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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ DANIÉL HONÓRIO DE OLIVEIRA MAURO AUGUSTO DE JESUS BARREIRA “Estudo do Desempenho Térmico do Concreto Leve com Pérolas de EPS” Rio de Janeiro 2020 Daniel Honorio de Oliveira Mauro Augusto de Jesus Barreira Daniel Honório de Oliveira Mauro Augusto de Jesus Barreira “Estudo do Desempenho Térmico do Concreto Leve com Pérolas de EPS” Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Estácio de Sá, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Sheila Ferreira Maria Campos Rio de Janeiro 2020 Folha reservada para a Ficha Catalográfica Apague este texto quando for inserir a imagem da ficha. Esta folha está aqui, pois você precisará inserir a Ficha Catalográfica na monografia após a defesa do trabalho. Daniel Honório de Oliveira Mauro Augusto de Jesus Barreira “Estudo do Desempenho Térmico do Concreto Leve com Pérolas de EPS” Monografia apresentada ao Curso de Graduação em Engenharia Civil da Universidade Estácio de Sá, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Aprovada em Dia 03 de Dezembro 2020. Banca Examinadora: ______________________________________________ Profª Scheila Ferreira Maria Campos, Msc Faculdade de Engenharia – UNESA ______________________________________________ Profº Fernando de Oliveira Miranda, Esp. Faculdade de Engenharia – UNESA ______________________________________________ Prof. André Miguel Barge Pontes Torres Terra, Esp Faculdade de Engenharia – UNESA . Rio de Janeiro 2020 Dedico em primeiro lugar a Deus por estar comigo em todos os momentos da minha vida e tornar meu sonho em realidade. Em segundo dedico a minha amada mãe Maria das Dores por me apoiar em todos os momentos da minha vida. Dedico em Especial a minha esposa Patrícia, que sempre me apoiou e me incentivou acreditando sempre no meu potencial. Dedico em primeiro lugar a Deus por tudo. Em segundo dedico a minha amada mãe Maria do Socorro de Jesus Barreira por me apoiar em todos os momentos. Dedico com muito amor e carinho aos meus filhos Lorhana Gonçalves Cabral Barreira, Guilherme Augusto Gonçalves Cabral Barreira e Pyllar Fernandes Ribeiro de Jesus Barreira. À Marissol Fernandes Ribeiro, minha namorada por me apoiar e sempre falar palavras de incentivo para eu nunca desistir. AGRADECIMENTOS Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado forças por chegar até aqui. Á minha amada Mãe Maria das Dores que me deu a oportunidade de estudar desde do início de minha vida. Agradeço especialmente a minha esposa Patrícia minha linda princesa, que sempre me apoiou e acreditou em mim. Agradeço com muita admiração aos professores Edson Andrade e Fernando Miranda, esses realmente mudaram o meu modo de agir e pensar quanto a educação intelectual de um ser humano AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus acima de tudo e de todos. Agradeço aos docentes: Professora Scheila Maria, Fernando Miranda, Edson Andrade, Paulo Cesar, André Terra que contribuíram para realização do sonho de ser engenheiro.. Agradeço a minha mãe Maria Socorro de Jesus Barreira por me apoiar em um momento muito delicado durante minha graduação. Agradeço aos meus filhos: Lorhana Gonçalves Cabral Barreira, Guilherme Augusto Gonçalves Cabral Barreira e Pyllar Fernandes Ribeiro de Jesus Barreira. Agradeço com muito carinho a minha namorada Marissol Fernandes Ribeiro por meia apoiar. “Quanto maior a dificuldade, tanto maior o mérito em superá-la” Henry Ward Beecher RESUMO OLIVEIRA, Daniel. H; BARREIRA, Mauro.A.J., Estudo do Desempenho Térmico do Concreto Leve com Pérolas de EPS, Nº de folhas 74 Monografia, Universidade Estácio de Sá, 2020. Este trabalho teve como objetivo, avaliar o desempenho térmico do concreto leve com pérolas de poliestireno expandido (expanded polystyrene – EPS), para emprego em os resultados e as conclusões desse trabalho. Neste contexto, a atual pesquisa teve o objetivo de analisar de forma quantitativa o desempenho térmico de paredes construídas com blocos de concreto leve cujo a composição agrega poliestireno expandido (EPS), realizando um estudo de caso na empresa Construtora R. C Botelho LTDA, desse modo um concreto leve. Realizaram-se experimentos, com uma parede construída com blocos de concreto convencional, considerada como referência, outra construída com bloco de concreto leve com perolas de EPS. De forma a decorrer com a análise comparativa dos desempenhos térmicos dos sistemas construtivos. A empresa disponibilizou o relatório de ensaios de resistência à compressão dos Blocos de concreto apresentou um teste feito na balança comprovante a sua densidade no efeito úmido e quando ganha consistência chega a 1.200kg m³, como agregado em elementos construtivos na redução da taxa de transferência de calor em função da variação de densidade. Os resultados admitiram relacionar quantitativamente o efeito do EPS, que também interfere nas outras propriedades térmicas e mecânicas do material, como comprovado. O experimento foi realizado para aferir a temperatura de ambos os sistemas com termômetro digital industrial foi feito cinco medições de 30 em 30minutos em cada parede para fazer um comparativo do desempenho térmico. Constatou-se que as paredes de concreto leve com adição de EPS tem um excelente desempenho térmico em relação as paredes de concreto maciço. Palavras-chave: desempenho térmico, concreto leve com EPS, Sistema construtivo alternativo. ABSTRACT OLIVEIRA, Daniel. H; BARREIRA, Mauro.A.J., Study of the Thermal Performance of Light Concrete with EPS Pearls, Nº of leaves 74 Monograph, Estacio de Sá University, 2020. This work aimed to evaluate the thermal performance of lightweight concrete with expanded polystyrene beads (expanded polystyrene - EPS), for use in the results and conclusions of this work. In this context, the current research aimed to quantitatively analyze the thermal performance of walls built with lightweight concrete blocks whose composition adds expanded polystyrene (EPS), carrying out a case study at the company Construtora R. C Botelho LTDA, of this light concrete. Experiments were carried out, with a wall built with conventional concrete blocks, considered as reference, another one built with light concrete block with EPS pearls. In order to proceed with the comparative analysis of the thermal performances of the construction systems. The company released the report of compressive strength tests of concrete blocks and presented a test carried out on the scale, proving its density in the wet effect and when it gains consistency it reaches 1,200 kg m³, as aggregate in construction elements in reducing the transfer rate heat as a function of density variation. The results admitted to relate quantitatively the effect of EPS, which also interferes with the other thermal and mechanical properties of the material, as proven. The experiment was carried out to measure the temperature of both systems with an industrial digital thermometer. Five measurements were made every 30 minutes on each wall to make a comparison of the thermal performance. It was found that lightweight concrete walls with added EPS have an excellent thermal performance in relation to solid concrete walls. Keywords: thermal performance, lightweight concrete with EPS, alternative construction system. LISTA DE ILUSTRAÇÕESFigura 1 – Coliseu de Roma nos anos 75 a 80 a.C ..... Error! Bookmark not defined. Figura 2 – Lançamento da embarcações USS selma 1919 ....... Error! Bookmark not defined. Figura 3 – concreto de cimento Portland .................... Error! Bookmark not defined. Figura 4 – coleta de EPS para Reciclagem .............................................................. 31 Figura 5 – Processso Produtivo ............................................................................... 32 Figura 6 – Processo de Transformação ................................................................... 33 Figura 7 – Processo de Recicllagem ......................................................................... 34 Figura 8 – Bloco de Concreto leve com EPS® .......................................................... 35 Figura 9 – Agregado para concreto leve EPS®.........................................................39 Figura 10 –Material preaparado com EPS® .............................................................. 39 Figura 11 – Densidade do Concretoo com EPS® ..................................................... 40 Figura 12 – concreto feito com EPS® em forma de massa ...................................... 40 Figura 13 – Blocos de concreto leve feito com EPS® ............................................... 40 Figura 14 – Etapas do concreto leve com EPS® ...................................................... 44 Figura 15 – Faixa de condutividade Térmica de diversos materiais em temperatura ambiente.....................................................................................................................47 Figura 16 – Transferência de calor por radiação entre umas superfícies vizinhas....48 Figura 17 – Resfriamento de um ovo quente por convecção forçada e natural ........49 Figura 18 – Transferência de uma superfície quente para o ar por convecção.........50 Figura 19 - Trocas de energias na superfície externa da parede de uma casa.........51 Figura 20 – Variação da Condutividade térmica de vários sólidos líquidos e gases com a temperatura.....................................................................................................52 Figura 21 – Zoneamento Bioclimático Brasileiro........................................................54 Figura 22 – Fluxograma Programação Experimental.................................................56 Figura 23 – Vista Frontal da Obra Shopping Paracambi............................................56 Figura 24 – Vista lateral e Frontal Shopping de Paracambi em Construção.............58 Figura 25 – Construção com blocos com EPS® shopping de Paracambi em Construção.................................................................................................................58 Figura 26 – Corpo de Prova.......................................................................................59 Figura 27 – Status do Clima Local em Paracambi – Rj .............................................60 Figura 28 – Procedimento de Medição ......................................................................61 Figura 29 – Experimentação de aferição de temperatura parede de concreto leve com EPS...................................................................................................................61 Figura 30 – Experimentação de aferição de temperatura Parede de concreto Maciço........................................................................................................................63 Figura 31 – Densidade da Massa úmida....................................................................66 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – classes e grupos de resistência do concreto..........................................29 Tabela 2 - composição de mistura para 1m³ de concreto..........................................37 Tabela 3 - concreto leve de EPS com 50 kg de cimento...........................................38 Tabela 4 – ME Massa /Volume real – MU= Massa / Volume total (+ vazios) ...........41 Tabela 5 – Propriedades Térmicas dos Concretos leves...........................................44 Tabela 6 – Isolamento Térmico..................................................................................45 Tabela 7 – Certificado de Resistência á compressão do concreto leve – EPS (a)....65 Tabela 8 – Certificado de Resistência à compressão do concreto leve – EPS (b)....65 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas CP Corpo de Prova Eps Polistireno Expandido (Expanded Polytyrene) FT Fator de Tenacidade GPa Gigapascal NBR Norma Brasileira Regulamentar ISO Internacional Organization for Standardization PP Polipropileno PVC Polyvinyl Chaloride ou Policloreto de Vinil TP Traço Padrão TRRF Tempo Requerido de Resistência ao Fogo LISTA DE SÍMBOLOS A,A área da superfície que participa do processo de transferência de calor (m2). cp Calor específico (a pressão constante) do material (J/Kg K) h Coeficiente médio de transferência de calor da convecção (W/ m² k) k Condutividade térmica do material (W/ m k) keq Condutividade térmica equivalente (w/m – K) k1 Condutividade térmica da massa de concreto leve propriamente dita (W/m K) k2 Condutividade térmica do EPS (w/M. K) L Espessura da Parede (m) L1 Espessura da camada de concreto leve (m) L2 Espessura da camada de EPS (M) m massa do bloco (Kg) q Fluxo de calor (W/ m²) Q Taxa de Fluxo de calor (W) R1 Resistência Térmica ( k/w) Rteq Resistência Térmica Equivalente TI temperatura média na superfície I (ºC). TII temperatura média na superfície II (ºC). T1 temperatura da superfície (ºC ou K). T2 temperatura do meio (ºC ou K). a difusividade térmica (m²/s). ∆T diferença entre temperaturas (ºC ou K). r densidade do material (kg/m³). SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .......................................................................................... 20 1.1 Contextualização ...................................................................................... 21 1.2 Situação problema .................................................................................... 21 1.3 Hipóteses .................................................................................................. 22 1.4 Meios de pesquisa .................................................................................... 22 1.5 Objetivo geral e objetivo específico .......................................................... 23 1.6 Justificativa e relevância do tema ............................................................. 24 1.7 Escopo do trabalho ................................................................................... 24 2 REFERNCIAL TEÓRICO .......................................................................... 25 2.1 Evolução do Breve Histórico .................................................................... 26 2.2 Concreto ................................................................................................. 28 2.2.1 Sustentabilidade do concreto ....................................................................... 29 2.2.1.1 Processo Produtivo, Processo de Transformação e Processo de Reciclagem ................................................................................................................ 31 2.2.1.1.1 concreto leve e concreto leve com EPS e suas aplicações ..................... 34 2.3 Agregado Leve ....................................................................................... 38 2.3.1 Processos de fabricação ..........................................................................39 2.3.2 Forma e textura Superficial e Estatistica das Densidades ........................ 41 2.3.3 Estrutura interna, resistência mecânica e módulo de deformação ............ 42 2.3.4 Porosidade e absorção de água .............................................................. 42 2.3.5 Controle Tecnológico.................................................................................42 2.3.6 Trabalhabilidade........................................................................................43 2.3.7 Procedimento de Cura...............................................................................43 2.4 Fundamentação da Propriedade Térmicas ................................................. 44 2.4.1 Condução .................................................................................................. 46 2.4.2 Radiação ................................................................................................. 48 2.4.3 Convecção ............................................................................................... 49 2.4.4 Transferência de Calor entre o Meio e o Ambiente Construido .............. 50 2.4.5 Difusividade Térmica ............................................................................... 52 2.4.6 Resistência Térmica ............................................................................... 52 2.4.7 Inércia Térmica ........................................................................................ 52 2.4.8 Carga Térmica ......................................................................................... 53 2.4.9 Bioclimatologia.........................................................................................54 2.4.10 Proteção Térmica........................................................................................55 2.5. Programação Experimental Fluxograma..................................................56 3 Melodologia ...............................................................................................57 3.1 Apresentação da Obra da Empresa - Estudo de Caso ............ .................57 3.2 Experimentação do Corpo de Prova..............................................................57 3.2.1 Método da Avaliação do Desepenho Térmico das paredes de Blocos...59 3.3 Procedimento de Medição ...........................................................................61 3.4 Entrevista Estruturada - Estudo de Caso ..................................................64 3.5 Apresentação certificado de resistecia a compressao e desensidade.....64 4. Desenvolvimento ......................................................................................66 4.1 Explicação sobre a Entrevista Estruturasda................................................67 5 Conclusão ..................................................................................................69 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................................... 70 ANEXO 1 – Entrevista Estruturada ......................................................................... .72 ANEXO 2 - Entrevista Estruturada...........................................................................73 ANEXO 3- Autorização da empresa apresentada no estudo de caso..................74 20 INTRODUÇÃO A partir da apresentação das nações unidas sobre o meio ambiente e desenvolvimento (CNUMAD) concretizada em 1992 no Rio de Janeiro (RJ) conhecida como ECO-92, o mundo percebeu as atribuições de acatar objetivos sustentáveis para um futuro melhor. A edificação sustentável tem um papel indispensável pelo o caso de a construção ser uma das indústrias que mais consome recursos naturais. É nesse contexto, o poliestireno expandido (EPS) vem se contornando uma solução e uma convergência no mercado brasileiro. (GONÇALVES,2020) “A solução não é comum no Brasil, mas tem potencial para crescer “ reforça o empreiteiro Junior Israel de Azevedo, diretor da Juno Artefatos em concreto leve (2018 apud VELOSO,2018).Entre as principais vantagens desse tipo de bloco, estão os isolamentos térmico e acústico, proporcionados pela presença do EPS em sua composição. Rodrigues (2018 apud VELOSO,2018) diz que “A alvenaria trabalha como uma barreira termoacústica, que faz com que a temperatura do ambiente amena e agradável, com sensível redução dos níveis de ruído” Fraga, Mota e Barbosa (2016) afirma que, O reaproveitamento do poliestireno expandido (EPS) no concreto tem proporcionado bons efeitos, pois é um material com grande emprego em áreas e que não possui um descarte apropriado, como incide com outros tipos de matérias além disso poluentes. Tendo em vista as extraordinárias propriedades que ele ocasiona ao concreto como isolamento térmico, isolamento acústico redução da carga das estruturas, ele torna-se uma escolha viável de substituição da brita no concreto. Isso reduz a consumo da brita em pedreiras e a poluição ambiental com o descarte de forma imprópria. As regiões de comercialização da brita tornam-se varridas e com poucas oportunidades de reconstituição da vegetação. Além de que, a grande extração desse material natural pode originar a sua escassez. A informação das propriedades térmicas dos matérias de construção compõe o ponto de partida para acompanhar o problema da transferência de calor através dos fechamentos opacos das edificações .De tal modo, escolhendo-se perfeitamente o bloco de material a ser empregado nas construções, pode-se chegar à compreensão de sistemas alternativos apropriadas de reduzir a parcela da carga térmica solar que é transmitida para o interior das habitações. 21 Contextualização De acordo com o tema deste trabalho “Estudo do desempenho térmico de Concreto Leve com Pérolas de EPS” nesse contexto pretende-se analisar o desempenho térmico dos blocos de concreto leve com pérolas de Eps. Avaliando a densidade e o desempenho térmico com a finalidade com ênfase no conforto térmico. Por se abordar um excelente isolante térmico, o material faz com que sua boa ocupação em projetos construtivos e arquitetônicos acomode uma redução no no consumo de energia que pode chegar a 30%. nos acontecimentos de sistema construtivo termoacústico e da aplicação do EPS como meio de enchimento de lajes, ambas as técnicas visam uma tática de conforto térmico com o objetivo de reduzir o consumo de energia elétrica com condicionadores de ar e aquecedores. (M. FREE COMUNICAÇÃO, 2015) Situação problema O concreto leve é muito empregado para vencer grandes vãos e na concepção de projetos flutuantes, o concreto leve estrutural é uma combinação, no qual, os componentes da combinação original do concreto são trocados por insumos mais leves como poliestireno expansível (isopor), argila ou vermiculita. (AVILA,2019), portanto de acordo com autor diante dessas qualidades citadas existem situações problemas bem como: Uns dos responsáveis pelo preço mais alto em comparação aos convencionais, é o seu processo de fabricação que normalmente é muito complicado e lento. A pressão utilizada para executar o bombeamento pode interferir diretamente na composição do insumo. Por exemplo, tal processo pode romper as bolhas de ar incorporadas na massa, aumentando o seu peso. Mais leve e fácil de trabalhar, porém mais frágil contra compressão. Essa resistência pode ser aumentada por meio de redosagem da mistura, adicionando mais cimento ou adição de agregados químicos como a 22 sílicia ativa. Mas lembre-se, essas técnicas tornam mais caro o custo do material. Infelizmente, os agregados que permitem a leveza da massa do concreto também o tornam menos resistente, não oferendoa proteção necessária para armadura de aço. Diante dessas situações problemas citados acima vamos analisar formas de usar essas limitações ao nosso favor, minimizando as limitações e maximizando as vantagens desse sistema. Hipóteses Suponha-se realizar um experimento cujo a finalidade desse experimento é aferir a temperatura de dois sistemas construtivos utilizando paredes construídas como corpo de prova, aferindo a temperatura interior e exterior fazendo um comparativo entre parede de concreto leve com pérolas de Eps e aferir a parede de concreto maciço, com finalidade de fazer um estudo do desempenho térmico. Meios de Pesquisa Quanto ao método se baseou em abordagem qualitativa e quantitativa, embasando-se principalmente em conceitos possibilitando na literatura através de estudos e pesquisas. Quanto aos objetivos, a pesquisa desenvolvida pode ser classificada como descritiva, uma vez que descreve em detalhe. O conhecimento responsável deste estudo se baseou em três etapas, sendo a primeira por revisão bibliográfica, apresentado, pesquisa-ação porque o desenvolvimento foi realizado em estreita associação com a resolução buscando referências teóricas em artigos, sites, publicações, dissertações, teses e livros. A segunda etapa desse estudo se baseou em estudo de caso fazendo um estudo do desempenho térmico das paredes construídas na empresa Construtora R. C Botelho LTDA, sendo uma parede de bloco de concreto leve com pérolas de EPS e outra parede de bloco de concreto maciço, que descreve para a pesquisa e relatar os tipos de influências que ocorreram. A terceira etapa foi realizado uma entrevista com o gerente srº Darlon Batista da empresa Construtora R. C Botelho LTD 23 Objetivo geral e objetivo específico O objetivo geral estuda o desempenho térmico do concreto leve com EPS, efetuando análises experimentais comparativas desse sistema compostos por paredes construídas com blocos de concreto leve com perolas de EPS e de paredes construídas com blocos de concreto convencionais de cimento Os Objetivos Específicos, almejar-se: • Analisar sua densidade e resistência a compressão; • Avaliar as propriedades térmicas dos corpos de provas, com ênfase no conforto térmico; • Apresentar os resultados de transferência de calor interior e exterior dos ambientes dos sistemas construtivos em análise.; Justificativa e relevância do tema O tema é pertinente ao “Estudo do desempenho térmico de Concreto Leve com Pérolas de EPS”, Empregada na composição dos blocos, as pérolas de EPS além disso podem ser aplicadas em aproximadamente todos as situações em que o concreto tradicional é empregado, exceto em situações estruturais.“ Apesar de o uso estrutural estar em estudo, costumamos limitar a indicação”, declara Rodrigues (2018, apud VELOSO,2018). “A solução chega a ser 70% mais leve do que o bloco de concreto comum, sendo indicada para execução de paredes rápidas é uma alternativa para o drywall” (AZEVEDO,2018 apud VELOSO,2018) “O isopor, nome comercial do poliestireno expandido (EPS) é um material essencial nos dias de hoje e que todo o mundo conhece. O que pouca gente sabe é que esse tipo de plástico pode ser 100% reciclado “(AZEVEDO, 2014) Cabe ressaltar ainda que, “o poliestireno expandido (EPS) é uma solução que torna as edificações ambientalmente mais responsáveis e não prejudica o meio ambiente”. (VELOSO,2018) 24 Azevedo (2014) afirma que, os blocos com adição de isopor reciclado ou novo. O bloco é bem eclético e pode ser modulado para promover na performance da obra. Os blocos medem 590 mm x 235 mm x 150 mm, manusear-se apenas 7 unidades por metro quadrado de parede, o peso de cada bloco permanece em torno de 10 quilos e acercar-se até 70% menos ao convencional da família dos blocos de cimento de 39x 19x 14 cm. Escopo do trabalho No capítulo 1 é feito a introdução ao tema deste trabalho, contextualizando-o e expondo a situação problema, os meios de pesquisa, objetivo geral e específico e pôr fim a justificativa e relevância do tema. No capítulo 2 é feita uma revisão bibliográfica, através do referencial teórico onde são apresentados as definições, aplicações e suas metodologias para compreender sobre seus aspectos e características, vantagens e desvantagens. No capítulo 3 é feita a apresentação da análise do estudo de revisão bibliográfica desenvolvida durante o trabalho e inicialmente o estudo de revisão bibliográfico com os autores citados na bibliografia, sem seguida é apresentando estudo de caso a ser analisado o corpo de prova para aferir a temperatura das paredes construídas com concreto leve com EPS e comparando sua temperatura com paredes de concreto maciço. Em seguida é feito uma entrevista estruturada com o gerente Darlon Bastista da empresa Rc Botelho LTDA. No capítulo 4 desenvolve-se as checagens referentes aos dados obtidos no capítulo anterior, demonstrando suas exceções e limitações e resultados do experimento do corpo de prova apresentados no capítulo anterior. No capítulo 5 conclui-se a análise executada, verificando se o objetivo do trabalho fora alcançado. Adiante é encontrado a referência bibliográfica e em seguida os anexos . 25 REFERENCIAL TEÓRICO A revisão bibliográfica foi intensiva e buscou mapear o conhecimento a respeito do tema sob vários pontos de vista, A pesquisa desenvolvida insere-se no contexto descrito com ênfase em desempenho térmico. Para tanto, a revisão bibliográfica foi dividida em três partes: na primeira, apresenta -se uma seleção sobre o uso do concreto e a sustentabilidade do concreto; na segunda parte analisa-se o uso do EPS (Poliestireno expandido) como agregado ao cimento Portland para composição de blocos. Por último, são apresentados alguns aspectos do desempenho térmico em função da escolha do elemento construtivo. Os principais conceitos sobre concreto leve com pérolas de Eps, serão apresentados com detalhes. Um ponto fundamental da revisão bibliográfica foi o estudo em profundidade, “Por se tratar de um excelente isolante térmico, o material faz com que sua aplicação em projetos construtivos e arquitetônicos proporcione uma redução no consumo de energia que pode chegar a 30%.” (M. FREE COMUNICAÇÃO, 2015) Outro ponto importante é conhecer as características dos materiais, suas aplicações e metodologias aplicadas. Vale ressaltar que , de acordo com a publicação do artigo do autor M.Free Comunicação (2015) afirma que, No Brasil, diferente de outros países, não existe até o momento uma obrigatoriedade de isolante térmico ou acústico nas construções, no bom emprego nas quais o Eps poderia ser usual. No País por habitante é de 0,49 kg. De acordo com as informações de um dos maiores fabricantes de EPS do mundo, no chile, onde há legislação que dita que as construções devam ter isolamento, foram afundados em 20121,21 kg de EPS por habitante, ou seja , o Brasil tem espaço para prosseguir . 26 Evolução do Breve Histórico Para Rossignolo (2009, p.19) diz que: A primeira indicação conhecida de aplicação dos concretos com agregados leves data de aproximadamente 1100 a.C., quando construtores pré- colombianos, originários da região da atual cidade de EL Tajin, localizada no México, utilizaram uma mistura de pedra -pomes com um ligante à base de cinzas vulcânicas e cal para construção de elementos estruturais. A respeito desses fatos, os empregos históricos mais conhecidas dos concretos com agregados leves foram erguidas pelos romanos, durante a república romana, o império romano e o império Bizantino, evidenciando-se, na Itália, o porto de casa, a cobertura do panteão e o Coliseu de Roma conforme ilustra figura (1). Os romanos, com a Porto de Casa, a cobertura do Panteão e o Coliseu de Roma. Os romanos, com a desígniode diminuir as cargas nas estruturas, empregaram concretos que misturavam aglomerante à base de cal e rochas vulcânicas (ACI 213R-03 2003, apud ROSSIGNOLO,2009) Figura 1 - Coliseu de Roma nos anos 75 a 80 a.C Fonte: Mc Cann et al. , 1987 apud Rossignolo,2009 p.20. Os primeiros empregos dos agregados leves artificiais produzidos por Hayde em concreto de cimenta portland aconteceram logo em seguida, em 1918, de acordo ilustra na figura (2) no decorrer da primeira guerra mundial, assim como a American Emergency Fleet Building Corporationconstruiu embarcações de concreto leve.(ROSSIGNOLO, 2009) 27 Figura 2 - Lançamento da embarcações USS Selma 1919. Fonte: Halm,1980 apud Rossignolo,2009. “Já o primeiro emprego de concreto leve estrutural em edificios de múltiplos pavimentos ocorreu em 1929, também na cidade de kansos, na expansão do edificio de escitórios da Southwestem Bell Telephone Company”. .(ROSSIGNOLO, 2009) “Eps é a sigla internacional do Poliestireno Expandido. Foi descoberto na Alemanha em 1949 pelos químicos Fritz Stasny e Karl Buchholz. No Brasil é popularmente conhecido como isoporⓇ, marca registrada da empresa Knauf”. (ABIQUIM,2014), portanto por meio desta descoberta é que cada vez mais e mais a utilização do EPS, estar sendo muito empregado para condição térmica e acústico. De acordo com Monteiro, et al. (2011 apud CARVALHO e MOTTA, 2019) afirma que no Brasil foram produzidas 55 mil toneladas de EPS no ano 2007 e outras 2 mil toneladas foram importadas com equipamentos eletrônicos e distintos bens originados do exterior. Já em 2008 foram feitos no Brasil cerca de 62,9 mil toneladas de Poliestireno Expandido (EPS) e aproximadamente 20 mil toneladas de Poliestireno Extrudado (XPS), que é um isolante térmico na maioria das vezes proporcionado em placas leves e rígidas, perfeição cerca de 82,9 mil toneladas. Desse total, estima-se que retornaram ao método produtivo com destino à destino à reciclagem cerca de 7 mil toneladas, ou seja, exclusivamente 8,4 % de tudo o que foi produzido. Estimativas distinguem que o EPS, leve cerca de centenas de anos para ser completamente degradado. 28 Concreto O concreto de cimento Portland conforme figura (3) é o material de construção mais empregado em todo o mundo. Isso se carece, ao menos em item, ao fato de seus elementos consistir em ser elaborados, de estilo no que tange fácil, a partir da aplicação de matérias-primas locais, bem como pelo fato de o concreto ter um bom emprego eclético, acomodar-se com facilidade às condições existentes. (ROSSIGNOLO,2009) Figura 3 - Concreto de cimento Portland Fonte:< https://www.totalconstrucao.com.br/concreto-leve/> Acesso: 23/09/2020. “Basicamente, o concreto é o resultado da mistura do cimento, água, areia e pedra. Quando hidratado, o cimento torna-se uma pasta resistente que adere aos agregados (miúdos e graúdos), formando um bloco monolítico” (CAMPOS,2015, p.55) O ítem 4 da NBR 8953 (ABNT,2011) classifica os concretos em grupos de resistência (I e II) conforme a resistência característica à compressão (Fck). “O item 8.21 da NBR 6118 (ABNT,2014) define sua aplicação a concretos compreendidos nas classes de resistência do grupo I, ou seja, até c50, ao passo que para o grupo I, a resistência é deC90” (CAMPOS,2015, p.55) Campos (2015) afirma que, A dimensão entre todos os materiais que ajeitam o concreto é experimentada como dosagem ou traço, constituindo possível obter concretos com qualidades especiais ao adicionar aditivos, isopor, pigmentos, ou outros tipos de adição. https://www.totalconstrucao.com.br/concreto-leve/ 29 O alcance com qualidade promove uma série de determinados que englobam: a alternativa dos materiais que ajeitam, um traço que abona a resistência e a durabilidade almejada; a homogeneização da mistura; a aplicação correta e seu adensamento até a cura correta. (CAMPOS,2015) O concreto tem determinadas características, sendo elas no estado fresco ou endurecido do concreto. Para Petrucci (2005 apud FRAGA e MOTA, 2016), a trabalhabilidade, característica do concreto no estado fresco, localiza a maior ou menor capacidade do concreto para ser aplicado com determinada desígnio, sem perda da sua homogeneidade. Campos (2015) afirma que , ainda de acordo com a norma os concretos naturais com massa especifica seca, envolta entre 2.000 kg/m³ e 2.800 kg/m³, são denominados pela letra C adotada do valor da resistência característica à compressão (Fck), explicado em Mpa, segundo apresentado na tabela (1). Tabela: 1 – Classes e grupos de resistência do concreto Fonte: Tabelas 1,2 e 3 da NBR 8953 (ABNT,2011) apud CAMPOS,2015. 2.2.1 Sustentabilidade do concreto Santos (2013) afirma que, A minimização dos impactos ambientais tem movimentado a sociedade, em escala planetária de concepções sustentáveis. A sustentabilidade pode ser acentuar como constituindo aquele desenvolvimento que é satisfatório as precisões do atual sem afetar a competência das gerações futuras que sejam satisfatórias suas adequadas necessidades. A indústria da construção Civil é, privada, indústria concreteira, semelha deparar ainda em um estágio elementar de sustentabilidade. 30 Ao oposto do concreto tradicional, que usa cimento, pedra , areia e água como principais elementos, o sustentável troca esses elementos por produtos naturais ou recicláveis – a areia, por exemplo, é trocada em 70% por areia de fundação, que é composta por escória e diminui em grande quantidade o consumo de água (INCOPRE,2017) O procedimento de produção do concreto é um dos grandes consumistas de matéria prima virgem, como areia, pedra, cascalho moído e água fresca, provocando expressivo impacto ambiental. Contudo, habita na produção do cimento Portland, material indispensável ao concreto, o maior impacto (SANTOS,2013) ” A grande vantagem do concreto sustentável é a extinção do descarte de rejeitos industriais no meio ambiente, como a escória. Esses resíduos podem contaminar as águas subterrâneas e os solos, levando ao desequilíbrio ambiental’ (INCOPRE,2017), portanto nota-se a grande importância da sustentabilidade do concreto para proteção do meio ambiente e evita que a areia seja retirada da natureza. O cimento, cujo consumo abordar-se a 2 bilhões de toneladas por ano, sozinho, provoca grande volume de extrações de rochas e circulação de terra. Além de que, sua produção retribui a 7% de emitir de CO2 na atmosfera, o que colabora espontaneamente para o aquecimento global e o efeito estufa. (SANTOS,2013) Um outro benefício do concreto sustentável é o custo de produção amortizado, de maneira especial se comparado ao tradicional. Isso acontece devido à facilidade em deparar matérias-primas para produzi-lo, pois são matérias que não têm outros fins – já não podem ser empregados em obras do estilo como se deparam, Assim, as empresas também se beneficiam, pois não necessitam rejeitar os produtos no meio ambiente. (INCOPRE,2017) Esse cenário de “vilão ambiental” tem sido enfrentado de forma ajuizada por pesquisadores ao redor do mundo. É esperado que o concreto ( e além disso cimento) é apropriado de absorver, na forma de material representado, uma série de restos procedentes da indústria e da agricultura, contribuindo espontaneamente para a reabilitação e minimização de impacto ambiental de outros partes da produção e, indireta, proporção uma diminuição de poluição provocada em seu próprio processo produtivo. (SANTOS,2013) Em seguida, esse tipo de concreto é empregado para outros fins, como calçadas, pavimentação e outras áreas que não estabelecem muito esforço. Mas não 31 é conciso se atentar. Já foram concretizados vários testes para evidenciar a qualidade do concreto sustentável e todosobtiveram sucesso. (INCOPRE,2017) “Cabe ressaltar à comunidade técnica a busca pelo emprego desses concretos inteligentes, visto que a comunidade cientifica já comprovou (e continua a provar) a sua eficácia e aplicabilidade nas obras de construção civil”. (SANTOS,2013) 2.2.1.1 Processo Produtivo, Processo de Transformação e Processo de Reciclagem... Azevedo (2014) diz que: O concreto leve da EPS® (isopor reciclado)conforme figura (4) é utilizado na construção civil nas partes onde não se exige grandes esforços. Devido ás suas propriedades com baixa densidade aparente (menos peso p m³ ), ótima isolação térmica e acústica, considerável resistência a compressão em MPA p/ cm² e boa resistência ao fogo quando misturado ao cimento o seu uso, tanto em pequenas residências quanto em obras de grande porte, permite economia no custo final de obra, pelo dimensionamento estrutural adequado e facilidade no manuseio no transporte. A densidade aparente do concreto leve de EPS® ( isopor reciclado), varia conforme as necessidades das aplicações, podendo ser obtidas densidades de 400 kg a 1.600kg/ m³, enquanto que a densidade do concreto convencional ( com pedras britadas) é da ordem de aproximadamente 2.400 kg/m³ ou mais. O EPS® Juno é reciclado e triturado em pequenas partículas onde se obtém um ótimo resultado a compressão pois quanto menor for as partículas menor espaços vazios (bolhas de ar) terá o concreto. Figura 4 - Coleta de EPS para Reciclagem Fonte:< https://www.junoepsr.com.br/#contato> Acesso:06/10/2020. https://www.junoepsr.com.br/#contato 32 Vantagens da reciclagem de EPS A solução, assim, é a reciclagem, que pode ser executada de três modos. A reciclagem mecânica alterar-se o isopor em matéria-prima para a fabricação de novos produtos. A energética usa o poliestireno para a recuperação de energia, devido ao seu alto poder calorifico. Já a reciclagem química reutiliza o plástico para fabricação de óleos e gases.(www.ecodesenvolvimento.org/ apud AZEVEDO,2014) Para EPS ABIQUIM (2014) diz que: Expandidas, as pérolas apresentam em seu volume até 98% de ar e apenas 2% de poliestireno. Em 1m³ de EPS expandido, por exemplo, existem de 3 a 6 bilhões de células fechadas e cheias de ar. O processo produtivo do Eps não utiliza o gás CFC ou qualquer um de seus substitutos. Figura 5 - Processo Produtivo Fonte: <http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html > Acesso: 17/10/2020 http://www.ecodesenvolvimento.org/ http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html 33 Para EPS ABIQUIM (2014) diz que: EPS é um plástico celular rígido, resultado da polimerização do estireno em água. O produto são pérolas de até 3 milímetros de diâmetro, que se destinam à expansão. No processo de transformação, conforme ilustra figura (6) essas pérolas aumentam em até 50 vezes o seu tamanho original, por meio de vapor, fundindo-se e moldando-se em formas diversas. Figura 6 - Processo de Transformação Fonte: <http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html > Acesso: 17/10/2020 Para EPS ABIQUIM (2014) diz que: Como resultado os produtos finais de EPS são inertes, não contaminam o solo, água e ar. São 100% reaproveitados e recicláveis e podem inclusive voltar à condição de matéria-prima. Pode ser reciclado infinitas vezes que não perde as propriedades mecânicas (não degrada). (conforme figura 7) http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html 34 Figura 7 - Processo de Reciclagem Fonte: <http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html > Acesso: 17/10/2020. 2.2.1.1.1 Concreto leve e Concreto leve com EPS e suas aplicações Ávila (2019) diz que: “Existem diferentes tipos de concretos leve, pelo qual falaremos logo a seguir” Para Ávila (2019) diz que: Concreto aerado: Na composição nesse tipo de concreto são adicionadas bolhas de ar por meio de processo químico, dando-lhe uma densidade de cerca de 1.000 a 1.200 kg/ m³. Concreto Celular: Também conhecido como poroso e espumoso, esse concreto também possui pequenos bolhas de ar que o tornam mais leves. Na sua massa é adicionada uma espécie de espuma, resultando numa mistura de densidade entre 300 kg/m³ e 1.850 kg/m3. Concreto leve estrutural muito utilizado para vencer grandes vãos e na criação de projetos flutuantes, o concreto leve estrutural é uma mistura, no qual, os elementos da mistura original do concreto são substituídos por insumos mais leves como poliestireno expansível (isopor), argila expandida ou vermiculita. ( conforme ilustra figura 8) http://www.epsbrasil.eco.br/eps/index.html 35 Figura 8 - Bloco de concreto leve com EPS Fonte:< https://www.totalconstrucao.com.br/concreto-leve/> 16/10/2020. O chamado “concreto leve” emprega flocos de EPS reciclado em anexo com cimento e areia, no lugar utilizar pedra brita comum. Esse concreto pode ser aplicado em qualquer ramo da construção civil convencional que não decrete amplas esforços, adaptando economia no custo final da obra. A densidade do concreto leve flutua entre 700 a 1.600 k/m³, enquanto a do concreto comum chega a ordem de 2400 kg/m³ (BERLOFA,2009 apud MAGRINI et al ,2012) Abrapex (2006 apud MAGRINI et al, 2012) afirma que, um fator formidável é o caso de o coeficiente de dilatação do concreto leve ser bem menor que no concreto convencional. Por isso, juntas de dilatação feitas de EPS costumam ser colocadas em estruturas com mais de 35 m de extensão sujeitas a variações de temperatura acentuadas. Essas juntas estão presentes em viadutos, pontes e edifícios. Analise nas tabelas (tabelas 2 e 3) Isoep (2014), afirma que o concreto leve de isopor é muito conhecido pelo seu peso reduzido e pela sua alta aptidão de isolamento térmico e acústico, é empregado em obras de pequeno a grande porte. O concreto leve com EPS é aplicado em diversos tipos de construções, como: o Elementos de vedação internos (paredes); o Pré-Fabricados; o Isolante térmico e acústico de lajes; o Resistência à propagação do fogo; https://www.totalconstrucao.com.br/concreto-leve/ 36 o Muros exteriores sem carga; o Casas pré-fabricadas; o Tijolos ou blocos de concreto leve; o Revestimento de faixada com concreto leve; o Elementos vazados de concreto leve; Referências Normativas do uso do EPS na construção civil: o NBR 11752: 2016 Materiais Celulares de poliestireno para isolamento térmico na construção civil e câmaras frigoríficas; o NBR 7973: 2007 – Determinação de absorção d” água – Método de ensaio; o NBR 8081: 2015– Permeabilidade ao vapor d` água – Método de ensaio; o NBR 8082 :2016 – Resistência à compressão – Método de ensaio; o NBR 10411 – Inspeção e amostragem de isolantes térmicos – Procedimento; o NBR 11948 – Ensaio de flamabilidade – Método de ensaio; o NBR 11949 – Determinação da massa específica aparente – Método de ensaio; o NBR 12094 :1991 – Determinação da condutividade térmica- Método de ensaio; o ASTM C-203 – Test method for breaking load and flexuaral proérties of block- type termal insulation; Azevedo (2014), afirma que segue as aplicações do concreto leve: o “Regularização de lajes em geral (inclinação para o escoamento em lajes, quando expostas ao sol e chuva)”; o “Painéis para fechamento (prédio/casas pré-fabricadas/galpões)”; o “Elementos Pré-Fabricados (lajotas/blocos vazados / pilares para muros/ elementos vazados/ elementos decorativos p/ fachadas e jardins”; o “Pavimentos (calçadas/ regularização de áreas diversas/painéis para fechamento de galerias”) o “Elementos tipo “móveis” (bancos p/ ambientes externos/base para montagens de sofás/ balcões/ camas”); 37 o “Áreas de lazer (quadras poliesportivas/bases para dispositivos para exercícios)”; oO EPS é bastante empregado na área agrícola, em distintas colocações, como aeração de solo, drenagem e produção e produção de mudas. O consumo pode ser amplo, quando inserido. Em solos argilosos. Há menos permeabilidade e a tendência é do solo ao secar é ficar endurecido. De tal modo, a penetração da água e o enraizamento ficam atrapalhados, os adubos são com facilidade carregados para fora da área de plantio pelas enxurradas, com prejuízo no aumento de vegetação; o O emprego do EPS como condicionador de solos, agrupado às argilas, modifica suas características físicas, invertendo as qualidades descritas. A água advém a penetrar o solo com facilidade, raízes se alargam aeradas, os adubos eventuais continuam e penetram o solo, levados pela água, e a vegetação tem um desenvolvimento maior. Atenção não aconselhado para enchimento de pufes ou travesseiros, por ter pequenas partículas que modificam de 3mm a pó. Tabela 2 - composição de mistura para 1m ³ de concreto Fonte: Manual de utilização EPS na construção civil/ABRAPEX, SP.2006 38 Tabela 3 - concreto leve de EPS com 50 kg de cimento Fonte: Manual de utilização EPS na construção civil/ABRAPEX, SP.2006 Agregado Leve Quanto a origem, os agregados leves podem ser classificados em naturais ou artificiais. Os agregados leves naturais são alcançados por meio da comercialização direta em jazidas, acompanhada de classificação granulométrica. Esse tipo de agregado leve tem pouco aproveitamento em concretos estruturais em função da ampla variabilidade de suas propriedades e da posição e disponibilidade das jazidas. Como exemplares, temos a pedra-pomes e o tufo vulcânico. (ROSSIGNOLO, 2009) Os agregados leves artificias são adquiridos em métodos industriais e, habitualmente, são considerados com base na matéria-prima empregada e no procedimento de fabricação, como a argila expandida e a escória sinterizada 39 2.3.1 Processo de Fabricação Para Azevedo (2014) diz que: Na preparação e mistura do concreto leve de EPS® (isopor reciclado), conforme ilustra figura (09) ,deve ser levada em conta, a finalidade do mesmo, pois dependendo dos objetivos, a composição será diferente, e consequentemente apresentará variação nos custos e nos resultados. Nessa fase, é necessária a escolha dos vasilhames com as capacidades definidas para o cimento, o EPSR, a areia, a água e o adesivo, conforme tabelas abaixo. A mistura do concreto leve de EPSR (isopor reciclado) deve ser feita preferivelmente com o uso de betoneira. Devido ao seu baixo peso (por exemplo: um saco contendo 200 litros de EPSR pesa apenas 2,6 quilos, com densidade aparente de 14 kg/m³), as pérolas ou “flocos” flutuam na água da mistura. O EPS® não absorve água, deve então ser usado um aglomerante (adesivo) que seja solúvel em água, por exemplo, cola branca para madeira ou papel, (Bianco ou similares) agregando cimento no EPSR, aumentando assim o seu peso. Figura 9 - Agregados para concreto leve EPSR-Cimento -Areia-Água Fonte:< https://www.junoepsr.com.br/#contato> Acesso:22/09/2020 Isoep (2014) diz que, “O material preparado fica com uma densidade de 700 a 1.600 kg/ m3 “, conforme figuras (10,11,12 e 13) Figura 10 - Material preparado com EPS Fonte:<https://www.isoepvalinhos.com/construcao-civil/concreto-leve-de-isopor/ > Acesso:24/09/2020. https://www.junoepsr.com.br/#contato https://www.isoepvalinhos.com/construcao-civil/concreto-leve-de-isopor/ 40 Figura 11 - Densidade do concreto com EPS Fonte:<https://www.isoepvalinhos.com/construcao-civil/concreto-leve-de-isopor/ > Acesso:24/09/2020. Figura 12 - Concreto feito com EPS® em forma de massa Fonte:< https://www.junoepsr.com.br/#contato> Acesso:22/09/2020 Figura 13 - Blocos de concreto leve feito com EPS® Fonte:< https://www.junoepsr.com.br/#contato> Acesso:22/09/2020. https://www.isoepvalinhos.com/construcao-civil/concreto-leve-de-isopor/ https://www.junoepsr.com.br/#contato https://www.junoepsr.com.br/#contato 41 Azevedo (2014) afirma que, no procedimento de mistura dissolve-se primeiramente o adesivo em água (nota-se as proporções). Em diante, coloca-se o EPS® na betoneira em movimento (o lugar carece estar resguardado de ventos fortes), coloca-se então o adesivo (cola branca para madeira ou papel) dissolvida em água, e em seguida essa mistura, acrescenta-se um pouco de cimento. Tanto logo o cimento inicia a fixar-se no EPS®, coloca-se revezada o restante de cimento, água e areia. O tempo de movimentação da mistura será satisfatório quando a massa ficar com a “pega” ideal para ser lançada no local definitivo. O manejo e transporte são muito fáceis. Em fatos excêntricos de uso de concreto leve de EPS® (isopor reciclado) de 600 kg/m³ ou menos, carecem ter o emprego de aglutinante bem acentuado, polímeros de acetato de polivinila (PVA) em configuração de dispersão de 50%. Nos ensaios de tração e flexão, pode-se ver na zona de ruptura que a colagem do EPSR na estrutura do cimento é bem ampla, rompendo sempre por meio do EPS®. Os próprios ensaios de concreto leve da EPS® (isopor reciclado) sem o aglutinante dão efeitos menores. 2.3.2 Forma e textura Superficial e Estatísticas das Densidades A forma e a textura superficial tabela (4) dos agregados leves influenciam algumas propriedades importantes dos concretos, como a resistência mecânica, por exemplo, pois estão relacionados com a qualidade de água necessária para a obtenção da trabalhabilidade desejada. (ROSSIGNOLO,2009). Tabela 4 - ME Massa/Volume real – MU= Massa /Volume total (+vazios) Fonte :< https://www.unochapeco.edu.br/static/data/portal/downloads/1279.pdf> Acesso:17/10/2020. https://www.unochapeco.edu.br/static/data/portal/downloads/1279.pdf 42 2.3.3 Estrutura interna, resistência mecânica e módulo de deformação A diminuição da massa especifica dos concretos leves estruturais se carece o emprego de agregados com desprezíveis valores de massa especifica .Como os matérias primas dos agregados leves e dos adjuntos convencionais oferecem valores de massa especifica da mesma ordem de grandeza, empregar a inclusão de uma estrutura porosa no agregado para a redução desse índice físico, alterando ‘se, assim, a estrutura interna do agregado .(CEB/FIP,1977 apud ROSSIGNOLO,2009). “A estrutura interna tem um efeito importante na resistência mecânica e no módulo de deformação dos agregados leves “(ROSSIGNOLO, 2009) 2.3.4 Porosidade e absorção de água Neville (1997 e EuroLightCon 1998 apud ROSSIGNOLO,2009) afirma que, as características de porosidade e absorção de água dos agregados leves contrafazem expressivamente os atributos dos concretos no estado fresco e o procedimento de hidratação do cimento. A velocidade a quantidade de água absorvida pelos agregados leves acoplados dos seguintes fatores: a) Porosidade total; b) Conectividade entre os poros; c) Características da superfície do agregado; d) Umidade do agregado antes da mistura 2.3.5 Controle Tecnológico O critério correto para seleção dos agregados, será mediante comprovação dos ensaios de controle tecnológicos de matérias componentes do concreto, conforme estabelecido – NBR 12654. Um anexo de análises prévias deve antecipar o emprego de agregado leve em concretos estruturais. A NM 35 (1995) apresenta especificações para análise dos agregados e doconcreto com os agregados. Com relação ao agregado, estão previstas nessa norma as análises de composição granulométrica, de massa 43 específica aparente e de teores de substâncias nocivas (materiais orgânicos e óxido de ferro). Já para o concreto com os agregados leves, a referida norma apresenta a especificação de análise para retração por secagem. (ROSSIGNOLO, 2009) 2.3.6 Trabalhabilidade A faixa de mudança das estimas de abatimento dos concretos leves é, habitualmente, menor que a empregada para os concretos convencionais, tendo a absorvimento de água dos agregados grande extensão na manutenção da trabalhabilidade do concreto depois a mistura. (ROSSIGNOLO, 2009) O concreto tem determinadas propriedades, sendo elas no estado fresco ou endurecido do concreto, para Petrucci (2005 apud FRAGA, MOTA e BARBOSA,2016) afirma que a trabalhabilidade, característica do concreto no estado fresco, acomodar- se a máximo ou menor competência do concreto para ser agregado com determinada desígnio ,sem perda da sua homogeneidade. A resistência mecânica é a principal característica dos concretos, vários fatores a entusiasmam, como relação a/c, e a forma dos corpos de prova . Vale destacar que o concreto deve ter durabilidade, e para isso, ele carece possuir o mínimo de vazios em seu interior, para amortecer a permeabilidade e evitar a agudeza de substâncias agressivas (AMBROZEWICZ,2012 apud FRAGA, MOTA e BARBOSA, 2016) 2.3.7 Procedimento de cura “Os mesmos procedimentos de cura dos concretos convencionais podem ser adotados nos concretos com agregados leves, tomando-se cuidados especiais com o controle da temperatura do concreto”. (ROSSIGNOLO; AGNESINI, 2001 a) O calor permitido durante o procedimento de hidratação do cimento ocasiona uma ascensão maior na temperatura dos concretos leves do que nos concretos convencionais, em colocação da baixa condutividade térmica dos agregados leves. Para evitar a concepção de fissuras térmicas, em ambientes com baixas temperaturas, aconselhar contemporizar a retirada das fôrmas ou cobrir o concreto com mantas isolantes. Assim como for empregado o procedimento de cura térmica, 44 deve ser admitido um período maior de cura ou uma velocidade de acesso de temperatura menor (EUROLIGHTCON,1998 apud ROSSIGNOLO 2009) Em afinidade ao concreto convencional, o concreto leve além disso é estimado mais durável, pois tem melhor método de cura interna. Isso pois os elementos adicionais absorvem água durante a mistura e no procedimento de endurecimento essa água é liberada. conforme ilustra figura (14) (ATEX,2017) Figura 14 - Etapas do concreto leve com EPS Fonte:< http://www.epsbrasil.eco.br/aplicacoes.html> Acesso :17/10/2020. Fundamentação da Propriedades térmicas A tabela (5) apresenta uma comparação entre valores de condutividade térmica, expansão térmica, difusão térmica e calor específico entre o concreto com agregados leves e o concreto convencional (ROSSIGNOLO, 2009, p. 70) Tabela 5 - Propriedades Térmicas dos concretos leves Fonte: Holm; Bremmer,2000 apud ROSSIGNOLO,2009, p.7 http://www.epsbrasil.eco.br/aplicacoes.html 45 O ar aprisionado na estrutura celular dos agregados leves diminui a absorver e transferência de calor em afinidade aos agregados convencionais. Com isso, o emprego do concreto leve na vedação das frentes e na cobertura das edificações diminui a absorção solar (EUROLIGHTCON, 1998; HALM; BREMNER, 2000 apud ROSSIGNOLO, 2009) Abrapex (2006) diz que “Para que se faça o melhor uso do poliestireno expandido (EPS) como isolante térmico, recomenda-se verificar-se “: conforme tabela(6). • O material adquirido é tecnicamente o mais adequado para a utilização a que se destina. • O EPS entregue tem a densidade e a espessura combinadas Tabela 6 - Isolamento térmico Fonte: Manual de Utilização EPS, autor: Abrapex,2006, p.8 O Calor pode ser transferido de três distintos maneiras: condução, convecção e radiação. Todas as maneiras de transferência de calor causam a essência da 46 alteração de temperatura e todos acontecem de maior para a menor temperatura. A diante, oferecemos uma breve descrição de cada estilo. Um estudo detalhado desses estilos de transferência é proporcionando a diante. (ÇENGEL e GHAJAR, 2012). Incropera (2007, p. 2) diz que: [...] Como engenheiros, é importante que entendamos os mecanismos físicos que fundamentam os modos de transferência de calor e que sejamos capazes de usar as equações das taxas que determinam a quantidade de energia sendo transferida por unidade de tempo. 2.4.1 Condução De acordo com Çengel e Ghajar (2012) afirma que, Condução é a transferência de energia das partículas mais energéticas de uma substância para partículas vizinhas confinantes menos energéticas, como efeito da influência mútua entre elas. A condução pode acontecer em sólidos, líquidos ou gases Análise a condução de calor em regime constante por meio de uma grande parede plana de espessura ∆×= L e área A. como mostra a fig... Em comparação de temperatura por meio da parede é ∆T= T2 – T1. Experimentos têm apontado que a taxa de transferência de calor Q por meio da parede dobra quando a diferença de temperatura ∆T ou a área A normal em direção da transferência de calor é dobrada, mas é diminuída à metade quando a espessura da parede L é dobrada. Assim, aprontamos que a taxa de condução de calor por meio de uma camada plana é proporcional à altercação de temperatura por meio da camada e área de transferência de calor, mas ao contrário adequada à espessura da camada, ou seja:( ÇENGEL e GHAJAR, 2012). Taxa de condução de calor = (Área) (Diferença de temperatura) Espessura ou 47 “Onde a constante de proporcionalidade k é a condutividade térmica do material, que é a medida da capacidade do material de conduzir calor conforme figura. No caso limite de ∆x – 0, a Eq. 1-21 se reduz à forma diferencial.” (ÇENGEL e GHAJAR, 2012, p.18). Que é denominada lei de Fourier da condução --térmica, em referência a J, Fourier ( fig. ‘15.) , que a expressou pela primeira vez em seu livro sobre transferência de calor, em 1822 Aqui dT/dx é o gradiente de temperatura, que é a inclinação da curvano gráfico T-x ( Taxa de variação T com relação x ) na coordenada x. A telação acima indica que a taxa de condução de calor em dada direção é proporcional ao gradiente de temperatura na mesma direção. :( ÇENGEL e GHAJAR, 2012) Figura 15 - Faixa de condutividade térmica de diversos materiais em temperatura ambiente. Fonte: Livro: Transferência de calor e Massa, p. 21, 48 2.4.2 Radiação Incropera (2007) afirma que, Radiação térmica é a energia dada pela matéria que se depara a uma temperatura não-nula. Embora que recuemos nossa atenção para a radiação a partir- de superfícies concretas, o envio além disso ocorre a partir de gases e líquidos. Involuntariamente da forma da matéria, a emissão pode ser conferida a mudanças nas configurações eletrônicas dos átomos ou moléculas que compõem a matéria. A energia do campo de radiação é conduzida por ondas eletromagnéticas (ou, alternativamente, fótons). Enquanto a transferência de energia por condução ou convenção requer o comparecimento de em um meio material, a radiação não carece dele. No fato, a transferência por radiação acontece mais com eficiência no vácuo. Quando uma superfície € e área superficial, a uma temperatura termodinâmica T, é totalmente demarcada por nivelar maior (ou preta) a uma temperatura termodinâmica Tcir separadas por um gás ( como oar) que não interferência na radiação, a taxa líquida de transferência de calor por radiação entre essas duas superfícies é dada por: ( ÇENGEL e GHAJAR, 2012). Figura 16 - Transferência de calor por radiação entre umas superfícies vizinhas . Fonte: Livro: Transferência de calor e Massa,2012 p. 29, autores: Çangel e Ghajar 49 2.4.3 Convecção Para Incropera (2007, p.4) diz que: [...] O modelo de transferência de calor por convecção abrange dois mecanismos. Além de transferência de energia devido ao movimento molecular aleatório (difusão), a energia também é transferida através do movimento global, ou macroscópico, do fluido. Esse movimento do fluído está associado ao fato de que, em um instante qualquer, um grande número de moléculas está se movendo coletivamente ou como agregado. Tal movimento, na presença de um gradiente de temperatura, contribui para a transferência de calor. Como as moléculas nos agregados mantém seus movimentos aleatórios, a transferência total de calor é, então, devida à superposição do transporte de energia pelo movimento global do fluido. É comum usar o termo convecção para fazer referência ao transporte devido ao movimento global do fluido De acordo com Çangel e Ghajar (2012) afirma que, A convecção é chamada convecção forçada se o fluído é forçado a fluir acima da superfície por meios externos, quão ventilador, bomba ou vento. Em compensação, a convecção é chamada convecção natural (ou livre) se a oscilação do fluido é determinada por forças de flutuação induzidas por diferenças de densidade, decorrentes da variação da temperatura no fluído (fig.18). Por exemplo, na ausência da ventoinha, a transmissão de calor da área de um bloco quente (fig 17.) se dá por convecção natural, uma vez que qualquer movimento no ar, nesse caso, será devido à subida do ar mais quente ( e assim, mais leve) achegado a superfície e a descida do ar mais frio ( e portanto, mais pesado) para encher o seu lugar. A transferência de calor entre o bloco e o ar ao seu redor será por condução se a altercação entre a temperatura do ar e do bloco não for ampla o suficiente para vencer a resistência para o movimento do ar e, logo, para iniciar as correntes de convecção natural. Figura 17 - Resfriamento de um ovo quente por convecção forçada e natural 1.35 . Fonte: Livro Transferência de calor e Massa,2012 p. 26, autores: Çangel e Ghajar 50 Figura 18 - Transferência de uma superfície quente para o ar por convecção . Fonte: Livro: Transferência de calor e Massa,2012 p. 26, autores: Çangel e Ghajar Procedimentos de transmissão de calor que envolvem variação de fase de fluido são ao mesmo tempo estimados convecção por causa do movimento de fluído levado ao longo do método, como elevação de bolhas de vapor durante a ebulição ou queda de gotículas de líquido no decorrer do adensamento. (ÇENGEL e GHAJAR, 2012). “Apesar da complexidade, observa-se que a taxa de transferência de calor por convecção é proporcional à diferença de temperatura, sendo convenientemente expressiva pela lei de Newton do resfriamento dado por:” (ÇENGEL e GHAJAR, 2012, p. 26). 2.4.4 Transferência de calor entre o Meio e o Ambiente construído Definimos calor como a forma de energia que pode ser transferida de um sistema para outro como resultado da diferença de temperatura. A análise termodinâmica trata da quantidade de calor transferido quando um sistema passa de um estado de equilíbrio para outro. A ciência que se preocupa com a determinação das taxas de transferência de energia é a transferência de calor. A transferência de energia, como calor ocorre do meio de maior temperatura para a menor temperatura e cessa quando os dois meios atingem a mesma temperatura. A edificação absorve energia térmica do meio externo por meio dos mecanismos de radiação e convecção conforme ilustra figura 19. Cengel e Ghajar 51 (2012) afirma que, O calor é transmitido por mecanismos de condução, convecção e radiação, o que modificar-se, muitas ocasiões, as conduções de transferência de um meio para outro. Por exemplo, o calor conduzido para uma superfície fora da parede de uma casa no inverno suporta convecção para o ar frio externo enquanto irradia para o ambiente frio. Nesses acontecimentos, é imprescindível notar as trocas de energia na superfície, com bom emprego de conservar a energia na superfície. Figura 19 - Trocas de energia na superfície externa da parede de uma casa . Fonte: Livro: Transferência de calor e Massa,2012 p. 14, autores: Çangel e Ghaj 2.4.5 Difusividade Térmica O produto pcp, repetidamente descoberto na análise de transferência de calor, é chamado capacidade térmica de um material. Tanto o calor específico Cp quanto a capacidade térmica pCp concebem a competência de armazenamento de calor de um material. Porém, Cp concebe isso por unidade de massa, enquanto pCpx por unidade de volume, como pode ser registrado a partir de suas unidades J/kg. k e J/M³. k, simultaneamente. Conforme figura (20) (ÇENGEL e GHAJAR, 2012). 52 Figura 20 - variação da condutividade térmica de vários sólidos, líquidos e gases com a temperatura Fonte: Livro: Transferência de calor e Massa, p. 23, autores: Çangel e Ghajar 2.4.6 Resistência Térmica Incropera (2007) afirma que, neste ponto explicamos que, para o caso específico da transmitir de calor unidimensional sem geração introduzir-se de energia e com propriedades devotadas, um ponto de vista muito admirável é recomendado pela Equação qx= - KA Em particular, existe uma afinidade entre as difusões de calor e de carga elétrica. Do mesmo modo que uma resistência elétrica está conexa à condução de eletricidade, uma resistência térmica pode ser anexa à condução de calor. Determinando resistência como a razão entre um potencial matriz e a adequada taxa de transmissão, vem da equação que a resistência térmica para a condução parede plana é Agora que temos a distribuição de temperaturas, podemos usar a lei de Fourier 2.4.7 Inércia Térmica Frota e Schiffer (2006) afirma que, A inércia térmica está acompanhada de dois fatos de grande definição para o desempenho térmico do edifício: o amortecer e o 53 atraso da onda de calor, devido ao aquecimento ou ao resfriamento dos materiais. A inércia térmica estar sujeito as propriedades térmicas do ambiente e dos elementos construtivos internos. Para a analisar a inércia térmica da construção , recorre-se ao opinião de superfície equivalente pesada – que é idêntica à somatória das áreas das superfícies de cada uma das paredes internas, até mesmo o piso e teto, multiplicadas por um coeficiente que ser função do peso da parede e da resistência térmica de seus revestimentos – em relação à área do piso do local. (FROTA e SCHIFFER, 2006) Uma parede proporciona maior ou menor inércia segundo seu peso e sua espessura. Mas os revestimentos desempenham formidável papel, pois revestimentos isolantes amortizam as trocas de calor com a parede e diminuem sua inércia. (FROTA e SCHIFFER, 2006) 2.4.8 Carga Térmica Dá -se o nome de carga térmica de uma instalação de ar condicionado á quantidade de calor que, por unidade de tempo, deve ser fornecida ou retirada do ar a ser introduzido nos recintos condicionados, a fim de que os mesmos se mantenham nas condições de conforto prefixadas. (COSTA ,1991) A antevisão da carga térmica a ser gerada no interno do edifício é essencial no que reverência às decisões de projeto referentes ao partido arquitetônico a ser admitido, sendo continuamente função das exigências ativas e humanas, os distantes tipos de clima. (FROTA e SCHIFFER, 2006) Como as altercações climáticas da terra são essencialmente função da radiação solar incidente, torna-se dispensável a posse de dados para aferir qual acarga térmica que apurada edificação ou espaço ao ar livre ganhará nas diferentes horas do dia e nas diversas épocas do ano. (FROTA e SCHIFFER, 2006) 54 2.4.9 Bioclimatologia Segundo Vernalha e Silva (2005 apud ZIMBRAS, 2020) diz que: [...] O Brasil está dividido em oito regiões bioclimáticas diferentes sendo a NBR 15220 – 3, Desempenho térmico de edificações conforme figura ( ) . Para cada uma das regiões há um conjunto de recomendações técnico- construtivas, otimizando assim, o desempenho das edificações. “Uma dessas estratégias arquitetônicas é o uso de inércia térmica, que normalmente é empregada em clima desértico, clima pouco frio e em ambientes comerciais condicionados artificialmente”. (LABEEE UFSC,2020) Em clima desértico prevalecer-se a redução da temperatura fora noturna para o resfriamento da massa térmica da edificação, e durante o dia, assim como acontece o acréscimo da temperatura externa, mantêm -se a edificação fechada , evitando-se o ganho de calor externo .Em clima pouco frio , os matérias construtivos contêm o lucro de calor solar e o ganho de calor interno durante o dia, e evitável que a edificação perca com facilidade o calor para exterior no período noturno. Em climas comerciais, prevalecer-se o resfriamento noturno da envoltória para amortecer o consumo de energia de equipamentos de ar dependente durante o dia. Conforme figura (21) (LABEEE UFSC,2020) Figura 21 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro Fonte:< https://www.nucleodoconhecimento.com.br/arquitetura/bioclimatologia> Acesso :27/11/2020 https://www.nucleodoconhecimento.com.br/arquitetura/bioclimatologia 55 2.4.10 Proteção Térmica Para Veloso e Silva (2019) diz que: Quando o objetivo é proporcionar conforto térmico para edificação, a primeira medida que vem á mente é a instalação de ar acondicionados. No entanto, o equipamento é somente uma opção na lista de ações que ajudam a tornar mais agradável a temperatura no interior da construção. Nessa relação está, por exemplo a incorporação de elementos isolantes nas coberturas e o uso de soluções arquitetônicas. Determinadas das pesquisas aprovam, a quantitativamente, que a cobertura é o principal elemento de proteção térmica da edificação.” A estrutura está sujeita à caso solar ao longo de todo o dia, ao contrário das fachadas que ganham o sol somente em determinados períodos. Além disso edificações residenciais térrea, a área de cobertura habitualmente é maior do que adas fachadas (VELOSO e SILVA 2019). O EPS como isolante térmico pode ser empregado como elemento de isolamento térmico em diferentes estruturas da edificação. Para as coberturas, estão disponíveis as placas de subcobertura, telhas-sanduiche com recheio de EPS e lajotas de poliestireno expandido para lajes nervuradas. Até ainda as paredes podem contar com os acrescentamentos do material, assim como executadas com tijolos de EPS ou painéis monolíticos. (VELOSO e SILVA 2019). 56 2.5 Fluxograma Programação experimental – Etapas do Desempenho Térmico Figura 22 - Fluxograma Programação Experimental Fonte::<https://tede.ufam.edu.br/bitstream/tede/6304/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Paulo%20J.%20S.%20Gon%c3%a7alve s.pdf> Acesso:26/09/2020. https://tede.ufam.edu.br/bitstream/tede/6304/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Paulo%20J.%20S.%20Gon%c3%a7alves.pdf https://tede.ufam.edu.br/bitstream/tede/6304/5/Disserta%c3%a7%c3%a3o_Paulo%20J.%20S.%20Gon%c3%a7alves.pdf 57 METODOLOGIA Em conformidade com os objetivos propostos nesta pesquisa executou-se uma metodologia de tal forma que os resultados alcançados pudessem oferecer uma gama de elementos acerca da caracterização, sob o ponto vista térmico, dos sistemas construtivos fabricados a partir do concreto leve com perolas de EPS ,Portanto, analisou-se o desempenho térmico das paredes construídas com blocos de concreto leve por meio de comparação com uma parede construída em blocos maciços de concreto, que foram considerados como referência, pois apresentam maior densidade logo maior condutividade térmica do que o bloco de concreto leve de acordo foi comprovado na revisão bibliográfica apresentada pelos autores citados. O sistema alternativo comparado ao desempenho de dois sistemas construtivos convencionais e blocos de concreto leve com EPS. A análise feita se baseou em estudo de caso na empresa Construtora R. C Botelho LTDA, no qual estar construindo Shopping Paracambi. Apresentação da Obra da Empresa – Estudo de caso A Construtora R. C Botelho LTDA, está construindo Shopping Paracambi, Rua Délio Basílio Leal, S/N – Centro de Paracambi/RJ. Em visita feita na obra, foi possível acompanhar a construção sendo executada, obtivemos a informação que 99,9% das paredes do shopping são todas de concreto leve com adição de EPS. Exceto as paredes do elevador e os pilares de sustentação dos esforços solicitantes distribuídos das lajes. Conforme ilustra as figuras (23) Figura 23 - Vista Frontal da Obra Shopping Paracambi Fonte: Construtora R. C Botelho LTDA 58 Fonte: Construtora R. C Botelho Ltda. Fonte: Construtora R. C Botelho Ltda. 59 Método de Avalição do Desempenho Térmico das paredes de Blocos O desempenho térmico do sistema construtivo alternativo foi avaliado através da análise comparativa em relação à parede construída com blocos de concreto leve com adição de EPS, em relação a parede de bloco maciço, neste contexto a seguir segue figura (26) o corpo de prova. Figura 26 - Corpo de Prova Parede de Concreto Leve Interno Parede de Concreto Leve Externo Parede de Concreto Maciço interno Parede de Concreto Maciço Externo Fonte: Elaborado pelo autor Cabe destacar que é importante apresentar o clima local, no dia em que foi realizado as medições conforme figura (27) das aferições da temperatura. Pois o clima interfere nos resultados de acordo apresenta no status da tela celular do autor o clima 60 é de 28º C conforme apresenta na figura abaixo, lembrando que um dia anterior choveu, o corpo de prova escolhidas no empreendimento do shopping em construção uma parede de concreto leve com adição de EPS, que se encontrava mas exposta ao sol para facilitar a medição das temperaturas . A parede de concreto maciço utilizada para aferir a temperatura, foi a parede onde está localizado o poço do elevador, no qual foram construídas com blocos maciços, pois neste caso os blocos precisam suportar grandes esforços. Figura 27 - Status do clima Local em Paracambi- Rj Fonte: Elaborada pelo autor 61 3.2.1 Procedimento de Medição Configurou-se o sistema de aquisição de dados para armazenar a média das temperaturas lidas de 30 em 30 minutos para aferir as temperaturas utilizou-se termômetro digital infravermelho, conforme ilustra figura (28 e 29) Figura 28 - Procedimento de Medição Parede de Concreto Leve Interno Parede de Concreto Leve Externo Parede de Concreto Maciço interno Parede de Concreto Maciço Externo Fonte: Elaborado pelo autor Para realização da experimentação do corpo de prova foi feito 5 medições em 30 em 30 minutos conforme mostra etapas das aferições de temperatura da parede de concreto leve com adição e Eps. 62 Figura 29 - Experimentação de aferição de temperatura Parede concreto leve Concreto leve interno 1º - Horário: (9:30) Concreto leve Externo 1° - Horário (9:30) Concreto leve int. 2º Horário- (10:00)