

Massa (g) Compo-

sição AREIA RCD EPSR

Vfinal (mL)

Mfinal (g)

Minicial (g)

Densidade aparente das composições

(g/ml) 1 101,9 19,3 5,9 87 126,8 126,992 1,5 2 51,5 63,4 5,9 86 120,6 120,762 1,4 3 46,2 23,5 19,5 93 88,928 89,2 1,0 4 62,9 54,9 6,6 92 124,291 124,4 1,4 5 65,3 24,8 14,7 91 104,533 104,7 1,1 6 45,6 39,4 15,0 88 99,674 100,0 1,1 7 80,0 39,4 6,6 88 125,878 126,0 1,4 8 80,2 23,9 10,9 87 114,817 115,0 1,3 9 46,1 54,7 10,7 86 110,244 111,5 1,3 10 65,8 39,5 10,7 87 115,798 116,0 1,3 11 85,2 32,1 8,4 88,5 125,451 125,7 1,4 12 57,1 55,8 8,4 90 121,082 121,3 1,3 13 56,2 31,3 15,1 90 102,309 102,6 1,1 14 66,6 39,4 9,5 90 115,119 115,5 1,3 15 80,4 34,6 7,9 87,5 122,612 122,9 1,4 16 71,8 35,5 9,6 84 116,243 116,9 1,4

Na Figura 4.6 é possível visualizar os resultados da Tabela 4.10, que

representam os valores de densidade aparente das 16 composições e, também, a

restrição para 7 composições que apresentaram os maiores valores. Essas 7

composições selecionadas serão utilizadas para realizar ensaios de resistência

mecânica à compressão e absorção de água em laboratório.

Dentro dos objetivos desse trabalho que é o de reduzir o consumo de areia

natural ao mínimo com o empacotamento possível, pela análise da Figura 4.6

observa-se que as composições 4, 8, 10 e NOVA, apresentam elevado potencial.

Essas composições resultaram em densidades aparentes na ordem de 1,4 g/cm3

e, utilizam entre 48 % e 55,7 % de agregados alternativos.


45

Fitted Surface; Variable: DENSIDADE APARENTE (g/mL)DV: DENSIDADE APARENTE (g/mL); R-sqr=,9706; Adj:,9177

Model: Cubic

1,4 1,3 1,2 1,1 1

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00EPRS (mL)0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

AREIA (mL)0,00 0,25 0,50 0,75 1,00

RCD (mL)

Figura 4.6 - Valores de densidade aparente utilizando EPSR, RCD e Areia natural

Por meio da superfície de resposta, Figura 4.7, é possível verificar que a

densidade aparente aumenta com o aumento nas concentrações de areia natural

e RCD.

Figura 4.7 - Superfície de resposta para densidade aparente

5

8

7 4

10

1

Nova


46

A análise da influência dos componentes pode ser obervada na Figura 4.8,

gráfico de Pareto, atribuindo a areia, ao RCD e ao ESPR, nessa ordem

decrescente de influência sobre a densidade aparente.

Figura 4.8 - Gráfico de Pareto para densidade aparente

Foram moldados sete CP cilíndricos de (10 x 20) cm para cada composição,

repetindo a composição C7 para verificação quanto à repetitividade. As amostras

foram curadas em laboratório da mesma forma que na indústria e, posteriormente

o lote-piloto seguiu todos os procedimentos de produção adotados na indústria.

4.6 Resistência Mecânica à Compressão (RMC) obtida em Laboratório

Os resultados apresentados na Tabela 4.11 mostram que os valores obtidos

superam o exigido pela NBR 6136/2007, cujo valor mínimo de resistência de

concreto para blocos de vedação é 2,5 MPa. Na Figura 4.8 os resultados são

apresentados na forma de uma superfície de resposta, na qual as curvas de nível

indicam tendências de aumento ou diminuição dos valores de RMC. O valor de


47

R2 dessa figura indica que a superfície está extremamente bem ajustada aos

valores de resistência à compressão.

Tabela 4.11 - Resultado de resistência a compressão, média e desvio padrão.

AMOSTRA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa) / AMOSTRA MÉDIA (MPa)

DESVIO PADRÃO

1 5,3 6,4 5,6 6,4 5,1 5,2 5,5 5,6 0,523

2 5,2 7 4,5 4,8 5 5,3 5,5 5,2 0,830

3 5,1 4,5 6,5 4,8 4,1 4,6 5,5 5,0 0,798

4 7,5 5,7 6,9 5,5 7 6,1 7 6,5 0,759

5 6,5 5,7 5,3 6,2 4,6 5,5 6,1 5,7 0,647

6 3,4 3,4 5,2 3,4 4,2 3,8 3,6 3,9 0,657

7 4,3 3,1 3,4 2,3 4,6 3,7 3,3 3,5 0,773

8 3,3 2,4 5,2 3,2 4,8 3,4 3,9 3,8 0,980

Analisando os 3 maiores valores médios de RMC, pode-se concluir que as

amostras 4, 5 e 1 possuem resistência de 6,5 MPa, 5,7 MPa e 5,6 MPa,

respectivamente, logo pode-se justificar que:

a) as amostras 4 e 5 possuem na composição o menor percentual de areia

natural;

b) a amostra 4 utiliza o maior percentual de ACR e a amostra 5 utiliza o maior

percentual de EPSR, embora os valores de RMC sejam praticamente os

mesmos;

c) embora a amostra 1 apresente valores de RMC da mesma ordem que as

amostras 4 e 5, utiliza o maior percentual de areia natural e os menores

percentuais de agregados alternativos (ACR e EPSR).


48

Figura 4.8 - Superfície de resposta para os valores de RMC

Os valores apresentados no Gráfico de Pareto, Figura 4.9, indicam a

relevância individual do EPRS, da areia e do RCD e, ao contrário uma sinergia

negativa quando combinados em dupla ou tripla.

Figura 4.9 - Gráfico de Pareto indicando relevância dos componentes em RMC


49

O aumento da concentração de RCD aumenta a resistência à compressão

numa concentração intermediária de areia.

4.7 Ensaio de Absorção de Água

A NBR 10836/1994 não define nenhum valor padrão para absorção de água,

contudo, requer que os procedimentos sejam obedecidos conforme preconiza a

norma, atentando para os limites atribuídos para ação laboratorial. Deve ser uma

média entre três medidas de cada amostra, contudo, este trabalho aplicou para

cada amostra sete medidas, garantindo uma melhor confiabilidade.

Observa-se na Tabela 4.12 que os valores médios de absorção de água,

associados aos valores de desvio padrão, não apresentam diferença entre as

composições. Esse resultado mostra que, independente da composição os

valores para esse parâmetro são praticamente os mesmos. Esse resultado é

muito importante do ponto de vista da substituição da areia natural por agregados

alternativos.

Tabela 4.12 - Resultado da absorção de água

MÉDIA AMOSTRA ABSORÇÃO DE ÁGUA (%) / AMOSTRA (%)

DESVIO PADRÃO

1 13,59 14,36 13,37 12,93 13,59 13,51 13,57 13,56 0,4238

2 12,05 12,19 13,78 13,04 12,37 13,17 12,21 12,69 0,6498

3 15,67 13,75 13,72 13,79 15,12 15,56 14,48 14,58 0,8663

4 14,29 14,09 14,86 13,52 14,4 13,69 13,69 14,12 0,4521

5 14,15 13,89 13,71 14,18 14,62 13,81 13,58 13,99 0,353 6 15,2 13,98 14,74 14,56 15,25 15,41 15,41 14,76 0,554

7 15,62 15,52 14,07 14,88 14,78 14,82 10,86 14,36 1,6292 8 14,12 13,76 15,3 15,44 14,56 15,28 15,15 14,8 0,6601

Embora a superfície de resposta apresente diferenças consideráveis nas

linhas de nível, deve-se atentar para o fato que a variação na escala de AA é

muito pequena, não havendo, portanto, diferenças significativas entre os valores.

Outro ponto a ser destacado é o elevado valor de R2, indicando que a equação

que descreve a superfície de resposta ajusta-se muito bem aos pontos que

representam os valores de AA., conforme Figura 4.10.


50

Figura 4.10 - Superfície de resposta para absorção de água

O gráfico de Pareto indica a pequena diferença na relevância entre os

componentes e, que o efeito dos componentes sobre a absorção de água é

somente individual e não combinado, conforme Figura 4.11.


51

Figura 4.11 - Gráfico de Pareto para absorção de água

4.8 Produção de Blocos em Escala-Piloto

Após análise dos resultados de resistência mecânica à compressão e

absorção de água, observou-se que a dosagem da amostra 4 apresentou o maior

valor médio de RMC aos 7 dias (6,5 MPa), sendo que o valor de AA pelo fato de

estarem muito próximo em todas as composições, justificou essa escolha. Assim,

foi produzido em escala industrial na TAM lotes-piloto de blocos de vedação,

reservando 7 blocos de lotes diferentes para avaliação de RMC e AA. Para

garantir a comparação entre a composição otimizada em laboratório com a

praticada na indústria, foram obtidos também lotes de blocos com os materiais

convencionais utilizados na TAM e, igualmente reservados 7 blocos da

composição referência. Assim, os 14 blocos (7 da composição 4 e 7 da

composição referência) foram avaliados quanto a RMC (Tabela 4.13) e AA

(Tabela 4.14), de acordo com os procedimentos listados no capítulo 3.


52

Tabela 4.13 - Resultados comparativos de RMC entre a composição 4 e a

referência

AMOSTRA RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO DOS BLOCOS

(MPa) MÉDIA (MPa)

DESVIO PADRÃO

Amostra 4 3,2 3,7 3,4 4,1 3,6 3 3,4 3,4 0,357

REFERÊNCIA 7,29 6,89 7,06 7,06 7,17 7,26 7,09 7,1 0,136

Tabela 4.14 - Resultados comparativos de AA entre a composição 4

e a referência

AMOSTRA ABSORÇÃO DE ÁGUA DOS BLOCOS (%). MÉDIA(%) DESVIO PADRÃO

AMOSTRA 4 14,03 14,12 13,85 14,27 13,88 13,91 14,16 14,03 0,159

REFERÊNCIA 7,96 9,92 8,97 9,43 8.80 9,2 9,61 9,31 0,682

Os resultados permitem concluir que, embora os valores, tanto de RMC

quanto de AA, tenham sido mais favoráveis à composição referência, os valores

apresentados pela composição 4 estão de acordo com o previsto na NBR

6136/2007. Com isso, os resultados mostram o potencial da substituição de

agregados naturais por alternativos, representando tanto, ganhos financeiros

como ambientais.

Verifica-se que na confecção dos blocos pilotos com os agregados

propostos neste trabalho, atende a NBR 6136/2007, considerando a resistência

mecânica à compressão com valor superior a 3 MPa aos sete dias e quanto a

absorção de água, tomado em valores individuais, abaixo de 16% , constatando-

se ainda, uma significativa redução de 25% da densidade do bloco, devido a

leveza do EPSR que, juntamente ao ACR e a areia natural para produzir blocos

de vedação e serem incorporado ao processo construtivo no setor da construção

civil, como mostra a Figura 4.12.


53

Figura 4.12 – Bloco confeccionado com mistura dos agregados: areia natural, RCD e EPSR.

54

5 CONCLUSÃO

No desenvolvimento das experiências constatamos a viabilidade técnica da

utilização do EPSR como agregado alternativo, proveniente da reciclagem em

processamento tecnológico simples do EPS, resultando num produto consistente de

baixa densidade potencialmente utilizável na composição de concreto leve para

várias aplicações na construção civil como enchimentos de piso e blocos para

alvenaria de vedação associado a agregados naturais como a areia, seixos e

agregados proveniente de RCD de concreto, objeto desse trabalho.

No decorrer das experiências verificamos que sua utilização sem aditivo

colante, embora permita a produção de blocos utilizando equipamentos de vibro-

prensagem, não proporciona boa resistência mecânica à compressão, devido à área

superficial do EPSR que não apresenta boa aderência aos agregados naturais e de

RCD, mas com a utilização de aditivo colante, a mistura apresenta boa RMC

associada à leveza do material que, nessa experiência resultou na redução de 25%

da massa do bloco produzido com material alternativo em relação ao bloco

convencional utilizado como referência.

A resistência mecânica à compressão aos sete dias para a dosagem

experimental, foi superior a 3 MPa e o resultado da absorção de água do bloco

individual, apresentou valor inferior a 16%, ambos os resultados em conformidade

com o que estabelece a NBR 6136/2007 para blocos vazados de concreto simples

para alvenaria de vedação.

Os resultados da pesquisa foram conclusivos também, quanto a utilização

racional e sustentável de materiais alternativos provenientes de EPS reciclado e de

resíduos de construção e demolição de concreto composto com seixo de rio em

substituição a aproximadamente 55% de agregados da natureza, contribuindo

duplamente para minimizar o passivo ambiental, dando um destino adequado para o

resíduo mineral da construção civil e também ao EPS pós-consumo. e,

principalmente, reduzindo a extração de agregados naturais.

Sugestões para trabalhos futuros:

55

• Verificação da capacidade de bloqueio térmico de blocos de concreto com

EPSR.

• Otimização da relação areia natural / agregado alternativo.

• Otimização do uso de aditivo.

• Análise econômica da fabricação de blocos de vedação para alvenarias,

produzidos com agregados alternativos.

56

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