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CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA CAMILA DANIELA DA SILVA MAFRA SOLINEY CARREIRO FERREIRA ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO COM SUSTITUIÇÃO DE AGREGRADO MIÚDO E GRAÚDO CONVENCIONAL POR AGREGADO RECICLADO. CARATINGA-MINAS GERAIS JULHO/2019 CAMILA DANIELA DA SILVA MAFRA SOLINEY CARREIRO FERREIRA ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO COM SUSTITUIÇÃO DE AGREGRADO MIÚDO E GRAÚDO CONVENCIONAL POR AGREGADO RECICLADO. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário de Caratinga, como requisito parcial à obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Esp. Adriano Ferreira Batista. CARATINGA-MINAS GERAIS JULHO/2019 CAMILA DANIELA DA SILVA MAFRA SOLINEY CARREIRO FERREIRA ANÁLISE DA RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO DO CONCRETO COM SUSTITUIÇÃO DE AGREGRADO MIÚDO E GRAÚDO CONVENCIONAL POR AGREGADO RECICLADO. Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Centro Universitário de Caratinga, como requisito parcial à obtenção do título de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Prof. Esp. Adriano Ferreira Batista. Aprovada em: 03/07/2019 __________________________________ Prof. Esp. Adriano Ferreira Batista. ORIENTADOR ______________________________ Prof. Marialice T. Trigo AVALIADOR _______________________________ Prof. Márcio Lourenço da Costa AVALIADOR CARATINGA-MINAS GERAIS JULHO/2019 AGRADECIMENTOS Gostaríamos de deixar nossos sinceros agradecimentos a todos os envolvidos nesse projeto, foram vários os momentos em que uma palavra de carinho e incentivo nos fizeram acreditar que seríamos capazes de finalizar mais uma etapa. Á Deus por ser nosso apoio e sustentação, nos dando força e sabedoria para realizar nossos sonhos. Á a toda nossa família e amigos pelo apoio e incentivo em todas etapas das nossas vidas, compartilhando momentos felizes pelas conquistas e nos dando suporte nas dificuldades enfrentadas. Aos nossos professores e mestres pela disponibilidade de sempre e suporte na realização deste trabalho, agradecemos em especial ao nosso professor e orientador Adriano Ferreira Batista, pela paciência, pela dedicação e ensinamentos que foram essenciais na nossa formação e principalmente na conclusão deste projeto, agradecemos também ao nosso coordenador e professor Alex Pereira Cardoso por todo apoio. De maneira geral, nossos mais sinceros agradecimentos. “Consagre ao senhor tudo o que você faz, e os seus planos serão bem-sucedidos” Provérbios 16.3. RESUMO MAFRA, Camila Daniela da Silva, FERREIRA, Soliney Carreiro. Análise da resistência à compressão do concreto com substituição de agregado miúdo e graúdo convencional por agregado reciclado. Centro Universitário de Caratinga, julho de 2019. Orientador: Prof. Esp. Adriano Ferreira Batista. Esta pesquisa pode ser classificada como descritiva e experimental, pois descreve procedimentos e métodos aplicados na sua realização, além de ensaios técnicos e experimentos embasados na elaboração de testes que apresentem resultados para análise da resistência do concreto no estado endurecido com substituição total do agregado miúdo e graúdo pelo agregado reciclado de materiais de RCC ( resíduos da construção civil). Visto que a geração de resíduos do setor da construção civil são um dos maiores responsáveis pelos impactos ambientais no meio, tanto pela disposição inadequada dos materiais, quanto pela utilização dos recursos naturais, a reciclagem e utilização dos materiais como agregados de concreto, surge como alternativa sustentável na minimização desses impactos. Quanto à metodologia do estudo, trata- se de uma pesquisa cientifica com natureza qualitativa, uma vez que analisa o comportamento no desempenho do concreto, os ensaios e testes tanto dos matérias, quanto dos corpos de prova foram realizados em laboratório seguindo normas e diretrizes. Os ensaios correspondem a análise e comparativo que fornecem resultados que garantem a utilização do material reciclado dentro da construção civil em concreto com função estrutural com desempenho e resistência adequado conforme norma. Palavras Chaves: Agregado reciclado, alternativa sustentável, Resíduos sólidos e resistência do concreto. ABSTRACT MAFRA, Camila Daniela da Silva, FERREIRA, Soliney Carreiro Analysis of the compressive strength of concrete with substitution of aggregate and conventional aggregate by recycled aggregate. University Center of Caratinga, July 2019. Advisor: Prof. Esp. Adriano Ferreira Batista. This research can be classified as descriptive and experimental, since it describes procedures and methods applied in its accomplishment, besides technical tests and experiments based on the elaboration of tests that present results for analysis of the resistance of the concrete in the hardened state with total replacement of the small aggregate and recycled aggregate of RCC materials (construction waste). Since the generation of waste from the construction sector is one of the main responsible for environmental impacts in the environment, due to inadequate disposal of materials and the use of natural resources, recycling and use of materials as concrete aggregates, arises as an alternative in minimizing these impacts. As for the methodology of the study, it is a scientific research with a qualitative nature, once it analyzes the performance behavior of the concrete, the tests and tests of both the materials and the test specimens were carried out in the laboratory following norms and guidelines. The tests correspond to analysis and comparative that provide results that guarantee the use of the recycled material within the civil construction in concrete with structural function with performance and adequate resistance according to standard. Keywords: Recycled aggregate, sustainable alternative, solid waste and concrete strength. LISTA DE FIGURAS Figura 1- Processo de fabricação do cimento. .......................................................... 19 Figura 2- Tipos de cimento. ....................................................................................... 21 Figura 3- Gráfico de relação água/cimento x à resistência à compressão. ............... 23 Figura 4- Areia fina, média e grossa. ........................................................................ 25 Figura 5- Classificação das areias. ........................................................................... 26 Figura 6- Estimativa de RCC coletado nas diferentes regiões do Brasil (t/dia). ........ 34 Figura 7- Demonstração de canteiro de obras e área de demolição. ........................ 36 Figura 8- Proporções de resíduos classe A. ............................................................. 37 Figura 9- Possíveis contaminantes e sua influência no concreto .............................. 38 Figura 10- Massa específica x absorção de água dos agregados de RCC. .............. 40 Figura 11- Retração dos concretos com ARC e agregado natural. ........................... 44 Figura 12- Diferenças visuais agregado miúdo ......................................................... 45 Figura 13- Diferenças visuais Agregado Graúdo ....................................................... 46 Figura 14- Usina fixa de reciclagem de RCC ............................................................ 48 Figura 15- Usina móvel de reciclagem de RCC ........................................................49 Figura 16- Reciclado retido na peneira 12,5mm ........................................................ 54 Figura 17- Natural retido na peneira 19mm ............................................................... 54 Figura 18- Massa específica agregado miúdo reciclado ........................................... 55 Figura 19- Massa específica agregado miúdo natural ............................................... 55 Figura 20- Curva de Abrams do cimento ................................................................... 63 Figura 21 - Consumo de água aproximado ............................................................... 63 Figura 22- Volume do agregado seco por m3 de concreto. ....................................... 64 Figura 23-Slump test graúdo reciclado ...................................................................... 68 Figura 24- Slump test miúdo reciclado ...................................................................... 68 Figura 25- Substituição brita por agregado reciclado ................................................ 69 Figura 26- Massa de concreto após substituição ...................................................... 69 Figura 27- Substituição areia por agregado reciclado ............................................... 69 Figura 28- Massa de concreto após substituição ...................................................... 69 Figura 29- Moldagem e identificação, agregado graúdo reciclado ............................ 70 Figura 30- Moldagem e identificação, agregado miúdo reciclado ............................. 70 Figura 31- Corpo de prova com graúdo reciclado na prensa .................................... 71 Figura 32- Corpo de prova graúdo reciclado após rompimento. ............................... 71 Figura 33-Corpo de prova com agregado graúdo reciclado ...................................... 71 Figura 34-Corpo de prova miúdo reciclado na prensa .............................................. 73 Figura 35-Corpo de prova miúdo reciclado após rompimento ................................... 73 Figura 36- Corpo de prova com agregado graúdo reciclado ..................................... 73 Figura 37- Corpo de prova convencional na prensa .................................................. 75 Figura 38- Corpo de prova convencional após rompimento ...................................... 75 Figura 39-Corpo de prova com agregado convencional ............................................ 75 Figura 40- Comparativo das resistências das amostras graúdo reciclado ................ 78 Figura 41-Comparativo das resistências das amostras miúdo reciclado ................... 78 LISTA DE TABELAS Tabela 1- Componentes do Clínquer. ....................................................................... 20 Tabela 2- Repetições Ensaio massa específica Agregado miúdo Reciclado ............ 54 Tabela 3- Repetições ensaio massa específica agregado miúdo natural ................. 55 Tabela 4-Repetições ensaio umidade superficial agregado reciclado ....................... 57 Tabela 5- Resultados massa unitária em estado solto, brita reciclada ...................... 59 Tabela 6- Resultados massa unitária em estado solto, brita natural ......................... 59 Tabela 7- Resultado massa unitária estado compactado brita reciclada .................. 60 Tabela 8- Resultado massa unitária estado compactado brita natural ...................... 61 Tabela 9- Resistência à compressão calculada ........................................................ 77 LISTA DE QUADROS Quadro 1- Classificação das britas ............................................................................ 27 Quadro 2- Ensaio de granulometria miúdo reciclado ................................................ 52 Quadro 3- Ensaio de granulometria miúdo natural .................................................... 52 Quadro 4- Estatística descritiva com desvio padrão agregado graúdo reciclado ...... 79 Quadro 5- Estatística descritiva com desvio padrão agregado miúdo reciclado ....... 80 LISTA DE EQUAÇÕES Equação 1 ................................................................................................................. 30 Equação 2. ................................................................................................................ 39 Equação 3. ................................................................................................................ 39 Equação 4 ................................................................................................................. 40 Equação 5 ................................................................................................................. 53 Equação 6 ................................................................................................................. 55 Equação 7 ................................................................................................................. 56 Equação 8 ................................................................................................................. 57 Equação 9 ................................................................................................................. 58 Equação 10 ............................................................................................................... 58 Equação 11 ............................................................................................................... 60 Equação 12 ............................................................................................................... 62 Equação 13 ............................................................................................................... 64 Equação 14 ............................................................................................................... 65 Equação 15 ............................................................................................................... 65 Equação 16 ............................................................................................................... 65 Equação 17 ............................................................................................................... 66 Equação 18 ............................................................................................................... 70 Equação 19 ............................................................................................................... 72 LISTA DE SÍMBOLOS Fcd Resistência de cálculo do concreto Fck Resistência característica do concreto γc Coeficiente de minoração da resistência do concreto ɣm Massa especifica do agregado miúdo ɣg Massa especifica do agregado graúdo Ms Massa do material seco; Lo Leitura inicial do frasco L Leitura final do frasco. ɣ0 Massa unitária do agregado no estado solto Mar Massa do recipiente +amostra MF Módulo de finura Mr Massa do recipiente V Volume do recipiente ɣcomp Massa unitária do agregado no estado compactado H Teor de umidade Sd Desvio Padrão C Consumo cimento Ca Consumo água a/c Relação água/cimento Cb Consumo agregado graúdo Cm Consumo agregado miúdo A área Ø Diâmetro F Força ϑ Resistência SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO .................................................................................................... 15 2. OBJETIVO .......................................................................................................... 17 Objetivo geral ..................................................................................................... 17 Objetivos específicos ......................................................................................... 173. REVISÃO DE LITERATURA ................................................................................ 18 Cimento Portland ................................................................................................ 18 Clínquer ........................................................................................................... 19 Processo de reações ....................................................................................... 21 Agregados .......................................................................................................... 24 Agregado miúdo .............................................................................................. 24 Agregado graúdo ............................................................................................. 26 Água ........................................................................................................... 27 Concreto ........................................................................................................... 27 Propriedades do concreto fresco .................................................................... 28 Propriedades do concreto endurecido ............................................................. 29 Resíduos da construção civil .............................................................................. 30 Classificação dos resíduos .............................................................................. 31 Os impactos negativos dos resíduos da construção civil ................................ 32 Agregado Reciclado ........................................................................................... 34 Agregado de resíduo de concreto (ARC) ........................................................ 35 Agregado de resíduo misto (ARM) .................................................................. 35 Composição dos resíduos ............................................................................... 36 Propriedades fundamentais Agregado reciclado ................................................ 38 Porosidade ...................................................................................................... 38 Massa específica e massa unitária ................................................................. 39 Teor de finos ................................................................................................... 41 Granulometria .................................................................................................. 41 Absorção de água ........................................................................................... 41 Concretos com agregados de RCD .................................................................... 42 Influência no concreto fresco ........................................................................... 42 Influência no estado endurecido ...................................................................... 43 Diferenças visuais entre Agregados reciclados e agregados naturais ............... 45 Usinas de reciclagem RCC .............................................................................. 46 4. METODOLOGIA ................................................................................................... 50 Materiais ........................................................................................................... 50 Procedimento coleta e beneficiamento .............................................................. 50 Ensaio das propriedades dos agregados ........................................................... 51 Determinação da composição granulométrica do agregado miúdo e graúdo, reciclado e convencional ........................................................................................... 51 Determinação de massa específica “ɣ” do agregado miúdo reciclado e convencional ............................................................................................................. 54 Determinação massa unitária “ɣ0” do agregado miúdo reciclado e convencional em estado solto ......................................................................................................... 56 Determinação massa unitária “ɣ0” do agregado miúdo reciclado e convencional em estado compactado ............................................................................................. 56 Determinação da umidade superficial do agregado miúdo reciclado .............. 57 Determinação da massa especifica e massa específica aparente do agregado graúdo reciclado e natural ......................................................................................... 58 Determinação da massa unitária do agregado graúdo reciclado e natural em estado solto ............................................................................................................... 59 Determinação da massa unitária do agregado graúdo reciclado e natural em estado compactado ................................................................................................... 60 Traço de concreto pelo método ABCP ............................................................... 61 Ensaio do abatimento do tronco de cone ........................................................... 67 Moldagem do corpo de prova ............................................................................. 68 Ensaio de compressão simples .......................................................................... 70 Compressão amostras com agregado graúdo reciclado ................................. 71 Compressão amostras com agregado miúdo reciclado................................... 73 Compressão amostras com agregado convencional ....................................... 75 Comparação da resistência do concreto reciclado e concreto convencional ..... 77 5. RESULTADOS E DISCUSSÃO ............................................................................ 79 Resistência das amostras .................................................................................. 79 6. CONCLUSÃO ....................................................................................................... 82 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 83 APÊNDICES ............................................................................................................. 85 A- Estatísticas e comparações agregado graúdo reciclado ...................................... 85 B- Estatísticas e comparações agregado miúdo reciclado ....................................... 87 15 1. INTRODUÇÃO A construção civil é uma indústria que se destaca como um dos setores econômicos mais importantes e influentes do Brasil, e por sua vez tem o concreto como uns dos materiais mais solicitados pela mesma. Relatos históricos explicam que seu uso teve origem grega e romana, sendo trabalhadas em sua forma mais simples com a utilização do calcário calcinado e, mais tarde, com a inserção de outros materiais como pedra e areia. O concreto continua sendo usado na atualidade, porém de maneira mais complexa, fato que se explica pela evolução do material ao longo dos anos, já que o mesmo é solicitado em grande escala no país e no mundo, as pesquisas e técnicas referentes ao tema o levaram a apresentar melhores aspectos e desempenho, a viabilidade de conhecimento técnico da estrutura dos componentes do material tornou possível sua análise química e física, além do seu comportamento quando combinado a outros elementos ainda não utilizados, o que garantiu ao concreto a inserção de recursos que aprimorem suas propriedades, aumentando, portanto, aplicação e finalidade em várias etapas da construção. Sua enorme utilização se explica pelo fato de ser um material com alta versatilidade, apresentando ótimas propriedades como trabalhabilidade,durabilidade, resistência, plasticidade, entre outros aspectos que o torna cada vez mais eficaz, além ser considerado um elemento sustentável por emitir menos gases poluentes, quando comparado aos outros materiais pertencentes às etapas de construção das obras. Em contrapartida a enorme evolução econômica e social da construção civil também é considerada como uns dos maiores fatores que contribuem com o impacto ambiental do meio, uma vez que a construção civil trouxe na mesma proporção, um aumento considerável na geração de resíduos sólidos, conhecidos como RCC (Resíduos de construção civil). De acordo com dados apresentados por ABRECON (2019) a construção civil compreende valores de contribuição de 54% a 70% de resíduos sólidos urbanos totais gerados anualmente. Esses valores acentuados são na maior parte das vezes descartados de forma incorreta, que como consequência geram impactos tanto visuais quanto ambientais, acentua a proliferação de vetores de doenças como a dengue e geram ainda impactos econômicos, pois a geração de resíduos na construção civil está diretamente ligada ao desperdício nas obras. 16 A separação e destinação dos resíduos quanto sua classe, é de responsabilidade do gerador, porém a falta de controle sobre a aplicação de leis e fiscalizações e principalmente a falta de plano de gestão por parte dos responsáveis pelas obras vem agravando a situação. Uma vez que alguns resíduos podem ser reciclados, surgiu recentemente o agregado reciclado como alternativa sustentável para minimização dos impactos causados pelos resíduos da construção. O material beneficiado pode substituir o agregado convencional parcialmente ou completamente, podendo ser introduzido como agregado graúdo ou miúdo e tem atualmente aplicação em concretos sem função estrutural como em material auxiliar em pavimentação, calçadas ou muros sem contenções A proposta de inserção de técnicas de reuso é prevista como alternativa em construções principalmente em grandes centros em constante desenvolvimento e enorme demanda de materiais, para reduzir, então, a necessidade de extração de recursos naturais cada vez mais escassos e reduzir consequentemente os impactos ambientais provenientes do setor da construção civil. Objetivando avaliar a aplicabilidade do novo material, foi estudada a utilização de RCC na produção de concretos para estruturas de pequeno porte, com menor esforço solicitante, estudando a possibilidade de ter utilização também em concreto com função estrutural. Os agregados graúdo e miúdo serão substituídos separadamente em corpos de provas e posteriormente rompidos com o intuito de avaliar a resistência à compressão axial e analisar o desempenho do novo material. 17 2. OBJETIVO Objetivo geral Identificar através do ensaio de resistência à compressão o comportamento do concreto quanto à sua resistência, submetido a alterações dos seus componentes pela substituição dos agregados convencionais por agregados reciclados. Objetivos específicos • Calcular um traço de concreto feito com agregado graúdo e miúdo reciclado e agregados naturais, buscando atingir a resistência de 20 Mpa; • Realizar o ensaio do abatimento do cone para identificação da consistência, trabalhabilidade e a homogeneidade da mistura; • Moldar 12 corpos de prova, sendo 4 corpos de prova de concreto convencional, 4 corpos de prova feito com agregado graúdo reciclado e 4 corpos de prova de concreto feito com agregado miúdo reciclado; • Realizar o ensaio de compressão simples na amostra de concreto endurecido, a fim de obter a resistência característica a compressão; • Realizar comparativos dos resultados, através do software Minitab encontrados entre corpos de provas de concretos convencionais e concreto reciclado. 18 3. REVISÃO DE LITERATURA Cimento Portland De acordo Neville (2016), o cimento pode ser descrito como um aglomerante hidráulico resultante da mistura homogênea do Clínquer Portland e adições, com propriedades adesivas e coesivas que possuem a capacidade de unir fragmentos minerais na forma de uma unidade compacta. Quanto a sua constituição, são formados por matérias primas como o calcário que é uma rocha sedimentar que contem minerais com quantidades acima de 30% de carbonato de cálcio representados pela fórmula química: Caco3, sendo a principal matéria prima para fabricação do cimento; a sílica um composto oxigenado (SiO2) do silício encontrado em minerais, areias e silicatos; Alumina sendo um óxido de alumínio (Al2O3) e óxido de ferro representado fórmula Fe3O4. O processo de fabricação do cimento pode ser descrito de acordo com Neville (2016), de maneira simplificada e clara, porém cada processo é susceptível a alterações de acordo com o fabricante. Mas de maneira geral, o calcário é extraído das jazidas que particularmente são localizadas próximas às fabricas, após a extração ocorre à moagem e a mistura aos demais componentes, essa etapa é fundamental na qualidade do cimento, pois a mistura dos componentes à farinha do cru deve ser dosada em proporções extremamente adequadas. Após a mistura e homogeneização das matérias primas, o material é levado à queima em grandes fornos rotativos a uma temperatura que pode chegara 1945 ºC, esse processo de queima é chamado de clinquerização, obtendo produto final o clínquer. Esse por sua vez é resfriado e moído em partículas muito finas e é onde recebe adições de acordo com o tipo de cimento e características esperadas, Neville (2016). Os componentes de maneira geral interagem entre si no interior do forno e forma uma série de produtos e componentes mais complexos através de um equilíbrio químico, presentes no produto final da queima. Dentro do processo de resfriamento o material não mantém a condição de equilíbrio, e sua velocidade de resfriamento afeta diretamente o grau de cristalização e a quantidade de material amorfo presente no clínquer frio, e é a maneira como é processado que forma sua estrutura e a qualidade do cimento. 19 No entanto considera-se que os produtos frios reproduzem o equilíbrio existente na temperatura de clinquerização, e assim se adapta as condições mantendo composição potencial similar ao material aquecido, a pasta resultante é bombeada para tanques de armazenamento, Neville (2016). De maneira mais clara e objetiva o processo de fabricação do cimento pode ser descrito através da imagem 1: Figura 1- Processo de fabricação do cimento. Fonte: MOREIRA (2017). Clínquer Segundo Bauer (2015), o clínquer é um produto de natureza granulosa, produto resultante da calcinação no precesso de fabricação, onde se inicia as primeiras reações químicas a partir da fundição dos materiais em temperatura superior a 1400°c nos fornos rotativos. O clínquer sai do forno com características similar a esferas, com formato arredondado. E a partir dos materiais que se fundem no processo de calcinação a estrutura do material se modifica e constrói elementos que dão as características ao material. Os principais componentes do clínquer podem ser descritos conforme Neville (2016), pela figura 1: 20 Tabela 1- Componentes do Clínquer. Nome do composto Composição em óxidos Abreviatura Silicato tricálcico 3CaO.SiO2 C3S Silicato dicálcico 2CaO.SiO2 C2S Aluminato tricálcico 3CaO.Al2O3 C3A Ferroaluminato tetracálcico 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF Fonte: Neville (2016). Cada um dos componentes exerce função importante dentro das reações químicas quando hidratados, a partir da reação de cada um dos componentes no processo de hidratação é que confere as características peculiares dos cimentos, desta forma cada tipo de cimento pode ser fabricado conforme proporções medidas de materiais, sendo propriedades que se apresentam tanto no estágio inicil da cura do concreto, até mesmo a longosperíodo. De acordo com Neville (2016), a caracterização e definição dos elementos podem ser expressas dessa forma: Silicato tricálcico: hidrato de silicato de cálcio, existente mo cimento com teor variável de 40 a 60%. É caracterizado por alta taxa de hidratação e alta capacidade exotermica, por tanto esse componete deixa o cimento quente e isso implica posteriormente nas reações, possuem propriedade de adquirirem resistencia rápida, mas como desvantagem o componente gera a cal e tem seu volume expandido. Silicato dicálcico: hidrato de silicato de cálcio, é caracterizado por taxa de hidratação mais lenta comparada ao primeiro componente, pois menor liberação de calor e sua resistência é adquirida ao longo da hidratação de maneira mais lenta. Aluminato tricálcico: é a fase que reage mais rápido na hidratação e contribui para resistência no estágio inicial. Ferroaluminato tetracálcico: componente que não interfere na resistencia, é apenas um produto gerado da fundição nos componentes. Dentro do mercado exitem variados tipos de cimento, as características que os diferem são definidas na hora do preparo e adições. 21 Figura 2- Tipos de cimento. Fonte: Guerra (2013) Processo de reações Segundo Neville (2016), dentro das reações, o silicato (c3s) se hidrolisa, separa-se em silicato bicálcico e hidróxido de cal. O hidróxido de cal precipita-se como cristal da solução. O silicato bicálcico existente, combina-se com a água e deposita- se em estado de gel e em temperaturas elevadas se transforam em natureza cristalina. O processo de hidratação pode ocorrer de duas maneiras, sendo uma delas a injeção direta de moléculas de água dentro da sua estrutura e a segunda forma é chamada de hidrolise, que por sua vez inicia uma quebra do arranjo da estrutura do material e inicia-se uma nova ligação. Em contato com a água os silicatos se tornam produtos de hidratação e ganham resistencia com o tempo. Com a hidratação os componentes c3s e c2s originam silicatos que passam a possuir composição química dada por C-S-H e hidróxido de cálcio Ca(oh)2, que preencheram por tanto espaços previamente ocupados pela água. As fases dos silicatos e aluminatos começam a criar algumas ligações interparticulas, que resulta no endurecimento. Após o processo de hidratação a massa de cimento tem solubilidade baixa em água, onde os composto em hidratação aderem moléculas de água suficiente para suas alterações, caso ocorra relação de água/cimento em forma desproporcional os materiais se tornam fraco e não ganham resistência adequada, tornando o concreto com alto teor de porosidade e vazios, que implica diretamente na resistência à compressão da peça adquirida, Neville (2016). 22 As reações do cimento com a àgua gera um aumento de temperatura entre eles definidos como calor de hidratação, é um processo onde o calor liberado através de um processo exotérmico, reação com a água do interior para o exterior. Na reação é liberada produtos de hidratação como hidroxido de cálcio e selicato de cálcio, Neville (2016). O aumento da temperatura da massa e o calor não conseguem dissipar, ocorrendo um acúmulo no seu interior, acrescentando um diferencial térmico entre o núcleo e a superfície. Segundo Bauer (2015), o desenvolvimento do calor varia com a composição do cimento, especialmente com proporções de silicato e aluminato tricálcico. Por tal motivo em situações em que ocorra o calor de hidratação em grandes volumes de cimentos e concretos, pode ocorrer fissurações, pois o controle se torna menor diante das alterações térmicas. O interesse do valor do calor de hidratação do cimento reside na possibilidade de estudos que demostrem seu comportamento interno, da evolução térmica durante o endurecimento. De maneira direta é importante obter conhecimentos sobre todos os materiais que compõem o cimento e o concreto, pois são materiais distintos que reagem de maneiras diferentes, podendo calor de hidratação em diferentes intensidades, o que torna ainda mais complexo os estudos nesse caso, Neville (2016). Outra característica apresentada pelo cimento é seu tempo de pega segundo Neville (2016), o termo é utilizado para para descrever o enrijecimento da massa de cimento, de maneira mais clara pode-se entender como a mudança de estado, de fluido para rígiso. Falcão bauer fala que a pega e o endurecimento são dois aspectos do mesmo processo de hidratação do cimento, vistos em períodos diferentes, sendo a pega o inicio da hidratação e o endurecimento a segunda e ultima fase do processo. A partir desse endurecimento o cimento começa a ganhar resistência, com menor resistência no início de pega e maior resistência com o fim de pega. Dentro desses estágios de mudanças os componentes vão se modificando e alterando a estrutura do concreto, e pela variação das caracteristicas dos componetes. O cimento após processo de hidratação continua sofrendo alterações relativas durante algum tempo, a pasta de cimento fresca é uma rede plástica de partículas de cimento e água, ao longo dos dias essa pasta começa a endurecer e toda sua composição são produtos hidratados, cristalizados e derivados de reações químicas, mesmo com o passar do tempo existem materiais anidros, pois não entraram em 23 contato com a água e existem ainda espaços ocupados pela água, esses espaços são dominados como poros capilares, em visão de volume geral da massa de cimento os poros capilares continuam sendo espaço de que não foram preenchidos pelo produto de hidratação, o aumento ou diminuição dos poros capilares são relacionados diretamente a relação água/cimento, Neville (2016). Definido como um dos processos mais importantes na execução de obras de concreto, pois a sua relação está diretamente ligada às propriedades adquiridas como a resistência à compressão, porosidade, permeabilidade durabilidade, além de afetar significamente na trabalhabilidade da pasta. É indispensável o controle dessa relação juntamente com traços pre- estabelecidos anteriormente a execução, permitindo portanto principalmente o ganho de resistência à compressão do concreto que é característica principal desempenhado por ele. Conforme figura 1, é possivel relacionar o teor de água/cimento, com o ganho de resistência: Figura 3- Gráfico de relação água/cimento x à resistência à compressão. Fonte: Associação Brasileira de cimentos Portland, ABCP(2019). A relação água/cimento, de acordo com Neville (2016), estabelece ainda que ocorra porosidade na pasta de cimento endurecida em qualquer estágio de hidratação. Desta forma, é possível analisar que a relação água/cimento influencia, juntamente com o grau de adensamento, o volume de vazios do concreto. 24 O concreto é um material complexo e mais utilizado em todo mundo, por suas características e trabalhabilidade. Apresenta várias características quando fresco e após tempo de cura. Segundo a NBR6118-2014 da ABNT a estrutura deve apresentar requisitos minimos de qualidade, que atendam as normas. Agregados De acordo com Bauer (2015), agregado é o material particulado, incoesivo, de atividade química praticamente nula, constituio de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos. O termo é de uso generalizado na tecnologia do concreto, nos outros ramos da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo nome específico. Enquanto Petrucci (1981), explica que podem ser definidos como “material granular sem forma ou volume definidos, geralmente inerte, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia”. De acordo com a norma 7211:2009 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), agregado para concreto deve ser “composto por grãos de minerais duros, compactos, duráveis, estáveis, limpos e que não interfiram no endurecimento e hidratação do cimento e também na proteção contra corrosãoda armadura”. Podendo ser usados na forma natural ou artificial, e usados como agregado graúdo e agregado miúdo. A NBR7211 (2009), da ABNT conceitua os agregados graúdo como grãos que passam pela peneira com abertura de malha 75 mm, agregados miúdos como grãos que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm. Ainda segundo a norma, os requisitos gerais para utilização dos agregados no concreto são grãos duros, compactos e limpos, não permitindo assim que os mesmos interfiram no processo de hidratação do cimento. Agregado miúdo O agregado miúdo é de grande importância dentro da confecção de peças concreto, uma vez que é um material inerte e trabalha com função de aumentar o volume da massa e reduzir custos, tendo em vista que o material é considerado relativamente barato. 25 Quanto à sua origem pode ser encontrada na sua forma natural, encontradas em rios e seixos. Segundo Campos (2006), a areia nada mais é do que a parte miúda, resultado da desagregação de rochas. Esta desagregação pode ser causada por processos naturais ou pelo homem, através de processos mecanizados para a britagem de rochas. Nem todo resíduo miúdo vindo de rochas é chamado de “areia”. Recebe este nome apenas o produto de desagregação das rochas que passa pela peneira com abertura de malha com no máximo 4,8 mm. E podem ser encontradas de forma artificial, como a areia industrial que se origina a partir do processamento de rochas. As areias mais comumente usadas podem ser divididas em grossa com grãos de diâmetro variando entre 2 a 4 mm, média com grãos de diâmetro variando entre 0,42 a 2 mm e fina com grãos de diâmetro variando de 0,05 a 0,42 mm. Todo material empregado na confecção do concreto respeita normas e requisitos para melhor desempenho, a norma NBR7211 (ABNT, 2009), trata de especificações para o uso dos agregados tanto graúdo quanto miúdo no concreto e através dela é possível encontrar parâmetros que adeque o material para melhor produto final. Os tipos de areia encontrados no mercado podem ser apresentados pela figura 4: Figura 4- Areia fina, média e grossa. Fonte: Alves (2017). A areia fina é mais utilizada dentro das construções, por ser mais apropriadas pela finura e trabalhabilidade apresentada: 26 Figura 5- Classificação das areias. Fonte: Fusco (2012). Agregado graúdo Segundo Bolonha (2013), brita é um material considerado artificial, pois é produzida a partir de outra fonte, que são as rochas maiores extraídas de pedreiras e fragmentadas após um processo de qualificação industrial. Apresenta-se em formas e tamanhos variados, sendo específica em cada caso. Em requisitos exigidos pela norma NBR7211 ABNT (2009), agregado graúdo para utilização em concreto deve estar limpo e sem adição de materiais de outras naturezas que interfiram no produto final esperado. As classificações do agregado são feitas a partir do tamanho pelo qual é fragmentado, para que seja comercializada ela deve ter qualidade comprovada, seguindo as especificações de resistência, granulometria, durabilidade e testes que aprovem ou reprovem o material analisado. No concreto usado na construção civil, a quantidade de cada material é dada através do traço, que respeita cuidadosamente as proporções adequadas referente a resistência a ser atingida, quanto ao agregado graúdo podem-se usar tanto as britas quanto os pedregulhos, desde que sejam adequados conforme supracitado. Possuem finalidade de uso em concreto reduzindo custos, minimizando a retração e o calor de hidratação e aumentando a resistência química. De modo geral os agregados representam cerca de 60 a 80% do volume total da massa de concreto e representam papel característico também na elasticidade da peça após processo de cura. Dentro do mercado, são disponíveis categorias de brita que atendam a maior demanda da sua utilização, sendo separadas principalmente pela composição granulométrica e faixas de tamanho, com diâmetros característicos 27 Quadro 1- Classificação das britas Brita Diâmetro mín. (mm) Diâmetro máx. (mm) 0 4,8 9,5 1 9,5 19 2 19 25 3 25 50 4 50 76 Fonte: Adaptado C4 engenharia. A mais utilizada para confecção da massa de concreto são britas 1 e 2. A brita 0 (ou pedrisco), por suas dimensões reduzidas, é bastante empregada na fabricação de vigas e vigotas, lajes pré-moldadas, tubos, blocos de concreto intertravado, jateamento em túneis e acabamentos em geral. Já a brita 1, que mede no máximo 19 mm, é a mais usada na construção civil, em colunas, vigas e lajes. Atualmente, essa é a brita mais encontrada em concretos. Segundo Sbrighi Neto, a brita 2 foi muito usada em concreto até 1520 anos atrás, más está em desuso, porque o concreto evoluiu e os agregados tiveram de evoluir também. Para concretos que exigem mais resistência, assim como para a construção de fundações e pisos mais espessos, a mais indicada é a brita 2. A brita 3, muita grossa, é pouco usada na fabricação de concreto. Ela é ideal para aterros, lastros ferroviários e drenos. A brita 4, bem grande, tem aplicações bem específicas, como em fossas sépticas, sumidouros, gabiões, reforços de subleito para pistas com tráfego pesado, lastros de ferrovias e concretos ciclópicos. Água A água, é um dos elementos principiais no traço do concreto, pois é responsável pelas reações e no ganho de resistência, sendo a mais importante nesse processo a relação água/cimento,tornando assim de extrema importância o controle em todas etapas. Com a função de hidratar o cimento e torna-lo aglomerante unindo os demais componentes e após processo de cura, tornando rígidos e resistentes. Concreto Segundo Neville (2016), o concreto é um material da construção civil composto por uma mistura de cimento, areia, pedras britadas e água, pode-se ainda, se 28 necessário, usar aditivos e outras adições que melhorem seu desempenho. Usado em grande escala dentro da construção civil é definido como um material complexo pelas suas propriedades, principalmente pela resistência e trabalhabilidade. É utilizado dentro da área civil em praticamente todas as atividades, desde as alvenarias, pontes, rodovias, edifícios e até em plataformas petrolíferas, IBRACON (2009), estima que a utilização de concreto em todo mundo chega a 11 bilhões de toneladas anualmente, aproximadamente, um consumo médio de 1,9 toneladas de concreto por habitante por ano, valor inferior apenas ao consumo de água. De acordo com IBRACON (2009), explica ainda que no Brasil, o concreto que sai de centrais dosadoras gira em torno de 30 milhões de metros cúbicos. As vantagens da utilização do concreto se dão além das suas propriedades mecânicas, é considerado um material do ponto de vista sustentável, como um material menos poluente e menos emissor de gases comparados a alumínio, aço e vidro, pois consome menos energia. Vários fatores afetam a qualidade do concreto, então é importante que o mesmo seja preparado com cuidado e atenção, tanto na qualidade e quantidade da água em proporções corretas com os demais materiais, pois ela é responsável pela ativação das reações químicas e pela propriedade aglomerante do cimento aos demais componentes. Dessa forma é importante o estudo das proporções a quais serão utilizadas, chamado traço do concreto. O traço é tão importante na qualidade do produto final que é normalizada, pois através dele são adquiridas as características especiais de cada tipo de concreto. Propriedades do concreto fresco A consistência traduz as propriedades da mistura fresca relacionada com a mobilidade da massa e a coesão entre os elementos componentes, tendo em vista a uniformidade e a compacidade do concreto. A trabalhabilidade é uma característica que define quão facilidade é permitida em ser manipulada a pasta, relativas à natureza da obra e aos métodos de execução, ainda dentroda trabalhabilidade é possível entender que a ausência da segregação é essencial para compacidade da mistura, não permitindo que os componentes se separem, obtendo, portanto, um concreto com uniformidade adequada. A 29 trabalhabilidade pode ser alterada diretamente pelo traço, a quantidade correta de dosagem dos materiais, Neville (2016). A exsudação é a tendência da água de amassamento de vir à superfície do concreto recém-lançado, enquanto a parte inferior torna-se excessivamente densa, fazendo com que ocorra a porosidade e diminuição da resistência. A água, ao subir à superfície, pode carregar partículas finas de cimento, formando uma pasta, que impede a ligação de novas camadas de material e deve ser removida cuidadosamente. Outra propriedade que o concreto fresco possui é a plasticidade, pode ser definida pela facilidade com que o mesmo pode ser moldado sem se romper. Essa propriedade é inteiramente dependente da consistência e do grau de coesão entre os componentes do concreto. Na ausência da coesão ocorre a segregação que é definida como a separação dos grãos do agregado da pasta de cimento que pode ocorrer durante o transporte, durante o lançamento, durante o adensamento ou também pela ação da gravidade que provoca o assentamento dos grãos mais pesados no fundo das formas, ficando os demais espalhados pela pasta de cimento. A plasticidade tem muita importância no que se refere à quantidade de agregados miúdos no concreto por exercerem influência preponderante sobre a plasticidade do mesmo devido a elevada área específica. Também é extremamente importante lembrar que o uso de areia em quantidades exageradas aumenta demasiadamente a coesão da mistura e dificulta o lançamento e adensamento do concreto em formas, além de aumentarem o consumo do cimento e, consequentemente, o custo final. Propriedades do concreto endurecido De acordo com Bauer (2015), o concreto considerado como um sólido a partir da pega, é um material em perpétua evolução. É sinsível às modificações das condições ambientais, físicas, químicas, mecânicas, com reações geralmente lentas registradas em suas características. Sua principal propriedade quando endurecido é a resistência a compressão, que de acordo com referencial de Rohden é medida através de um esforço solicitante por uma prensa hidráulica em que a estrutura pode suportar até entrar em colapso. 30 Além de durabilidde compatíveis com as exigencias de projeto, segundo Neville (2016), a relação entre as resistências à tração na flexão e à compressão depende do tipo de agregado graúdo utilizado, devido às propriedades do agregado, em especial sua forma e sua textura superficial, afetar a resistência à compressão final em um grau muito menor do que a resistência à tração ou do que a carga de fissuração à compressão. Segundo os conceitos de Fusco (2012), conceitua que a ruptura do concreto das peças estruturais é aceita quando, na seção mais solicitada, a resistência corresponder ao valor de cálculo fcd (design) definido por: 𝑓𝑐𝑑 = 𝑓𝑐𝑘 𝛾𝑐 Equação 1 Em estruturas que possuem carga de longa duração, a resistência do concreto sofre ação de dois agentes patogênicos: o passar do tempo aumenta resistência da peça por efeito de manutenção do concreto e com a permanência da carga existe uma redução da mesma resistência. Observa-se que uma estrutura que não se rompe nos estágios iniciais com as cargas sobre elas carregadas, a tendência da estrutura a não se romper com as mesmas cargas, só diminui com o tempo, esse fato se explica em Fusco (2012), onde explica que a velocidade do efeito de maturação supera a do efeito da permanência da carga. Resíduos da construção civil O plano nacional de resíduos sólidos (2012), explica que a construção civil é um importante segmento da indústria brasileira, e cresce de maneira significante ao longo dos anos, é tida com um indicativo do crescimento econômico e social. Contudo, também constitui uma atividade geradora de impactos ambientais, e seus resíduos têm representado um grande problema para ser administrado, seja por falta de planejamento, fiscalização adequada, etc. Podendo em muitos casos gerar graves impactos ambientais. Além do intenso consumo de recursos naturais, os grandes empreendimentos colaboram com a alteração da paisagem e como todas as demais atividades geradoras. De acordo com Art. 2º, parágrafo I presente em CONAMA (2002), os resíduos da construção civil (RCC), são os materiais provenientes de construções, reformas, reparos e demolições 31 de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha. Os resíduos são de grande impacto no meio ambiente, principalmente por não serem dispostos em locais adequados, em razão disso se faz necessárias diretrizes que acompanhem a quantidade de resíduos gerados e de qual maneira são descartados, criando uma gestão adequada desses materiais dentro das obras e também dentro do município, tornando a prática ainda mais assídua. Classificação dos resíduos Segundo CONAMA (2002), os resíduos da construção civil são classificados da seguinte maneira: I - Classe A - são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como: a) de construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem; b) de construção, demolição, reformas e reparos de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento etc.), argamassa e concreto; c) de processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meios-fios etc.) produzidas nos canteiros de obras. II - Classe B - são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como: plásticos, papel/papelão, metais, vidros, madeiras e outros; III - Classe C - são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem/recuperação, tais como os produtos oriundos do gesso; IV - Classe D - São resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde, oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outro bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde. (Nova redação dada pela Resolução n° 348/04, CONAMA, 2002). Muitas podem ser as causas do desperdício nas obras de construção civil que vão desde a fase do projeto que pode ser incorreto, fase de instalação do canteiro, fase de planejamento da obra, transporte e armazenamento inadequado de materiais, imperfeições no próprio material de construção, erros de execução por desqualificação da mão de obra, entre outros. (ALVES, 2004). 32 Todo e qualquer desperdício causam problemas tantos nas obras quanto ao meio ambiente, os aspectos econômicos e sustentáveis ficam diretamente afetados. Dessa forma a redução dos resíduos é vista como aspecto inicial e mais importante, porém a gestão dos resíduos que são gerados é de grande importância, sendo previsto por lei que esses materiais tenham destinação adequada conforme classe residual. Em diretrizes criadas pelo CONAMA (2002), presente no Art. 4º define que os geradores deverão ter como objetivo prioritário a não geração de resíduos e, secundariamente, redução, reutilização, reciclagem e a destinação final, sendo os geradores os principais responsáveis. Os resíduos daconstrução civil não poderão ser dispostos em aterros de resíduos domiciliares, em áreas de “bota fora”, em encostas, corpos d’água, lotes vagos e em áreas protegidas por Lei, obedecidos os prazos definidos no art. 13 da resolução supracitada, sendo obrigação do gerador inserção da gestão junto ao órgão fiscalizador. Com diretrizes encaminhadas pelo plano integrado de gerenciamento de resíduos da construção civil, sendo necessário ainda que o mesmo elabore exercício de responsabilidade com cadastramento de áreas públicas ou privadas, desde a geração até destinação final, sendo proibido de formar extremamente severa a disposição em locais inadequados. Os impactos negativos dos resíduos da construção civil Os impactos negativos impulsionados pela geração de resíduos vão desde o consumo de recursos naturais, principalmente em maior demanda em grandes cidades, na modificação da paisagem, nas questões sanitárias das cidades e principalmente no desequilíbrio do meio ambiente, sendo esse o principal afetado dentro dos parâmetros de geração residual. A grande demanda produzida pelas construções de pequeno a grande porte gera impactos principalmente pela má conscientização e descartes desses materiais. Nos impactos relacionados ao uso dos recursos naturais, estima-se que a construção civil é responsável por 50% (cinquenta por cento) da utilização dos recursos renováveis e não renováveis. Enquanto às modificações da paisagem se 33 estendem além dos canteiros de obras e dissemina por todo ambiente, desde o local de extração dos recursos, até aqueles onde é disposto no entulho. Segundo o Ministério das Cidades, no Brasil, os resíduos da construção civil representam mais da metade do volume de resíduos sólidos gerados em meio urbano, esse volume está dividido em novas construções, reformas e demolições e essas atividades são consideradas geradoras de entulhos. Os impactos sanitários e ambientais estão associados às deposições inadequadas, que além de ser poluição visual ao meio em que se encontra se torna favorável à multiplicação de vetores patogênicos, o que alimenta ainda mais os problemas que passam a comprometer também à saúde dos que vivem no ambiente. “Considerando que os geradores de resíduos da construção civil devem ser responsáveis pelos resíduos das atividades da construção, reformas reparos e demolições de estruturas e estradas, bem como por aqueles resultantes da remoção de vegetação e escavação de solos” o disposto na resolução 307/2002 do (CONAMA, 2002), visa diminuir esse ciclo vicioso de poluição pela responsabilização do gerados com os resíduos produzidos em todos os processos da construção civil. A quantidade de resíduos estimada, leva em consideração os pontos de coleta em todo país, mas esse número portanto pode ser maior de acordo com estimativa de ABRECON (2018), que estima locais sem coleta e sem dados que são inseridos de maneira prática. De acordo com O Plano Nacional de Resíduos Sólidos (2012), em termos de coleta, um estudo da ABRELPE, apresenta a quantidade coletada de RCC no ano 2010, sendo estimada cerca de 99.354 t/dia, advindas de várias partes do país, sendo o sudeste como principal gerador de resíduos da construção, como pode ser observado através do gráfico de coletas estimada apresentado na figura 6. 34 Figura 6- Estimativa de RCC coletado nas diferentes regiões do Brasil (t/dia). Fonte: Plano Nacional de Resíduos Sólidos (2012). Agregado Reciclado De acordo com ABRECON (2018), a construção é uma das atividades mais antigas que se tem conhecimento e desde os primórdios da humanidade foi executada de forma artesanal, gerando como subprodutos grande quantidade de entulho mineral. Mesmo naquela época houve a preocupação por parte dos construtores sobre todo material em perda, no período de construção das cidades romanas ocorreu o primeiro registro de reciclagem e reutilização dos resíduos minerais da construção civil na produção de novas obras. Ainda de acordo com ABRECON (2018), só a partir de 1928 começaram a ser desenvolvidas pesquisas de reutilização de materiais e avaliar seu desempenho. Porém, a primeira aplicação significativa de entulho só foi registrada após a segunda guerra mundial, na reconstrução das cidades Europeias, que tiveram seus edifícios totalmente demolidos e os escombros ou entulho resultante foi britado para produção de agregado visando atender à demanda na época. Portanto, a partir de 1946 teve início o desenvolvimento da tecnologia de reciclagem de entulho da construção civil. Agregado reciclado é o material granular proveniente do beneficiamento de resíduos de construção que apresentem características técnicas para a aplicação em obras de edificação, de infraestrutura, em aterros sanitários ou outras obras de engenharia, CONAMA (2002). 35 Todo e qualquer material que pode ser reutilizado ou reciclado possuem uma gama de benefícios dentro do meio em que se encontra, seja economicamente ou ecologicamente. O Material para uso como agregado deve ser beneficiado e atender requisitos de norma. Os requisitos gerais para utilização do agregado reciclado se dão início na escolha do material, sendo necessária escolha de material classe A, de acordo com ABNT (2004), os agregados podem ser utilizados sem função estrutural e são classificados da seguinte maneira: Agregado de resíduo de concreto (ARC) É o agregado reciclado obtido do beneficiamento de resíduo pertencente à classe A, composto na sua fração graúda, de no mínimo 90% em massa de fragmentos à base de cimento Portland e rochas. Agregado de resíduo misto (ARM) É o agregado reciclado obtido do beneficiamento de resíduo classe A composto na sua fração graúda com menos de 90% em massa de fragmentos à base de cimento Portland e rochas. Segundo SNIC (2010), foram consumidos 60 milhões de toneladas de cimento no país, e dentro dessa demanda admite-se 70% deste consumo para a produção do concreto. Estima-se hoje a produção de 280 milhões de toneladas de concreto, sendo que deste total 210 milhões são agregados naturais. Nesta utilização é consumida quase metade da produção nacional de agregados. Ao substituir agregado de rochas britadas por agregado reciclado pode- se evitar que 95 milhões de toneladas de RCC sejam dispostas em aterros e evita-se o consumo de recursos naturais não renováveis. De acordo com estudos feitos pelo Instituto Brasileiro de cimento em contexto ao agregado reciclado, a cada ano, as obras de construção e de renovação urbana imputam, em média, 500 kg de resíduo por um problema grave quando considerada a população atual. 36 Figura 7- Demonstração de canteiro de obras e área de demolição. Fonte: Blog serviços de Construções (2019). A ABNT- agregado reciclado de resíduos sólidos da construção civil (2004), exige requistos para utilização do resíduo em várias funções, em caso de concreto sem função estrutural so pode ser realizado se não contrariar exigências contidas nas normas pertinentes à aplicação específica em cada caso. Sendo possível substituir parcialmente ou totalmente o agregado convencional. Composição dos resíduos Ao se reciclar e reutilizar os materiais presentes na classe A, conforme classificação descrita em CONAMA (2002), é necessário que se conheça a composição dos resíduos e em proporção são gerados nas obras. Sua composição depende diretamente da forma que são dispostos os materiais, se existe separação por classes, ou se todo material é lançado à caçamba ou outro local sem menor comprometimento as leis vigentes. A maior concentração de resíduos desse tipo são os provenientes de concreto, com parcela de 41% em relação aos demais e são os materiais mais utilizados para reciclagem por apresentarem melhores propriedades e características, por terem menor porosidade em relação aos demais, principalmenteaos materiais cerâmicos que possuem alto nível de absorção de água e sendo assim maior porosidade. 37 As propriedades apresentadas por cada um difere pelo grau de envolvimento entre os resíduos, as proproções encontradas se apresentam da seguinte maneira pelo gráfico da figura 10. Figura 8- Proporções de resíduos classe A. Fonte: Adaptado VAN ACKER (1996). Diante da composição dos resíduos e da falta de gestão nas obras e municípios, é importante empregar métodos de controle que garantem que os materiais utilizados como agregado reciclado não possuam contaminantes ou impurezas, sendo esses influenciadores de um produto final com boa qualidade. Esses materiais devem ser separados ainda em obra, mas a maioria é encontrada sem separação de classe fornecida pelo CONAMA (2002), diante disso é imprescindível que o material passe por processo de triagem e retire o maior número de contaminantes possível, visto que após o processamento está prática se torna mais dificultosa, principalmente na parcela de finos do material. Substâncias deletérias como também são conhecidas são estimadas de acordo com local de coleta do material, podendo se apresentar de forma mais simples até as mais complexas, dependendo da situação em que se encontra os resíduos e onde estão dispostos. Existe consenso que avalia que a presença de impurezas diminui a resistência mecânica dos concretos produzidos com materiais contaminados, porém podem existir outros problemas decorrentes de tais contaminações e impurezas, Cordeiro (2013). 38 Os materiais considerados contaminantes quando presentes nos resíduos classe A e as possíveis interferencias causadas pela sua presença agregado, pode ser descrito pela figura a seguir: Figura 9- Possíveis contaminantes e sua influência no concreto Fonte: Lovato (2007). Propriedades fundamentais Agregado reciclado Porosidade A porosidade varia para cada tipo de material presente nos agregados de RCC. A absorção de água da cerâmica vermelha varia bastante, podendo chegar a 24%. A absorção de água das partículas cimentícias também varia (ora puro concreto, ora pura argamassa), podendo alcançar 15%. Consequentemente, a porosidade do agregado de RCC é mais fortemente influenciada pela quantidade de cerâmica vermelha presente no material. Esse fator afeta diretamente a resistência mecânica do material, quanto menor o grau de porosidade, mais resistênte será o material aos esforços e a abrasão. Dessa forma ao se utilizar agregado reciclado dentro do concreto, é necessário que o mesmo atenda as normas específicas da ABNT, representada espeficamente por Agregado reciclado de resíduos sólidos da construção civil (ABNT, 2004). A porosidade de um agregado é expressa pela relação percentual entre o volume de vazios e o volume de sólidos (Equação 2 ). 39 𝑃𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (%) = 𝑉𝑜𝑙. 𝑝𝑜𝑟𝑜𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑐𝑚3) 𝑉𝑜𝑙. 𝑠ó𝑙𝑖𝑑𝑜𝑠 (𝑐𝑚3) Equação 2. A absorção de água é expressa percentualmente pela relação entre a massa de água absorvida pelo agregado, após 24 h, e a massa do agregado seco (Equação 3). A massa de água absorvida é determinada pela diferença entre a massa do agregado, na condição saturada com superfície seca (SSS), e massa do agregado seco a 105ºC. 𝐴𝑏𝑠𝑜𝑟çã𝑜(%) = ( 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠 − 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑎 ) ∗ 100 Equação 3. Massa específica e massa unitária Dentro da definição do traço a ser considerado no concreto a ser confecionado se faz necessário a determinação de algumas características do novo material visando estabelecer comparações com o material convencional que empreguem a utilização e a proporção correta dos materiais necessários. Na determinação da densidade (ou massa específica) dos agregados de RCC (Equação 3), é importante distinguir que tipo de volume é considerado na determinação, o volume aparente ou o volume de sólidos. O volume aparente inclui, além do volume de sólidos, o volume de poros permeáveis. De acordo (MOREIRA, 2010; MEHTA; MONTEIRO, 2014), a massa específica é uma característica dependente da porosidade do material e pode ser definida como massa do material incluindo os poros internos por unidade de volume. A massa unitária pode ser definida como a massa das partículas dos agregados que ocupam uma unidade de volume, ou seja, o volume ocupado tanto pelos agregados quanto pelos vazios entre os grãos. De acordo com Cabral (2007), os materiais reciclados tendenciam a ter valores menores de massa específica e unitária, uma vez que o material é formado por parcelas de outros materiais, tornando-os portanto, materiais menos densos, mais porosos e por possuirem formas irregulares das partículas, seja pelo tipo de processamento passada por elas, ou pelo tipo de material que as originaram. Desta 40 forma a irregularidade das partículas não permite enorme coesão entre os grãos e aumenta o vazio entre grãos. 𝐷𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 (𝑘𝑔/𝑑𝑚3) = 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 (𝑘𝑔) 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 (𝑑𝑚3) Equação 4 A densidade aparente (ou massa específica aparente), por ser uma relação entre a massa e o volume aparente, é uma propriedade dependente da absorção de água, que mede indiretamente o volume os poros permeáveis. Figura 10- Massa específica x absorção de água dos agregados de RCC. Fonte: Instituto Brasileiro de Concreto (2016). De acordo com Instituto Brasileiro de Concreto (2016), a massa específica real do agregado de RCC é praticamente igual à do agregado convencional, Angulo (2005), define como sendo 2,65-2,67 kg/dm3. Isto porque o agregado de RCC é constituído majoritariamente por agregado convencional, cerca de 70% da massa. Essa propriedade depende exclusivamente da composição química, e não da porosidade. Porém se faz necessário os ensaios que permite avaliar de forma mais precisa a intensidade em que as características se modificam, uma vez que os materiais são diferentes. A composição do agregado de RCC muda apenas nos finos (< 0,15 mm), por causa da alteração da composição química do material. Ocorre um enriquecimento 41 de pasta de cimento hidratada e argilominerais, em detrimento do agregado convencional. Teor de finos Dentro dos agregados convencionais o teor de fino do agregado é considerado abaixo da peneira de 0,075 mm, e essa característica se apresenta de forma diferente pelo agregado reciclado, estando agora abaixo da peneira de 0,150 mm. O teor de fino se apresenta de forma benéfica ou maléfica dentro da massa de concreto, em produtos com fatores benéficos o indice de finos podem trazer maior resistência ao concreto, mas em contrapartida, seu alto teor requer uma demanda maior de água, o que pode afetar a trabalhabilidade e coesão dos componentes. A reatividade apresentada pelo fino quando em contato com outros materiais é que define o produto final. Isto não impede obviamente que se possa corrigir a influência dos finos na demanda de água do concreto por meio de aditivos dispersantes e tornar viável seu uso no concreto. Além do controle de proporções dada através de traço calculado com maior precisão. Granulometria Por exercer influência sobre a trabalhabilidade e resistência, a granulometria dos agregados é um importante parâmetro para a dosagem do concreto, Santos (2008). Sendo assim as características apresentadas pela granulometria dos materiais reciclados são de extrema importância, uma vez que por ser de origem diferente dos materiais convencionais, podem apresentar forma diferente entre os grãos. Aspectos como módulo de finura, teor de finos e dimensão máxima do agregado, fornecidos através da composição granulométrica, também influencia a dosagem do concreto. Absorção de água De acordo com Duailibe (2008), esta propriedade é definida pela capacidade máxima de água que um material consegue absorver, em relação a sua massaseca, em porcentagem. Em consequência de um alto grau de porosidade entre as partículas do agregado reciclado, principalmente os que apresentam alto índice de materiais cerâmicos em sua composição, existe uma alta absorção de água, dessa forma a relação a/c desses materiais são parâmetros que exigem maior atenção para não 42 tornar o concreto uma peça com alto índice de vazio no seu estado endurecido que por consequência se torna um material menos resistente. Desta forma é indispensável um estudo detalhado para a dosagem do traço. Concretos com agregados de RCD Influência no concreto fresco A utilização dos agregados de RCC irá modificar de em alguns quesitos a massa de concreto, pois possuem propriedades que diferem dos agregados convencionais, esse fator pode alterar propriedades como trabalhabilidade e consistência da pasta, dessa forma são importantes que o material substituído se assemelhe às características de materiais convencionais, visto que atendam às exigências presentes em normas para uso adequado de RCC. É necessário se atentar que os agregados além de ser um material utilizado para dar volume à massa representam parcela significativa no processo de reação de hidratação e a relação água/cimento está diretamente relacionada à porosidade do novo material, que em comparação ao agregado convencional, se apresenta em nível de porosidade maior. Desse modo é importante análise o estudo das características dos materiais e em quais proporções serão dispostos na massa de concreto. Com controle adequado do uso do material, é possível realizar procedimentos e confeccionar peças de concreto com resistência e durabilidade suficientes para empregos do material em diversas aplicações dentro da construção civil, visto que essas propriedades se apresentam no estágio inicial do concreto, podendo ser alteradas com o tempo. Segundo Neville (1997), a perda de consistência ao longo do tempo é um problema inerente ao concreto, independentemente do tipo de agregado presente, fato que admite essa ocorrência principalmente pela quantidade de água presente na pasta. Após o processo de hidratação a água presente passa por processo de evaporação e ocorre a formação dos primeiros cristais, todo e qualquer material sofrerá alterações conforme o ambiente em que são expostos, dessa forma o fato de ser um agregado que difere do convencional trará modificações pelo aspecto referente à quantidade de água absorvida durante o processo de hidratação, o que posteriormente afetaram na qualidade do material endurecido com patologias como fissuras, cura inadequada e resistência abaixo do esperado. 43 Influência no estado endurecido Inicialmente a preocupação que envolve o estado endurecido é o nível de resistência a esforços mecânicos, alcançada, mas essa propriedade é afetada por vários fatores desde o início ao fim de cura, até estágios mais avançados de idade da estrutura analisada. A retração é parâmetro importante apresentada pelas estruturas de concreto no estado endurecido, à medida que ocorre às reações à água presente começa a evaporar, a peça se retrai e intensidade em que esse fenômeno ocorre é limitada desde as proporções dos materiais presentes, visto que a retração deve ocorrer sem deformação da estrutura. O concreto feito com uso do agregado reciclado apresenta maior retração que concreto com uso de agregados convencionais, esse fator está intimamente ligado à absorção do material, que por possuírem maior índice de porosidade podem variar, chegando a uma absorção de até 24% dentro dos resíduos utilizados na reciclagem, essa porcentagem pode ser controlada a partir do material escolhido para beneficiamento, sendo retratado anteriormente que a cerâmica vermelha é o material que mais apresenta porosidade, dessa forma é mais viável o uso de material originado de resíduos de peças de concreto. É de importante relevância, portanto, que a escolha e beneficiamento do material sejam através de análise de propriedades que se assemelhem as características presentes nos agregados convencionais, tornando o novo material viável para utilização tanto em concreto sem função estrutural, quanto para possível utilização em obras de pequeno porte e menores solicitações. A relação de retração do concreto está ligada com o tempo de cura do material, à medida que ocorre a hidratação e o tempo do processo exotérmico. 44 Figura 11- Retração dos concretos com ARC e agregado natural. Fonte: (BUTTLER, 2003). Em parâmetros discutidos anteriormente sobre porosidade, isso fenômeno ainda deve ser ressaltado pelo material em estado endurecido, visto que esse processo se explica pela heterogeneidade dos componentes e em qual proporção se apresentam, sabe-se ainda que em materiais de reciclagem se apresentem em teores maiores, principalmente em poros capilares. Os agentes agressivos do concreto podem percorrer todos esses poros existentes e criar pontos de fragilidade na estrutura que implica de maneira significante na sua resistência e durabilidade. Esse quesito é o que apresenta pior desempenho para os concretos com agregados de RCC como o volume de agregados chega a representar 70% do volume do concreto, dependendo da qualidade dos agregados de RCC, a absorção água do concreto pode praticamente dobrar, o que torna de grande importância que o material de substituição atenda a todos os requisitos exigidos em agregado reciclado de resíduos sólidos da construção civil (ABNT, 2004), e também obedeça todos os procedimentos básicos de coleta, separação e beneficiamento, garantindo um menor teor de impurezas por parte de outros resíduos sólidos pertencentes as demais classes definidas pelo Conama. 45 Diferenças visuais entre Agregados reciclados e agregados naturais Figura 12- Diferenças visuais agregado miúdo Fonte: Autores (2019) As diferenças encontradas ao primeiro contato com o material reciclado se baseiam inicialmente pela tonalidade, a cor acinzentada vista no agregado reciclado é caracterizada pela sua composição, o material é composto por alta fração de materiais cimentícios, principalmente concreto e argamassa. A forma com que são originados também influencia nas suas mudanças visuais. O material reciclado é obtido por beneficiamento em usina de reciclagem e por processo mecânico que fragmenta os resíduos sólidos coletados, essa fragmentação gera partículas de diferentes tamanhos e alto teor de finos. Já o agregado natural possui características que foram moldadas pela natureza ao longo do tempo, sendo um conjunto de partículas degradadas e apresentam pontuações e superfície baça devido aos choques com outros grãos. Os grãos de areia são majoritariamente constituídos por quartzo, podendo também, ser constituídos por outros minerais, dependendo da rocha que lhes deu origem e da quantidade de transporte e alteração a que foram submetidos ao longo do tempo e pela composição de minerais que possui a cor característica. 46 Figura 13- Diferenças visuais Agregado Graúdo Fonte: Autores (2019) Diferentemente do agregado miúdo a coloração entre esses materiais não se distancia de forma intensa. O graúdo reciclado possui coloração acinzentada também é caracterizada pela composição do material que se dá pela presença em maior proporção de concreto e argamassas. A diferença mais perceptível é pela forma dos grãos, uma vez que os grãos são pré-dispostos de maneira mais circular e em tamanhos ascendentes. O processo que origina esse material também se dá pela fragmentação do resíduo sólido coletado e a granulometria dos dois materiais reciclados são definidos por peneiras que estão presentes no processo dentro das usinas de reciclagem. A brita por sua vez é originada de uma rocha, sendo essa magmática como basalto e pelo longo tempo desde sua formação,
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