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JOHN VITOR BARBOSA DA SILVA MARIELEN DOS SANTOS PEREIRA DE SOUZA NATÁLIA FRANÇA SANTOS DE LIMA ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO PÓ DE VIDRO COMO AGREGADO MIÚDO NOS BLOCOS DE CONCRETO Telêmaco Borba - PR 2020 JOHN VITOR BARBOSA DA SILVA MARIELEN DOS SANTOS PEREIRA DE SOUZA NATÁLIA FRANÇA SANTOS DE LIMA ANÁLISE DA INFLUÊNCIA DO PÓ DE VIDRO COMO AGREGADO MIÚDO NOS BLOCOS DE CONCRETO Trabalho apresentado para a disciplina de Resistência dos Materiais II, do Curso de Engenharia Civil, da Faculdade de Telêmaco Borba, como requisito parcial para aprovação desta disciplina. Orientador: Prof: Marcel Andrey de Goes Telêmaco Borba - PR 2020 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO .................................................................................................... 3 2 OBJETIVOS ....................................................................................................... 4 2.1 OBJETIVO GERAL ............................................................................................. 4 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 4 3 REFERENCIAL TEÓRICO ................................................................................. 4 3.1 RESÍDUO VIDRO ............................................................................................... 4 3.2 BLOCO DE CONCRETO .................................................................................... 6 3.3 PÓ DE VIDRO NO CONCRETO ......................................................................... 9 4 MATERIAIS E MÉTODOS ................................................................................ 10 4.1 MATERIAIS....................................................................................................... 10 4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS ............................................................ 10 4.2.1 Ensaio de massa específica........................................................................... 10 4.2.2 Ensaios de granulometria .............................................................................. 11 4.2.3 Módulo de finura e dimensão máxima .......................................................... 12 4.3 DEFINIÇÃO DO TRAÇO DE REFERÊNCIA..................................................... 12 4.4 PREPARAÇÃO DO CONCRETO ..................................................................... 12 4.5 MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA ........................................................ 12 4.6 ADENSAMENTO DO CONCRETO .................................................................. 13 4.7 CURA DOS CORPOS DE PROVA ................................................................... 13 4.8 ENSAIO DE COMPRESSÃO ............................................................................ 13 5 CONCLUSÕES ................................................................................................. 14 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 15 3 1 INTRODUÇÃO Um dos temas mais discutidos atualmente remete a sustentabilidade, diversos são os métodos criados para que seja reduzida o descarte incorreto de materiais poluentes no solo, de forma a preservar o meio ambiente. Nota-se que o processo de reciclagem apresente uma grande eficiência e diminuição significativa dos resíduos descartados no ambiente, porém mesmo fazendo uso deste recurso ainda é muito alto o índice de descarte incorreto. Segundo o IPEA (Instituto de Pesquisa Econômica Aplicada) em 2017, o Brasil gera 160 mil toneladas diárias de resíduos sólidos, de 30% a 40% são materiais recicláveis, no entanto apenas 13% são encaminhados para a reciclagem. Os dados ainda resultam a porcentagem do vidro é de 2,34, ou seja, descartado diariamente 3,7 mil toneladas de vidro que poderia ser reciclado. Segundo Correia, et. al, (2018) os vidros apresentam uma resistência a compressão superior a 1000 Mpa, valor maior que a resistência a compressão de concreto estruturais, porém, caracteriza-se como um material frágil e com baixo módulo de elasticidade. Na engenharia civil, há uma grande preocupação com o meio ambiente, e na criação de materiais que sejam eficientes e sustentáveis, desta forma, alguns métodos já são estudados, como a implementação de materiais poluentes em blocos de concretos. Os blocos de concretos são utilizados em várias etapas das construções. Torna-se interessante a ideia de implementação de materiais que teriam o descarte incorreto como por exemplo o vidro, na produção desses blocos, criando um novo material sustentável, que consequentemente traria retornos financeiramente e ambientalmente. 4 2 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL O principal objetivo deste trabalho é fazer uma analise sobre a influência da substituição parcial da areia natural pelo agregado miúdo obtido pelo pó de vidro quando incrementado ao concreto. Essa abordagem terá finalidade exploratória afim de avaliar as resistências a compressão a partir de outros trabalhos já realizados. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Realizar uma busca prévia de documentos que apresentem ideias semelhantes ao artigo em questão; • Selecionar os artigos que mais se encaixam ao tipo de resultado em que os autores esperam; • Avaliar, dentre os artigos escolhidos, como foi o desempenho do concreto com a presença do agregado miúdo de pó de vidro. • Descrever o comportamento do bloco de concreto e seu desempenho quando submetido a ensaios de compressão. 3 REFERENCIAL TEÓRICO 3.1 RESÍDUO VIDRO O vidro é um material 100% reciclável e muito utilizado no mundo todo. Ele é uma substância amorfa, inorgânica e fisicamente homogênea, obtida pelo resfriamento de uma massa em fusão que endurece pelo aumento contínuo de viscosidade até atingir a condição de rigidez (ROMANO, 1998). O vidro possui diversas possibilidades de aplicações, e em consequência disso é gerado constantemente uma grande quantidade de resíduos. Está presente no cotidiano das pessoas como embalagens de conservas de produtos, utensílios domésticos, nos automóveis, garrafas etc, podendo ser reaproveitado ou reutilizado 5 por diferentes tecnologias e técnicas. Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) n° 307 de julho de 2002 o reaproveitamento dos resíduos podem ser divididos em três pontos: • Recuperação: compreende a etapa de extração e remoção de substâncias indesejáveis, presentes nos resíduos e que podem comprometer o processo de reciclagem ou reutilização. • Reutilização: compreende o processo pelo qual se faz o reuso do resíduo, sem que haja qualquer tipo de transformação ou de beneficiamento do material. • Reciclagem: consiste no reaproveitamento do resíduo, sendo necessário, que o material sofra algum tipo de transformação. A reciclagem de resíduos podem gerar muitos benefícios, como a redução no consumo de recursos naturais não renováveis, sendo substituídos por resíduos reciclados (JOHN E AGOPYAN, 2000); redução das áreas necessárias para o aterro, devido a diminuição do volume de resíduos produzidos (PINTO, 1999); diminuição do processo de poluição do ar, da fauna, da flora etc (JOHN, 1999). Uma ótima opção para a reciclagem de vidro é sua utilização como agregado ou adição ativa em concretos, pois esse material tem como constituinte principal a sílica ou óxido de silício (SiO2), a qual é usada em conjunto com argamassas e concretos no intuito de melhorar suas propriedades mecânicas e durabilidade (PAIVA, 2009). Na tabela 1 pode ser observado a composição do vidro. Figura 1 - Composição do vidro Fonte: ABIVIDRO, 2000. De acordo com Santos (2010), resíduo de vidro é todo vidro já utilizado pelo menos uma vezque, logo depois de sua utilização, perdeu sua função principal e sua reutilização é dificultada por algum fator ou simplesmente inviável. 6 O resíduo de vidro pode ser apresentado em diversos tipos, pois existem muitas propriedades específicas do vidro, como índice de refração, cor, viscosidade, sendo que, para cada propriedade pretendida é necessária uma determinada composição e processo de produção. 3.2 BLOCO DE CONCRETO O uso de concreto para fabricação de blocos de alvenaria teve o início após o surgimento do cimento Portland. Depois de anos, ainda continuam utilizado o mesmo material, procedimento de dosagem e o esquema produtivo (FILHO, 2007). A composição do bloco de concreto é o cimento Portland, agregados graúdos, miúdo e água, podendo ter outros componentes tais como pigmentos e/ou aditivos. Os materiais do bloco de concreto devem ser utilizados conforme o especificado para ter suas propriedades conforme as metas projetas (FILHO, 2007). O cimento Portland é um aglomerante produzido pela moagem do clínquer que é obtido pela calcinação e cliquerização da mistura de calcário e argila. O cimento Portland quando misturado com água, adquire propriedades adesivas aglomerando área e outros agregados na mistura. Isso acontece devido a reação química do cimento com a água, que se chama hidratação do cimento, isso faz com que o cimento se transforme em um material pegajoso e que tem seu endurecimento como produto final. Um ponto importante no agregado graúdo é que a dimensão máxima do agregado não pode ultrapassar a metade da menor espessura da parede do bloco, segundo a NBR 7211. A categorização dos blocos de concreto são divido em família. As principais são as famílias 09, 14 e 19, conforme a Figura 1. Posteriormente na Tabela 1, pode- se verificar a dimensão a massa por bloco que são o mais relevante para esse estudo. O consumo por m² de parede é de 12,5 peças, isso faz com que se reduza o custo da obra, pois diminui o consumo de argamassa. E evita desperdícios com cortes para passagem de tubulações elétricas ou hidráulicas. Outras vantagens do bloco de concreto é que comparado com outros sistemas, ele apresenta a maior resistência e uniforme, possui uma maior rapidez no assentamento e custo reduzido considerando a quantidade por m². 7 Figura 2 - Família de blocos Fonte: Sahara, 2016. 8 Figura 3 - Característica de cada bloco Fonte: Sahara, 2016. Segundo a NBR 6136, a resistência de cada bloco é divido em classes. Classe A ≥ 6,0 MPa, Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima ou abaixo do nível do solo. • Classe B ≥ 4,0 MPa, Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo. • Classe C ≥ 3,00 MPa, Com função estrutural, para uso em elementos de alvenaria acima do nível do solo. • Classe D ≥ 2,0 MPa, Sem função estrutural para uso em elemento de alvenaria acima do nível do solo. 9 3.3 PÓ DE VIDRO NO CONCRETO Os vidros já estão sendo utilizados nos concretos como agregado miúdo, em substituição da areia natural, porém, cada análise e cada traço influencia diretamente no resultado em que se almeja, entretanto devem ser estudados com cautela para que o desempenho resulte em melhorias para o mesmo. Em uma pesquisa realizada por Correia, et.al (2018), foi decidido avaliar o desempenho do concreto quando adicionado proporções diferentes em substituição a areia natural, o concreto que continha a proporção de agregado miúdo de 25% areia e 75% pó de vidro, foi o que apresentou melhores condições mecânicas, resultando em 24% a mais que o concreto de referência. Entretanto, com base nos dados descritos por Correia, et. al (2018), destaca- se que há uma grande relevância no modulo de finura dos grãos, portanto a avaliação torna-se criteriosa neste processo. Segundo Cordeiro e Montel, (2015) avaliaram o desempenho do concreto com substituições de areia por porcentagens de pó de vidro, em 5%, 10% e 15%, utilizando o traço de 1:5. Realizaram o ensaio de compressão em 7, 14 e 28 dias de idade, obtendo maior resultado no dia 28, com 15% de substituição, podendo alcançar até 30Mpa, valor alto comparando ao concreto com 100% de areia natural que alcançou 19,5 Mpa. Reis, (2018) realizou um estudo com a substituição parcial da areia natural por porcentagens de pó de vidro, onde os resultados apresentaram-se bem satisfatórios, alcançando a 41,6 Mpa em compressão, na idade de 28 dias, já o concreto de referencia teve um alcance de 31,9 Mpa, com a mesma idade. 10 4 MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 MATERIAIS • Cimento Portland CP II • Agregado graúdo – Brita 1 • Agregado miúdo – Areia natural • Pó de vidro • Água 4.2 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS Esta etapa, envolve a caracterização dos agregados que serão utilizados, e para isso, capa procedimento necessita das diretrizes regidas pelas normas regulamentadoras. 4.2.1 Ensaio de massa específica Este ensaio é realizado para determinar o valor real do agregado, eliminando os poros existentes no mesmo, torna-se importante esta determinação para calcular o traço do concreto da melhor maneira. Para isto, existem as seguintes normas: • ABNT NBR NM 26 - Amostragem de agregados - método de ensaio: esta norma foi utilizada para realizar corretamente o processo de coleta das amostras; • ABNT NBR NM 27 - Redução de amostra de campo de agregados para ensaio de laboratório, esta norma, determina diretrizes para amostras coletadas na fonte, e reduzidos até a quantidade ideal para a execução dos ensaios; • ABNT NBR 9776 - Agregados – determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco de Chapman, esta norma consiste basicamente em colocar as amostras em um recipiente e cobri-las com água, deixando-a submersa por 24h, após isso, fazer a secagem em aproximadamente 105 °C e deixa-lo esfriar naturalmente, em seguida 11 realizar os cálculos para determinar a massa especifica dos agregados miúdos. • ABNT NBR 9937 - Agregados – determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo. Este ensaio é realizado de forma parecida ao procedimento dos agregados miúdos. 4.2.2 Ensaios de granulometria Tendo em vista a grande variação granulométrica do solo, o ensaio é realizado para separar os grãos de maneira uniforme, para padronizar o traço do concreto, selecionando somente o que se deseja para que assim se alcance os resultados desejados. A separação dos grãos pode ser realizada tendo como base as normas: • NBR NM 248 – Agregados - Determinação da composição granulométrica, esta norma estabelece diretrizes para os procedimentos dos agregados graúdo e miúdos para o concreto. • NBR NM-ISSO 3310-1 –Peneiras de ensaio - Requisitos técnicos e verificação - Parte 1 - Peneiras de ensaio com tela de tecido metálico, Esta Norma se aplica às peneiras de ensaio que tenham tamanhos de abertura entre 125 mm e 20 µm, de acordo com o Projeto NM-ISO 565. • NBR NM 46 – Agregados – Determinação do material fino que passa através da peneira 75um por lavagem. É realizado o procedimento descrito por essa norma para que os resíduos indesejados e as partículas da argila sejam removidos quando submetidos ao processo de lavagem Para a agitação das peneiras, pode ser utilizado um agitador mecânico ou pode ser feito manualmente, após esse processo os materiais retidos precisam ser pesados e anotados para calcular as porcentagens que passaram. 12 4.2.3 Módulo de finura e dimensão máxima O módulo de finura dos agregados pode ser determinado pela soma das porcentagens retidas nas peneiras em massa e dividido por 100. Para realizar este procedimento, pode-se utilizar a ABNT NBR NM 248 - Agregados - Determinação da composição granulométrica. 4.3 DEFINIÇÃO DOTRAÇO DE REFERÊNCIA O traço selecionado para a confecção do concreto é de extrema importância, pois é o que determina a proporção de cada material que irá compor a mistura, e tem variação dependendo da resistência em que se deseja alcançar. 4.4 PREPARAÇÃO DO CONCRETO Para a confecção dos blocos de concreto, existe uma norma, a NBR 12655 que rege as normas sobre o preparo do concreto, especificando as diretrizes sobre todos os materiais que o compõe. Os procedimentos de preparação devem ser realizados seguindo todas as recomendações descritas na NBR. 4.5 MOLDAGEM DOS CORPOS DE PROVA A moldagem dos corpos de prova existe para padronizar as medidas dos blocos, para isso, existe a norma que rege este procedimento, definido pela ABNT NBR 5738 – Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Foram utilizados moldes cilíndricos, e os escolhidos foram os que possuem material metálico, pois de acordo com a norma, o material não pode entrar em reação com o cimento, além disso, os moldes precisam ser abertos nas laterais para facilitar o desmolde sem que danifique os corpos de provas. 13 4.6 ADENSAMENTO DO CONCRETO Para a moldagem dos corpos de prova é necessário também fazer o adensamento do concreto, esta etapa permite que seja eliminado todos os vazios e o ar contido na mistura do concreto, é importante para dar aderência e densidade para o concreto, permitindo uma maior resistência e durabilidade, e podem ser feitos por processos manuais ou mecânicos. Para isso será realizado o Slump test, seguindo as diretrizes da NBR NM 67 que determina a consistência do concreto pelo abatimento do tronco de cone 4.7 CURA DOS CORPOS DE PROVA Utilizando as diretrizes da norma citada no item 3.5, a cura dos corpos de prova consiste inicialmente em armazená-los em locais longe de intempéries e vibrações. Após a cura inicial, os corpos de prova devem ser desmoldados e devem ser armazenados em câmara úmida à temperatura de (23 ± 2) °C até o momento de ensaio. 4.8 ENSAIO DE COMPRESSÃO De acordo com a NBR citada, os ensaios de compressão serão realizados nos corpos de prova com idade de 7,14 e 28 dias, respectivamente, com o intuito de avaliar o desempenho do pó de vidro no traço do concreto. Segundo Helene e Terzian (1993) afirmam que o ensaio a compressão pode assumir distintas missões na busca pela qualidade das obras em concreto, podendo ser aplicado durante a fase de sua produção, ou ainda nos processos relativos à sua aceitação para a finalidade que se destina. Nos ensaios de compressão, os corpos de prova são submetidos a diferentes tipos de cargas que aumentam progressivamente por tempo indefinido até a ruptura da amostra. 14 5 CONCLUSÕES Baseando-se nas pesquisas realizadas, percebe-se que a utilização do pó de vidro como agregado miúdo apresenta resultados satisfatórios no que diz respeito a ensaio de compressão, e se dosados e procedidos corretamente pode aumentar significativamente na resistência do concreto, comparando com o método convencional. No que diz respeito a viabilidade, os vidros são materiais produzidos em grande escala, e quando não reciclado, é descartado incorretamente. Retirá-los do meio ambiente e acrescentá-los em algo que tenha resultados positivos é financeiramente e ambientalmente compensatório, pois haverá uma diminuição no uso de areia natural, e dará uma nova introdução ao vidro no ciclo produtivo, além de que melhora a resistência a compressão do concreto. 15 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 12655: Concreto de cimento Portland – Preparo, controle e recebimento – Procedimento. Rio de Janeiro, p. 18. 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 5738: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, p. 12. 2015. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 5739: Concreto - Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, p. 9. 2018. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 6136: Blocos vazados de concreto simples para alvenaria — Requisitos. Rio de Janeiro, p. 9. 1994. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 7211: Agregado para concreto. Rio de Janeiro, p. 8. 1983. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 9776: Agregados - Determinação da massa específica de agregados miúdos por meio do frasco Chapman. p.3.2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR 9937: Agregados - Determinação da absorção e da massa específica de agregado graúdo. p.6.2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. p. 6. 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR NM 26: Agregados - Amostragem. p.10.2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR NM 27: Redução de amostra de campo de agregados para ensaio de laboratório p.7.2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR NM 46: Agregados - Determinação do material fino que passa através da peneira 75µm, por lavagem. p.6.2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TECNICAS. NBR NM 67: Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. p.8.1998. 16 CORDEIRO, Rafael dos Santos; MONTEL, Adão Lincon Bezzerra. Estudo da viabilidade para a produção de concretos com adição de resíduos de vidro em substituição ao agregado miúdo na cidade de Palmas-TO. Desafios - Revista Interdisciplinar da Universidade Federal do Tocantins, [s.l.], v. 2, n. , p. 104-123, 2015. Universidade Federal do Tocantins. http://dx.doi.org/10.20873/uft.2359- 3652.2015v2nespp104. Disponível em: https://sistemas.uft.edu.br/periodicos/index.php/desafios/article/view/1556. Acesso em: 2 jun. 2020. CORREIA, João Victor Freitas Barros et al. Influência da substituição da areia natural pelo vidro no desempenho mecânico do concreto. Engineering Sciences, [s.l.], v. 6, n. 1, p. 1-9, 26 set. 2018. Companhia Brasileira de Produção Cientifica. http://dx.doi.org/10.6008/cbpc2318-3055.2018.001.0001. 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