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ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 1 CONCRETO NÃO ESTRUTURAL PRODUZIDO COM RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL NON STRUCTURAL CONCRETE PRODUCED WITH WASTE OF CONSTRUCTION ALMEIDA, Elizangela Gomes de (1); COSTA, Juzélia Santos da (2); NEPOMUCENO, Carlos Eduardo (3); NEPOMUCENO, Lucimara Soares Costa (4); ROCHA, Cleyton Eder Rodrigues (5) (1) (3) (4) e (5) Discentes do Curso Técnico Subsequente em Edificações, Departamento da Área Educacional de Construção Civil, Instituto Federal de Mato Grosso - IFMT, Campus Cuiabá. (5) Discente do Curso Engenharia Civil, Universidade de Cuiabá - UNIC, Campus Barão. (2) Doutora em Ciências dos Materiais, pela Universidade Federal de São Carlos – SP (UFSCar) Docente do Departamento da Área Educacional de Construção Civil do IFMT, Campus Cuiabá. Endereço para correspondência: Departamento da Área Educacional de Construção Civil – DACC Rua Professora Zulmira Canavarros, 95 – Centro, CEP 78005-200, Cuiabá – Mato Grosso Fone: (65) 3318-1506 Resumo O presente trabalho tem por objetivo uma investigação sobre a utilização da reciclagem de Resíduos da Construção civil (RCC) e pó de pedra, no desenvolvimento de concreto não estrutural para o uso na construção civil. Para a confecção do concreto, os agregados reciclados foram obtidos através da britagem dos Resíduos da Construção Civil, no Instituto Federal de Mato Grosso – IFMT, campus Cuiabá. Após obtenção das frações de RCC necessárias, o concreto foi preparado com porcentagens de agregados obtidos através do método de empacotamento das partículas desenvolvido por (O’REILLY DÍAZ, 2005), adaptado por COSTA (2006), tendo como princípio a maior massa unitária compactada e menor índice de vazios. O traço utilizado foi na proporção 1:5 (um de cimento: 50% de agregado miúdo e 50% de agregado graúdo), sendo para o agregado miúdo 55% de pó de pedra: 45% de RCC direto do britador. Para o agregado graúdo: 60% retido na malha 1:2 (RCC) e 40% de brita 1 (RCC). Para avaliação do concreto foram realizados ensaios mecânicos e físicos, no estado fresco e endurecido. O resultado demonstrou que o concreto pode ser utilizado de forma não estrutural, podendo, desta forma, contribuir com as políticas públicas de destinação adequada dos resíduos da construção civil, diminuindo os impactos ambientais que estes causam no meio ambiente. Palavras-Chave: reciclagem; concreto; resíduo de construção. Abstract This paper aims at an investigation into the use of recycling wastes of Construction (RCC) and stone dust, the development of non-structural concrete for use in construction. To make the concrete, recycled aggregates were obtained by crushing the Waste Construction, Federal Institute of Mato Grosso - IFMT, Cuiabá campus. After obtaining the necessary fractions of RCC, concrete was prepared with percentages of aggregates obtained by the method of packing of the particles developed by (O'REILLY DIAZ, 2005), adapted by Costa (2006), based on the principle most compacted unit mass and smaller voids. The dash was used in the ratio 1: 5 (one cement: 50% of fine aggregate and coarse aggregate of 50%), and for the aggregate 55% of stone dust: 45% of RCC direct crusher. For the coarse aggregate: 60% retained on the mesh 1: 2 (CCR) and 40% of grit 1 (RCC). For evaluation of the actual physical and mechanical tests were performed on fresh and hardened state. The result showed that the concrete can be used in non-structural form and may thus contribute to the public policy of proper disposal of construction waste, decreasing environmental impacts they cause on the environment. Keywords: recycling, concrete, construction waste. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 2 1 Introdução “As questões e debates relacionados ao tema ambiental não cessam de crescer. Com o passar dos anos, a humanidade parece estar dando mais atenção ao fato que a preservação da natureza não é apenas um discurso “bonito e social”, mas também uma garantia de sobrevivência e melhoria da qualidade de vida da população. Essa preocupação tem levado o homem a conseguir desenvolver alternativas sustentáveis que o permitem produzir obtendo resultados econômicos e sociais positivos garantindo a preservação das nossas fontes naturais”. (SEBRAE, Coleta e Reciclagem de Resíduos da Construção Civil, pg 03). Uma dessas alternativas sustentáveis é o que o presente trabalho vem propor. Serão utilizados resíduos gerados pela construção civil como parte dos agregados na confecção do concreto não estrutural, maximizando lucros econômicos e minimizando os impactos negativos, já que esse setor é um dos grandes geradores do popularmente entulho, que muitas das vezes são depositados irregularmente nos diversos locais das cidades. Esse estudo visa obter uma maior resistência do concreto reciclado através do método de empacotamento das partículas (maior massa unitária compactada e menor índice de vazios). Diante disso serão analisadas as seguintes características do concreto: absorção de água por imersão, absorção de água por capilaridade e resistência mecânica. O traço utilizado foi na proporção 1:5 (um de cimento: 50% de agregado miúdo e 50% de agregado graúdo), sendo para o agregado miúdo 55% de pó de pedra: 45% de RCC direto do britador. Para o agregado graúdo: 60% retido na malha 1:2 (RCC) e 40% de brita 1 (RCC). Os agregados reciclados utilizados foram obtidos pelo Instituto Federal de Mato Grosso – IFMT, através da fragmentação dos RCC, pelo britador da Instituição, no próprio campus. Tendo como objetivo principal a inserção no mercado de consumo deste concreto produzido com grande parte de agregados reciclados, deixando claro suas características e destinação final. 2 Materiais e Métodos 2.1 Materiais 2.1.1 Cimento O cimento utilizado para o desenvolvimento da pesquisa foi o Cimento Portland CPII Z 32. Este cimento foi escolhido devido a sua grande oferta na região, dentre várias utilizações, ele é adequado para estrutura de concreto em contato com ambientes agressivos, ambientes úmidos e obras marítimas. A aplicação deste é diversa, de concreto simples, armado ou usinado, estrutura de concreto em geral. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 3 2.1.2 Agregados Segundo a NBR 15116/2004 o agregado reciclado é um material granular proveniente do beneficiamento de resíduos de construção ou demolição de obras civis, que apresenta características técnicas para a aplicação em obras de edificação e infraestrutura. Além do pó de pedra, os agregados de RCC foram produzidos através da trituração na máquina e peneirados pelas peneiras normalizadas pela ABNT, sendo classificados granulometricamente através da NBR NM 248. A proporção dos agregados no traço foi definida após a obtenção da maior massa unitária e o menor índice de vazios através do método de empacotamento. Todos os procedimentos para obtenção das frações granulométricas foram executados no campus do IFMT de Cuiabá, através do britador da Instituição. Os resíduos utilizados foram gerados pela própria Instituição, em obras de reforma da mesma e atividades desenvolvidas no laboratório de materiais de construção civil do campus. Eles são classificados segundo a NBR 15116/2004 como resíduos de Classe A (reutilizáveis ou recicláveis como agregados): componentes cerâmicos, argamassas e concretos, entre outros. 2.1.3 Pó de Pedra O Pó de pedra, como é conhecido comercialmente, é o rejeito da exploração de pedreiras, que apresenta em torno de 15% a 20% da produção de uma instalação de britagem, como conseqüência da cominuição de rochas. Encontram-se diferentes denominações para resíduo pó de pedra, como: póde brita, finos de pedreira, areia artificiais e finos de pedra britada, sendo pó de pedra a nomenclatura mais utilizada. ANDRIOLO (2005) define pó de pedra como sendo o material fino, com partículas de diâmetro inferior a 0.075 mm, obtida pela britagem de rocha. Utilizamos nesse trabalho o pó de pedra da Pedreira de Nossa Senhora da Guia a 60km de Cuiabá – MT. 2.1.4 Água A água utilizada foi proveniente da rede de abastecimento da Companhia de Águas do Brasil (CAB), localizado em Cuiabá – MT. 2.2 Métodos 2.2.1 Empacotamento Com objetivo de obter concreto com características que venham satisfazer a utilização do mesmo de forma não estrutural, primeiramente foi definido a utilização do método de empacotamento das partículas para obtenção dos traços dos agregados. Esse método proporciona ao concreto uma maior resistência devido ao menor índice de vazios e maior massa unitária, que é o que desejamos obter, permitindo que este concreto tenha maior qualidade e durabilidade. A norma utilizada nesse processo foi a NBR NM 45/2006. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 4 Para a execução do empacotamento, os resíduos de classe A, gerados pela própria Instituição foram fragmentados e separados conforme sua granulometria. Por fim, misturaram-se os agregados obtidos, de acordo com as proporções já citadas. 2.2.2 Dosagem O traço unitário em massa usada na confecção do concreto foi 1:5 e após o empacotamento ele transformou-se em 1: 1,37: 1,13: 1,5: 1,0. Como o excesso de água prejudica a resistência e a qualidade do concreto, decidiu-se utilizar a relação água/cimento (a/c) que proporcionasse o Slump test com consistência entre 60 e 80 mm. Segundo José Dafico Alves (1980), uma boa dosagem de concreto conduz a uma mistura trabalhável e uma boa resistência. 2.2.3 Mistura A fabricação manual do concreto deve ser evitada, porque exige grande esforço do operário e a mistura obtida não é de boa qualidade (ALVES, 1980). Por esse motivo os concretos foram misturados de forma mecânica, em betoneira de 100 dm³, por um período de 5 minutos. A medida dos materiais deve ser correta para não prejudicar as características do concreto (ALVES, 1980). Todos esses critérios devem ser observados para um bom resultado. 2.2.4 Moldagem e cura dos corpos-de-prova Para obtenção de concreto compacto com o mínimo de vazios, após a colocação do concreto nas fôrmas, há a necessidade de compactá-lo através de processos manuais ou mecânicos, que provocam a saída do ar, facilitam o arranjo interno dos agregados, melhoram o contato do concreto com as fôrmas (BAUER,1994). Os corpos-de-prova de concreto foram moldados manualmente, no formato cilíndrico com diâmetro de 100 mm e altura de 200 mm, segundo a NBR 5738. A cura das peças recém concretadas tem a finalidade de evitar a evaporação de água de amassamento do concreto que é necessária para a hidratação dos compostos de cimento (ALVES, 1980). Estes corpos-de-prova foram submetidos à cura em água por 7 e 28 dias. 3 Resultados e Discussão 3.1 Propriedades do Concreto no Estado Fresco Essas propriedades foram analisadas quando o concreto ainda estava no estado plástico e pôde ser trabalhado. Sendo elas: consistência, coesão, homogeneidade, trabalhabilidade e massa específica. Os resultados dos ensaios realizados, no estado fresco, dos concretos em estudo aparecem na Tabela 1. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 5 Tabela 1 - Índices Físicos do Concreto Estudado Traço 1: 5 Massa específica (g/cm³) Relação água/cimento (a/c) Abatimento do Concreto (mm) NBR NM 67 Concreto sem função estrutural 2,13 0,82 75 Segundo a NBR 15116/2004 o concreto de cimento Portland sem função estrutural, com agregado reciclado e natural, é um material destinado a usos como: enchimentos, contrapiso, calçadas e fabricação de artefatos não estruturais, como blocos de vedação, meio-fio (guias), sarjeta, canaletas, mourões e placas de muro. Esses locais quando adensado manualmente necessitam de Slump entre 25mm e 75mm e quando mecânico entre 15 e 35 mm (Silva, 1985). Logo, a relação água/cimento obtida foi essencial ao resultado do Slump proposto inicialmente (slump test entre 60 e 80 mm), sendo adequado para aplicação no locais citados acima, proporcionando uma boa consistência e trabalhabilidade ao concreto. Como o slump obtido foi de 75 mm, segundo ALVES (1980) ele é considerado plástico, escoa facilmente e pode ser compactado manualmente, viabilizando então o seu uso por pessoas de diferentes níveis econômicos, devido a não necessidade de compactação mecânica para obtenção da qualidade final. A massa específica é importante nos cálculos do peso próprio das estruturas (Silva, 1985) e na quantidade de material a ser utilizado. No estado fresco a massa específica obtida foi 2,13 g/cm³. A coesão e homogeneidade foram analisadas visualmente. O concreto produzido apresentou propriedades adequadas, reafirmando que o seu uso é viável. 3.2 Propriedades do Concreto no Estado Endurecido 3.2.1 Ensaio de Resistência Mecânica à Compressão Axial e por Compressão Diametral A compressão axial é o que geralmente determina o local de aplicação final do concreto, através de seu fck. Foi realizada a avaliação no estado endurecido do concreto reciclado, de acordo com a NBR 15116, NBR 8953, NBR 5739 e NBR 7222, cujos resultados são apresentados nas figuras 1 e 2. Os ensaios de resistência à compressão axial e tração por compressão diametral, foram realizados para as idades de 7 e 28 dias. Os valores das resistências foram determinados por quatro corpos-de-prova cilíndricos, com aproximadamente 100 mm de diâmetro e 200 mm de altura. O resultado obtido é a média dos quatro valores, expresso em MPa. Consideram-se normalmente 28 dias como idade padrão, ensaiando-se o material aos 7 dias , para ter, mais rapidamente, informações sobre a qualidade do concreto (PETRUCCI, 1998). ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 6 Figura 1 – Resistência axial aos 7 e 28 dias Figura 2 – Resistência à tração por compressão diametral aos 7 e 28 dias Segundo a NBR 15116, as utilizações deste concreto reciclado devem seguir a classe de resistência à compressão C10 (10 MPa) e C15 (15 MPa) da ABNT 8953. Diante dos resultados obtidos, mostrados nas figuras 1 e 2, esse concreto atendeu as necessidades impostas pelas normas, além de empregar o seu contexto de sustentabilidade. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 7 3.2.2 Absorção por imersão e Permeabilidade (capilaridade) Segundo Silva (1985), a absorção é a propriedade segundo a qual o concreto retém a água nos poros e condutos capilares, já a permeabilidade é a propriedade do concreto que permite a passagem de água através do material, neste caso por capilaridade. Essas propriedades são afetadas por diversos fatores, como: materiais constituintes, métodos de preparação e tratamentos. Os resultados obtidos conforme as normas NBR 9778 e NBR 9779 foram as seguintes: Figura 3 – Absorção de água por imersão Figura 4 – Absorção de água por capilaridade Os resultados da alta absorção é devido ao material ser muito poroso, o que interfere diretamente na resistência a compressão. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 8 4 Conclusão Diante dos resultados apresentados, conclui-se que é viável a utilização desses resíduos na confecção de concreto não estrutural, reduzindo o custo na confecção do mesmo, podendo ser utilizado como agregado total ou mesmo parcial, conforme a necessidade das obras.As características obtidas foram satisfatórias, estando todas dentro de normas. O produto final não perderá sua qualidade final, desde que usado corretamente conforme projeto. Portanto, esse estudo trouxe à tona a viabilização desses rejeitos, permitindo a minimização dos impactos ambientais, deixando as obras mais limpas e conscientizando os colaboradores da construção civil a importância da sustentabilidade. . 5 Referências ALVES, José Dafico. Materiais de Construção. 6 ed. Goiânia Ed. da UFGO, 1980. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 53: Agregado graúdo - Determinação da massa específica, massa específica aparente e absorção de água. Rio de Janeiro, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 45: Agregados - Determinação da massa unitária e do volume de vazios. Rio de Janeiro, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9779: Argamassa e concreto endurecidos — Determinação da absorção de água por capilaridade. Rio de Janeiro, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7222: Concreto e argamassa — Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2011. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 9 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15112: Resíduos da construção civil e resíduos volumosos - Áreas de transbordo e triagem - Diretrizes para projeto, implantação e operação. Rio de Janeiro, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15116: Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil - Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural - Requisitos. Rio de Janeiro, 2004. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro, 1998. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto - Ensaios de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2007. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9833: Concreto fresco - Determinação da massa específica, do rendimento e do teor de ar pelo método gravimétrico. Rio de Janeiro, 2008. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 8953: Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12142: Concreto — Determinação da resistência à tração na flexão de corpos de prova prismáticos. Rio de Janeiro, 2010. BAUER, Luis Alfredo Falcão. Materiais de Construção. 5. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1994. COSTA, J. S. Agregados Alternativos para Argamassa e Concreto produzidos a partir da reciclagem de rejeitos virgens da indústria de cerâmica tradicional. Tese de Doutorado, Universidade Federal de São Carlos, Departamento de Engenharia de Materiais-DEMa - (2006). JÚNIOR, Nelson Boechat Cunha (Coord.). Cartilha de Gerenciamento de Resíduo Sólidos para a Construção Civil. SINDUSCON – MG, 2005. O’REILLY DÍAZ, V.A.(2005) Método para dosificar hormigón de elevado desempeno. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. ANAIS DO 56º CONGRESSO BRASILEIRO DO CONCRETO - CBC2014 – 56CBC 10 PETRUCCI, Eládio Geraldo Requião. Concreto de Cimento Portland. 13 ed. São Paulo: Globo, 1998. SILVA, Moema Ribas. Materiais de Construção. São Paulo, Pini, 1985.