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AVALIAÇÃO DO USO DE RESÍDUOS DE CONCHAS DO MAR EM BLOCOS DE CONCRETO DESTINADOS À PAVIMENTAÇÃO INTERTRAVADA Trabalho de Conclusão de Curso Engenharia Civil Gabriel da Mota Correia Orientadora: Profa. Dra. Eliana Monteiro Barreto UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL Universidade Católica de Pernambuco - UNICAP Graduação de Engenharia Civil Gabriel da Mota Correia AVALIAÇÃO DO USO DE RESÍDUOS DE CONCHAS DO MAR EM BLOCOS DE CONCRETO DESTINADOS À PAVIMENTAÇÃO INTERTRAVADA Monografia apresentada como requisito parcial para obtenção do diploma de Bacharel em Engenharia Civil pela Universidade Católica de Pernambuco - UNICAP. Recife, Junho de 2017. De acordo Recife ____/___________/_____ _____________________________________ Orientador da Monografia Dedico este trabalho aos meus familiares, mais especificamente, à minha mãe Virgínia Lúcia Gouveia, e minha filha Isabela Weissmann Mota, que foram pilares importantes para o meu progresso nessa jornada. Aos alunos e professores do curso de Engenharia Civil da Unicap. Agradecimentos Agradeço à Prof. Eliana Monteiro Barreto pela revisão e atualização deste modelo, seguindo as normas vigentes da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), às resoluções sobre Projeto de Graduação do Departamento de Engenharia Civil e do Colegiado do Curso de Engenharia Civil da Universidade Católica de Pernambuco. Também lembro-me dos amigos que contribuíram, diretamente, com o desenvolvimento deste trabalho. Agradeço a Gabriel Gonçalves e a Ramon Tenório, por me darem suporte na coleta do material estudado, bem como a Hugo Marinho, Felipe Figueirôa, Washington Espósito e Gleizer Pereira, por me auxiliarem nos procedimentos laboratoriais e experimentais envolvidos, além de Pablo de Castro, por me auxiliar na produção textual deste documento, e o Prof. Dr. José Carlos, do museu de malacologia da Universidade Federal Rural de Pernambuco, pelos direcionamentos relacionados à concha Anomalocardia Brasiliana. Resumo Atualmente o concreto é confeccionado utilizando cimento, agregado miúdo, agregado graúdo, água, aditivos e adições. No procedimento experimental, dimensionou-se um concreto que utiliza o pó da casca de concha Anomalocardia Brasiliana como parte do seu agregado miúdo, na intenção de promover uma redução no impacto ambiental que a mineração da areia proporciona atualmente. Através de processos de coleta, lavagem e fracionamento das conchas, foi possível granular o material e classificá-lo segundo recomendações normativas. Sendo assim, blocos de concreto foram confeccionados, com e sem substituição, e suas resistências foram avaliadas através do ensaio de Resistência à Compressão. Ao fim, concluiu-se que, ajustando os fatores influentes no processo de confecção, é possível utilizar o pó da casca da concha Anomalocardia Brasiliana como uma alternativa ao agregado miúdo presentes nos concretos. Sendo necessário, apenas, o estudo de uma metodologia de confecção e ensaio, mais eficiente e econômica. SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 1 1.1 Justifica .......................................................................................................................... 1 1.2 Objetivos ........................................................................................................................ 2 1.2.1 Objetivos Gerais ................................................................................................ 2 1.2.2 Objetivos Específicos ........................................................................................ 2 1.3 Escopo do Trabalho ...................................................................................................... 2 2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 3 2.1 Concreto Como Material de Construção .................................................................... 3 2.2 Agregados Para Concreto ............................................................................................ 4 2.2.1 Areia ................................................................................................................... 4 2.2.2 Brita .................................................................................................................... 5 2.3 Resíduos Sólidos ............................................................................................................ 5 2.4 Seres Bivalves ................................................................................................................ 7 2.5 Pavimentação Intertravada ......................................................................................... 8 2.5.1 Blocos Intertravados de Concreto ................................................................... 8 3 MÉTODOS E PROCEDIMENTOS ......................................................................... 11 3.1 Coleta das Conchas ..................................................................................................... 11 3.2 Limpeza das Conchas ................................................................................................. 13 3.3 Secagem ....................................................................................................................... 14 3.4 Fracionamento da Concha ......................................................................................... 15 3.5 Determinação Granulométrica ................................................................................. 16 3.5.1 Granulometria do Pó da Concha Fracionada .............................................. 17 3.6 Dosagem do Concreto ................................................................................................. 18 3.6.1 Bloco Intertravado de Concreto (Paver) ....................................................... 18 3.6.2 Traço ................................................................................................................ 18 3.7 Concretagem ............................................................................................................... 18 3.7.1 Adensamento ................................................................................................... 20 3.7.2 Desforma e Cura ............................................................................................. 21 3.8 Rompimento dos Blocos ............................................................................................. 22 4 RESULTADOS ........................................................................................................... 25 5 CONCLUSÕES ........................................................................................................... 27 6 REFERÊNCIAS .......................................................................................................... 28 LISTA DE FIGURAS Figura 1 – Pasta do mesmo cimento Portland com diferentes relações água/cimento ............. 3 Figura 2 – Disposição granulométrica dos agregados .............................................................. 4 Figura 3 – Vista externa da casca dos bivalves: (A) Chione subrostrata, (B) Lamelliconcha circinata, (C) Tivela mactroides, (D) Anomalocardia brasiliana ............................................... 7 Figura 4 – Blocos Para Pavimentação Intertravada - Marilândia Lajes ................................... 8 Figura 5 – Bloco Intertravado de Concreto– Iporã Blocos ...................................................... 9 Figura 6 – Dimensões do bloco intertravado ........................................................................... 18 LISTA DE FOTOGRAFIAS Fotografia 1 – a) Disposição das conchas nas areias da praia de Mangue Seco – PE; b) Coleta da espécie de concha Anomalocardia Brasiliana ...................................................................... 10 Fotografia 2 – a) Disposição das conchas A.Brasiliana nos locais de tratamento; b) Quantidade de conchas coletadas ................................................................................................................. 11 Fotografia 3 – a) Descanso das conchas em solução de 50% água potável e água sanitária; b) Lavagem das conchas utilizando detergente e escova de nylon ............................................... 12 Fotografia 4 – a) Retirada de resíduos indesejáveis; b) Descanso em de água sanitária ....... 12 Fotografia 5 – Secagem das conchas ao sol ............................................................................ 13 Fotografia 6 – a) Moinho de bola em perspectiva; b) Informações técnicas do equipamento 13 Fotografia 7 – a) Colocação das conchas; b) Conchas no fundo do moinho e bolas de ferro em cima ......................................................................................................................................... 14 Fotografia 8 – a) Peneiras utilizadas no ensaio; b) Disposição dos diferentes grãos da concha .................................................................................................................................................. 14 Fotografia 9 – a) Separação dos componentes do traço; b) Pesagem dos materiais; c) Reunião dos materiais da mistura ........................................................................................................... 17 Fotografia 10 – a) Homogeneização na argamassadeira; b) Adensamento na peneiradora elétrica; c) Concretagem dos 3 primeiros pavers ..................................................................... 17 Fotografia 11 – a) Aspecto dos blocos após 24h de concretados; b) Desforma dos blocos após 24h de concretados ................................................................................................................... 18 Fotografia 12 – a) Pesagem dos blocos; b) Cura submersa dos blocos ................................. 18 Fotografia 13 – a) Aplicação de argamassa em chapas de vidro, acrílico ou madeira formicada e colocação dos blocos; b) Superfície plana após o endurecimento da argamassa .................. 19 Fotografia 14 – a) Marcação para o posicionamento do prato de compressão; b) Colocação do bloco de concreto na prensa e início do ensaio ....................................................................... 19 Fotografia 15 – a) Bloco apresentando fissuras ao redor do círculo de atuação do carregamento; b) Cilindro de concreto resultando da quebra do bloco ............................................................ 20 Fotografia 16 – Presença de tons esverdeados dentro do concreto ......................................... 23 AVALIAÇÃO DO USO DE RESÍDUOS DE CONCHAS DO MAR EM BLOCOS DE CONCRETO DESTINADOS À PAVIMENTAÇÃO INTERTRAVADA Introdução Nos últimos anos, os problemas ambientais vêm se tornando cada vez mais graves e irreversíveis, devido, principalmente, ao descontrolado crescimento populacional e o aumento da atividade industrial, que eleva a demanda por matéria prima e, consequentemente, gera mais resíduos. Nesse quesito, a construção civil é uma das maiores vilãs do meio ambiente, visto que o impacta, diretamente, desde a mineração de rochas usadas como agregado, à implantação de obras de engenharia. De acordo com pesquisas recentes, só em 2000, a construção civil já consumia entre 14% a 50% dos recursos naturais disponíveis no planeta, números esses que estão diretamente ligados ao crescimento populacional e industrial, e que já são outra realidade nos dias de hoje. O reaproveitamento desses resíduos como matéria-prima na construção civil, pode vir a reduzir a quantidade de recursos naturais retirados do meio ambiente, além de se tornar um grande auxiliador na produção de materiais alternativos de menor custo, substituindo em grande parte os agregados naturais empregados em concretos, argamassas, blocos e outros. 1.1. Justificativa Todo ano, o mar traz milhares de resíduos marinhos que acabam sendo depositados em restingas e à beira mar de várias praias brasileiras. Neste processo, alguns resíduos são levados de volta pelo mar, mas muitos deles ficam estacionados nas areias das praias, sem terem uma destinação adequada. Em Mangue Seco (PE), a maioria desses resíduos são conchas do mar segregadas naturalmente, ou fruto da caça e retirada do molusco para fins comerciais. A UNIVERSIDADE CATÓLICA DE PERNAMBUCO CENTRO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA - CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL 1 possibilidade de reutilizar estes resíduos em técnicas e processos dentro da construção civil, é o grande motivo pelo qual este trabalho se desenvolve, visto que um dos componentes mais abundantes da casca da concha, o carbonato de cálcio, apresenta características satisfatórias para o uso na engenharia civil. 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivos Gerais Avaliar a viabilidade técnica do uso de blocos de concreto confeccionados a partir da substituição parcial do agregado miúdo tradicional, pelo pó da casca da concha do mar. 1.2.2. Objetivos Específicos Realizar testes de resistência mecânica a fim de verificar se os resultados respeitam os requisitos normativos e se apresentam melhoras no desempenho mecânico, em relação à um bloco de concreto dosado sem substituições. 1.3. Escopo do Trabalho O trabalho está dividido em 5 capítulos listados a seguir: Capítulo I – Introdução ao trabalho, seguido por justificativas e objetivos. Capítulo II – Este tópico contém informações referentes ao tema, que servem de embasamento teórico para compreensão do trabalho. Capítulo III – Descrição dos métodos e procedimentos utilizados para a confecção dos blocos de concreto. Capítulo IV – Discussão dos resultados do ensaio de resistência à compressão. Capítulo V – Conclusões. 2 Revisão Bibliográfica 2.1. O Concreto Na mistura do concreto, o Cimento Portland, juntamente com a água, forma uma pasta mais ou menos fluida, dependendo do percentual de água adicionado. Essa pasta envolve as partículas de agregados com diversas dimensões para produzir um material, que, nas primeiras horas, apresenta-se em um estado capaz de ser moldado em fôrmas das mais variadas formas geométricas. Com o tempo, a mistura endurece pela reação irreversível da água com o cimento, adquirindo resistência mecânica capaz de torná-lo um material de excelente desempenho estrutural, sob os mais diversos ambientes de exposição. O concreto de Cimento Portland deve conter cimento, água e agregados, além da possibilidade de contar com aditivos, pigmentos, fibras, agregados especiais e adições minerais, cujos empregos tornam-se cada vez mais frequentes nos concretos atuais. A proporção entre os diversos constituintes é buscada pela tecnologia do concreto, para atender simultaneamente as propriedades mecânicas, físicas e de durabilidade requeridas para o concreto, além das características de trabalhabilidade necessárias para o transporte, lançamento e adensamento, condições estas que variam caso a caso. A fluidez da pasta, constituída de cimento e água, dependerá, essencialmente, da distribuição granulométrica do cimento e da quantidade de água adicionada, que é expressa pela relação água/cimento. Quanto maior essa relação, mais fluída é a pasta, como mostrado na Figura 1, em que podem ser visualizadas pastas com quatro relações água/cimentodistintas de 0,60; 0,50; 0,40 e 0,30, obtidas com um mesmo cimento (HELENE; ANDRADE, 2010). Figura 1: Pasta do mesmo cimento Portland com diferentes relações água/cimento: da esquerda para direita e de cima para baixo: 0,60, 0,50, 0,40 e 0,30 Fonte: HELENE; ANDRADE, 2010. 3 2.2. Agregados Para Concreto Agregados são fragmentos de rochas, popularmente denominados “pedras” e “areias”. É um material granular, sem forma nem volume definidos, geralmente inerte, com dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de engenharia (CACHELLA, 2014). São divididos em dois grupos: Agregado miúdo: Agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm; Agregado graúdo: Agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm, ressalvados os limites estabelecidos na norma NBR 7211 (2005). A Figura 2 apresenta o gradiente granulométrico de agregados utilizados em processos na construção civil. 2.2.1. Areia A areia é um agregado miúdo que pode ser originário de fontes naturais como leitos de rios, depósitos eólios, bancos e cavas ou de processos artificiais como a britagem. Quando proveniente de fontes naturais, a extração do material, na maioria dos casos, é feita por meio de dragas e processos de escavação e bombeamento. Independente da forma de extração, o material é lavado e classificado antes de ser comercializado (ISAIA, 2007). Figura 2: Disposição granulométrica de agregados. Fonte: Cimentare, 2017. 4 Bauer (2009) apresenta outra distribuição de tamanho de grãos para as três faixas granulométricas da areia: Areia Fina: de 0,15 a 0,6 mm; Areia Média: de 0,6 a 2,4 mm; Areia Grossa: de 2,4 a 4,8 mm. Como material de construção, a areia pode ser destinada ao preparo de argamassas, concreto betuminoso, concreto de cimento Portland, pavimentos rodoviários, base de paralelepípedos, confecção de filtros para tratamento de água e efluentes, entre outras aplicações. 2.2.2. Brita A pedra brita é um agregado originado da britagem ou diminuição de tamanho de uma rocha maior, que pode ser do tipo basalto, granito, gnaisse, entre outras. O processo de britagem dá origem a diferentes tamanhos de pedra que são utilizadas nas mais diversas aplicações (BAUER, 2009). 2.3. Resíduos Sólidos Os resíduos sólidos são o conjunto dos produtos não aproveitados das atividades humanas (domésticas, comerciais, industriais, de serviços de saúde) ou aqueles gerados pela natureza, como folhas, galhos, terra, areia, que são retirados das ruas e logradouros pela operação de varrição e enviados para os locais de destinação ou tratamento. Também podemos defini-los como lixo, ou seja, os restos das atividades humanas, considerados pelos geradores como inúteis, indesejáveis ou descartáveis (BALBINO, 2015). São várias as formas possíveis de se classificar os resíduos sólidos: Por sua natureza física: seco e molhado; Por sua composição química: matéria orgânica e matéria inorgânica; Pelos riscos potenciais: perigosos, não-inertes; 5 Por sua origem: doméstica, comercial, hospitalar, construtiva Por sua classe: perigosos, inertes e não-inertes. Alguns conceitos são apresentados visando um melhor enquadramento quanto ao aproveitamento de resíduos como materiais de construção, conforme segue abaixo (ROCHA; CHERIAF, 1997): Recuperação: retirada do resíduo do seu circuito tradicional de coleta e tratamento. Exemplo: recuperação de PET, papéis, do sistema de coleta formal, ou ainda de lodos de tratamento de efluentes destinados à eliminação em aterros controlados; Valorização: dar um valor comercial a um determinado resíduo. Exemplo: vidros para a produção de silicatos e vitrocerâmicos; Valorização energética: utilização do poder calorífico dos resíduos. Exemplo: casca de arroz usada no processo de beneficiamento e secagem do arroz, madeiras destinadas à queima em caldeiras, incorporação de lodo em matrizes para redução dos tempos de queima, visando à eficiência energética; Reciclagem: introduzir o resíduo no seu ciclo de produção em substituição total/parcial de uma matéria-prima. Exemplo: areia industrial oriunda do processo de extração em pedreiras, reciclagem do resíduo de construção no concreto; Reciclagem química: valorização sob a forma de produtos químicos; Reemprego: novo emprego de um resíduo para uso análogo ao seu primeiro ciclo de produção. Exemplo: incorporação de argamassas ainda no estado fresco reprocessadas (moinho ANVAR) para produção de uma nova argamassa, uso da água de lavagem de caminhões- betoneiras na produção de concretos; Reutilização: aproveitamento de um resíduo, uma ou mais vezes, na sua forma original, sem beneficiamento. Exemplo: reutilização da areia de fundição nos moldes. 6 2.4. Seres Bivalves Um invólucro que é comprimido lateralmente por duas valvas carbonáticas, é tecnicamente chamado de bivalve. Existem cerca de 10.000 espécies de bivalves vivas, marinhas e de água doce. Este grupo contém mariscos, ostras, vieiras, mexilhões, etc. As duas valvas são ligadas por um ligamento flexível que age como uma dobradiça, além de um músculo adutor forte que permite que o bivalve abra e feche (LEAL, 2016). A Figura 3 destaca a estrutura da casca dos animais bivalves. Figura 3: Vista externa da casca dos bivalves: (A) Chione subrostrata, (B) Lamelliconcha circinata, (C) Tivela mactroides, (D) Anomalocardia brasiliana. Fonte: Lima et al, 2016. Segundo o Cepene (2007), a pesca do marisco Anomalocardia Brasiliana é uma atividade tradicional no litoral norte de Pernambuco, onde diversas famílias realizam uma atividade de subsistência expressa pela extração artesanal deste molusco ao longo da costa, sobretudo nos municípios de Goiana, Igarassu e Itapissuma, onde, no ano de 2006, foram registrados 17,7% da captura de pescado no Estado, dentre os quais se destacam os mariscos com 2.475,3 t (apud Lavander, 2011). a) b) c) d) 7 2.5. Pavimentação Intertravada A pavimentação intertravada se caracteriza pela sua simplicidade de assentamento, visto que as peças são facilmente colocadas sobre uma camada de areia, que serve de regularização da base e também atua na distribuição das cargas. O intertravamento, ou seja, a transmissão de parte da carga de um bloco para o bloco vizinho através do atrito lateral entre eles, é o conceito básico desse tipo de pavimentação, que também tem a função de ser levemente permeável, pois permite a passagem de parte da água da chuva, através das juntas. O diferencial dessa técnica construtiva é que o pavimento pode ser desmanchado e reconstruído com 100% de aproveitamento das peças. A diversidade de formas, cores e modelos disponíveis permite ao bloco intertravado competitividade como opção de pavimentação de áreas de trânsito de pedestres ou veículos de passeio e de carga (FERNANDES, 2013). A Figura 4 apresenta o travamento dos blocos de concretos sobre uma camada base de areia. Figura 4: Disposição dos blocos intertravados de concreto sobre camada base de areia. Fonte: Blocos Para Pavimentação Intertravada - Marilândia Lajes. Acesso em: 28 de maio de 2017. 2.5.1. Blocos Intertravados de Concreto Segundo Fernandes (2013), os blocos de concreto para pavimentação, também conhecidos como pavers, são peças pré-moldadas, cuja função é servir de superfície de rolamento e acabamento para pavimentação ou calçamento. A camada superficial apresenta 8 características que propiciam conforto ao trânsito de veículos e pessoas. Sua estrutura permite o trânsito de veículos leves e pesados, dependendo da categoriae da aplicação dos pavers. A Figura 5 apresenta um dos tipos de bloco intertravado de concreto. Figura 5: Bloco intertravado de concreto de formato retangular. Fonte: Bloco Intertravado de Concreto – Iporã Blocos. Acesso em: 28 de maio de 2017. A Norma Brasileira, que retrata a produção de pisos intertravados de concreto para pavimento é a NBR 9781 (ABNT, 2013) “Peças de concreto para pavimentação – especificações e métodos de ensaio”. Algumas recomendações da NBR 9781 (ABNT, 2013): Comprimento: Maior distância entre duas faces paralelas entre si, e perpendiculares aos planos de topo e base. Largura: Menor distância entre duas faces paralelas entre si, e perpendiculares aos planos de topo e base. Altura: Distância entre dois planos paralelos entre si, e perpendiculares aos planos de topo e base. As variações máximas permissíveis nas dimensões são de 3mm, no comprimento e largura das peças e limita 5mm na altura das peças. Quanto a resistência à compressão temos dois parâmetros, são eles: 35 MPa, para tráfego de pedestres, veículos leves e veículos comerciais de linha e 50 MPa, quando houver tráfego de veículos especiais e solicitações capazes de produzir acentuados efeitos de abrasão. 9 A determinação da resistência à abrasão da amostra é facultativa, mais quanto especificada deve atender as seguintes especificações, são elas: cavidade máxima de 23 mm, para tráfego de pedestres, veículos leves e veículos comerciais de linha, e 20 mm, para tráfego de veículos especiais e solicitações capazes de produzir efeitos de abrasão acentuados (NASCIMENTO, 2016). O uso do piso intertravado de concreto vem crescendo devido algumas vantagens que estão descritas a seguir: Durabilidade: mais resistente a cargas que outros tipos de piso; Conforto: baixa condutividade térmica do sistema, dando mais conforto ao usuário; Economia de manutenção: toda vez que necessária a realização de manutenção em tubulações subterrâneas, é possível reaproveitar os mesmos blocos, que são assentados sobre areia, sem o uso de argamassa; Versatilidade: a variedade de tipos, cores e formatos de blocos existente permite inúmeras adequações estéticas e ambientais ao produto; 10 Métodos e Procedimentos 3.1. Coleta das Conchas A coleta iniciou-se de maneira independente e manual, sem o uso de equipamentos específicos, apenas uma bolsa para armazenar as conchas coletadas. Todo o processo de coleta foi feito em dois dias. No primeiro dia, as conchas foram retiradas diretamente do solo da praia, onde ficam enterradas, quando ainda abrigam o molusco em seu interior. O trabalho iniciou ao meio dia, e teve duração de três horas, sendo coletadas, ao todo, 3 kg de conchas. Sendo importante lembrar que, como o trabalho foi desenvolvido com uma forte consciência ambiental, além de propor melhorias ao meio ambiente, apenas conchas que não abrigavam mais o molusco, foram utilizadas nos experimentos. Fotografia 1: a) Disposição das conchas nas areias da praia de Mangue Seco – PE; b) Coleta da espécie de concha Anomalocardia Brasiliana. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Março de 2017. No segundo dia de coleta, a maré estava cheia e o local da coleta anterior não pode ser o mesmo da coleta seguinte, o que trouxe a necessidade da busca por novas fontes e locais diferentes de coleta. a) b) 11 Mangue Seco, litoral de Igarassu (PE), é uma região que tem como principal atividade econômica, a coleta e comercialização de mariscos. Vários pescadores e “marisqueiros” da região, utilizam dessa prática para gerar renda e sustento às suas famílias. Assim sendo, o local de coleta seguinte foi diretamente onde os “marisqueiros” tratam as conchas e retiram os moluscos para comercialização, como mostra a Fotografia 2. Fotografia 2: a) Disposição das conchas A.Brasiliana nos locais de tratamento; b) Quantidade de conchas coletadas. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Abril de 2017. Ao todo foram coletadas, em média, 30 kg de conchas, sendo a maioria da espécie Anomalocardia Brasiliana e o resto, composto por outras espécies de bivalves, gastrópodes e outros organismos. O processo de coleta durou 20 minutos, já que a região é repleta de resíduos de conchas gerados a partir do processo de tratamento e retirada dos moluscos, pelos “marisqueiros”, para fins comerciais. Para se ter uma noção do volume de resíduo de concha que é, constantemente, depositado nestes locais ao fim de cada coleta, marisqueiros locais informaram que é comum pessoas retirarem essas conchas com o auxílio de caçambas de caminhonetes. a) b) 12 3.2. Limpeza das Conchas Como as conchas estavam há muito tempo depositadas nas regiões citadas anteriormente, elas apresentavam mal cheiro e restos de organismos em decomposição. Além de serem alvos de animais maiores que defecavam e urinavam sobre as conchas depositadas no solo local. Todo processo de limpeza durou duas semanas e se mostrou mais complexo e demorado do que o período de coleta. O processo se desenvolveu de acordo com os seguintes passos: 1. Descanso em solução com 50% de água potável e água sanitária, durante 24h; 2. Limpeza utilizando detergente e escova de nylon; 3. Retirada de resíduos indesejáveis e de matéria orgânica em decomposição; 4. Descanso em solução de 100% de água sanitária, durante 48h. Nas Fotografias 3 e 4 são mostradas as etapas do processo de limpeza das conchas. Fotografia 3: a) Descanso das conchas em solução de 50% água potável e água sanitária; b) Lavagem das conchas utilizando detergente e escova de nylon. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Abril de 2017. a) b) 13 Fotografia 4: a) Retirada de resíduos indesejáveis; b) Descanso em 100% de água sanitária. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Abril de 2017. 3.3. Secagem Como em todas as etapas do preparo do material, o processo de secagem também foi feito de forma independente, sem nenhum tipo de tecnologia envolvida. O procedimento foi executado utilizando uma tela mosqueteiro de nylon, que foi forrada ao chão, e em seguida, colocou-se as conchas a tela, expostas à luz do sol, como mostra a Fotografia 5. Fotografia 5: Secagem das conchas ao sol. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Abril de 2017. a) b) 14 3.4. Fracionamento da Concha Devido à falta de tecnologias mais apropriadas para o processo, o fracionamento foi feito em uma máquina “Los Angeles” que fica sob responsabilidade do laboratório de materiais de construção civil da Unicap, e que é usada para ensaiar o desgaste superficial de britas. O equipamento é composto por um tambor de aço acoplado a um motor de rotação controlada, 12 esferas de aço de 5cm de diâmetro, e uma bandeja para recolher o material fracionado, como mostram as Fotografias 6a e 6b. Fotografia 6: a) Moinho de bola em perspectiva; b) Informações técnicas do equipamento. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Abril de 2017. Como o equipamento era utilizado por outros alunos do laboratório, era necessário limpar o “tambor” antes de colocar outro material. Assim sendo, utilizou-se um pincel e uma vassoura de menor dimensão para reunir os grãos e estes serem retirados com um pano. Após a limpeza, as conchas foram inseridas em quantidades reduzidas, para que fosse possível avaliar o desempenho da quebra e a finura do pó resultante do processo. Devido a ineficiência do equipamento para essa finalidade, boa parte do fracionamento foi feito de modo empírico, testando-se a quantidadede conchas utilizadas em cada ciclo de quebra, a quantidade de bolas utilizadas e a quantidade de rotações totais para ocorrer o fracionamento do material. Na Fotografia 7 é possível verificar a colocação do material dentro do tambor e a presença das esferas de aço juntas às conchas. a) b) 15 Fotografia 7: a) Colocação das conchas; b) Conchas no fundo do moinho e bolas de ferro em cima. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. 3.5. Determinação Granulométrica Ao fim dos testes no moinho de bola e após encontrar a melhor relação bola x concha x rotação, o material fracionado foi recolhido, tentando aproveitar o máximo de material possível dentro do tambor. Em seguida, determinou-se a granulometria do material resultante sob recomendações normativas. A Fotografia 8 destaca partes do ensaio de granulometria feito no pó resultante do fracionamento das conchas. Fotografia 8: a) Peneiras utilizadas no ensaio; b) Disposição dos diferentes grãos da concha. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. a) b) a) b) 16 3.5.1. Granulometria do Pó da Concha Fracionada Seguindo recomendações determinadas pela NBR NM 248, a Tabela 1 apresenta informações detalhadas sobre o ensaio de granulometria feito no material fracionado. Tabela 1: Análise granulométrica do pó da concha. Peneira (mm) Massa Retida (g) % Retida % Acumulada 4,8 0 0 0 2,4 6,4 2,13 2 1,2 100,6 33,53 36 0,6 60 20 54 0,3 53,2 17,73 38 0,15 35,7 11,9 30 Fundo 47,2 15,73 28 Total ≈ 300 ≈ 100 ≈ 188 O material apresentou características granulométricas semelhantes à areia fina tradicionalmente usada na construção civil, além de outras características apresentadas na Tabela 2. Tabela 2: Outras características físicas. Massa Específica 2,044 g/cm³ Dimensão Máxima Característica 2,4 mm Módulo de Finura 1,9 17 3.6. Dosagem do Concreto 3.6.1. Bloco Intertravado de Concreto (Paver) Devido à pouca disponibilidade de material, em volume, todo traço foi elaborado considerando a massa de cada elemento que compunha um volume equivalente a três pavers de dimensões representadas na Figura 6. Figura 6: Dimensões do bloco intertravado. Ao todo, foram confeccionadas nove pavers, executadas nas dimensões já apresentadas. Cada paver tem capacidade volumétrica de 1,6 litros e pesa 2,075 kg, em média. A cada traço usou-se 3 pavers, totalizando um volume de 3,6 litros por traço. 3.6.2. Traço Para a dosagem do concreto, utilizou-se um estudo semelhante em metodologia para conceber o traço em questão. O estudo consiste em confeccionar blocos de concreto para pavimentação intertravada, com adição de resíduos de borracha provenientes da recauchutagem de pneus, segundo Fioriti et al (2007). No estudo, o traço foi projetado para alcançar, aos 28 dias, 35 Mpa de resistência à compressão, como orienta a NBR 9781 (2013), adotando uma relação água/cimento de 0,5. A tabela 3 apresenta as porcentagens, em volume, de cada material que compõe a mistura. 10 cm 20 cm cm 6 cm 18 Tabela 3: Traço de referência, em porcentagem volumétrica. Dosagem dos Materiais em Volume Cimento % Areia % Pó de Pedra % Resíduo % Água % 17,18 49,48 25,08 0,00 8,59 Fonte: Fioriti et al, 2007. A partir deste traço, calculou-se o que cada porcentagem representava, em litro, considerando um volume total equivalente a 3 pavers ou 3,6 litros. Após obter o volume de cada componente da mistura, multiplicou-se, esse mesmo volume, pela massa específica de cada material envolvido, a fim de se obter suas massas em quilograma. As massas específicas de cada material estão representadas na tabela 4. Tabela 4: Massa específica dos componentes do traço elaborado. Cimento Forte CP III 40 RS 3,03 kg/l Areia Fina 2,027 kg/l Pó de Pedra 1,86 kg/l Ao fim das devidas correlações e ajustes, três traços foram elaborados, em massa, e dispostos conforme representados na Tabela 5: Tabela 5: Dosagem, em massa, dos traços com e sem substituições. TRAÇO 1 – 0% de resíduos Cimento Areia Pó de Pedra Resíduos Água 1,87 2,98 1,68 0 0,935 TRAÇO 2 – 50% de resíduos Cimento Areia Pó de Pedra Resíduos Água 1,87 1,49 1,68 1,49 0,935 TRAÇO 3 – 75% de resíduos Cimento Areia Pó de Pedra Resíduos Água 1,87 0,745 1,68 2,23 0,935 19 3.7. Concretagem Inicialmente, os materiais foram separados em 4 recipientes, pesados em balança digital de alta-precisão, e depois unificados em um outro recipiente, como mostra as Fotografias 9a, 9b e 9c. Fotografia 9: a) Separação dos componentes do traço; b) Pesagem dos materiais; c) Reunião dos materiais da mistura. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. Após a elaboração do traço, percebeu-se que a quantidade de material era inferior, ou estava muito próxima ao mínimo necessário para garantir homogeneização na betoneira. O que implicou utilizar uma argamassadeira (Figura 10a) para garantir a homogeneização da mistura. Contudo, cada traço pesa, aproximadamente, 7 kg, e a argamassadeira, apenas, 4 kg de material. A solução, então, foi dividir a quantidade de material de cada traço, por três, e confeccionar 1 paver por vez (Figura 10c). 3.7.1. Adensamento Por recomendações em norma, o adensamento de blocos de concreto para pavimentação intertravada deve ser feito em mesa vibratória. Porém, devido a indisponibilidade de equipamentos deste tipo, no laboratório, o adensamento dos pavers foi feito, improvisadamente, em uma peneiradora elétrica (Figura 10b), onde se adensou 2 camadas de concreto a cada 30 segundos de vibração. a) b) c) 20 Fotografia 10: a) Homogeneização na argamassadeira; b) Adensamento na peneiradora elétrica; c) Concretagem dos 3 primeiros pavers. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. 3.7.2. Desforma e Cura Passadas 24 horas desde a concretagem, iniciou-se o processo de desforma dos blocos, como mostra as Fotografias 11a e 11b. Fotografia 11: a) Aspecto dos blocos após 24h de concretados; b) Desforma dos blocos após 24h de concretados. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. Desformados, os blocos foram pesados e em seguida mergulhados em um recipiente com água potável, onde descansaram por 28 dias, segundo as Fotografias 12a e 12b. a) b) c) a) b) 21 Fotografia 12: a) Pesagem dos blocos; b) Cura submersa dos blocos. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Maio de 2017. 3.8. Rompimento dos Blocos Após os 28 dias de cura, os blocos de concreto foram retirados da água e então, iniciou- se o processo de capeamento de suas superfícies (Fotografia 13a). O procedimento consiste em aplicar uma camada de argamassa, sobre as superfícies dos blocos que estarão em contato com as chapas da prensa, a fim de garantir planicidade (Fotografia 13b) e uma melhor distribuição e tensões durante o ensaio de resistência à compressão. Fotografia 13: a) Aplicação de argamassa em chapas de vidro, acrílico ou madeira formicada e colocação dos blocos; b) Superfície plana após o endurecimento da argamassa. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Junho de 2017. a) b) a) b) 22 Com suas superfícies regularizadas e planificadas, os blocos foram inseridos na prensa hidráulica, entre pratos metálicos com diâmetro de 85mm, de acordo com especificações da NBR 9781 (2013). Para garantir que o esforço de compressão fosse aplicado, exatamente, no centro do bloco, decalcou-se o pratode 85mm em ambas as superfícies que receberiam, diretamente, os esforços (Fotografia 14a e 14b). Fotografia 14: a) Marcação para o posicionamento do prato de compressão; b) Colocação do bloco de concreto na prensa e início do ensaio. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Junho de 2017. Uma característica marcante dos ensaios de resistência à compressão em pavers é o cilindro de concreto que resulta do rompimento do bloco. Diferentemente dos corpos de prova cilíndricos, que apresentam fissuras diagonais até se segregarem lateralmente ou, simplesmente, estourarem, os blocos de concreto rompem-se, ao redor da área de contato dos pratos da prensa, resultando apenas numa massa cilíndrica de concreto, como mostram as Fotografias 15a e 15b. a) b) 23 Fotografia 15: a) Bloco apresentando fissuras ao redor do círculo de atuação do carregamento; b) Cilindro de concreto resultando da quebra do bloco. Fonte: Fotografias retiradas pelo autor em Junho de 2017. Quanto mais cilíndrica for a massa de concreto resultante do rompimento dos blocos, significa dizer que a aplicação do carregamento, durante o ensaio, foi uniforme e bem distribuída. a) b) 24 4. Resultados e Discussões Os resultados dos ensaios de Resistência à Compressão dos blocos intertravados de concreto, com e sem substituição da areia fina pelo pó da casca da concha Anomalocardia Brasiliana, aos 28 dias, podem ser vistos na Tabela 6 e 7: Tabela 6: Resultados dos ensaios de Resistência à Compressão, aos 28 dias. Tabela 7: Média das resistências em MPa. AMOSTRAS RESISTÊNCIA MÉDIA (MPa) T1 27 T2 26,9 T3 26,86 Além das informações acima, observações foram feitas a respeito da coloração e do cheiro dos blocos, visto que ainda no tanque de cura, um forte odor se intensificava ao passar do tempo. Após o rompimento dos blocos, percebeu-se que haviam pigmentações de tons esverdeados, claros e escuros, no interior do bloco de concreto, o que possibilitava a associação AMOSTRAS RESISTÊNCIAS (MPa) Traço 1 – 0% de resíduos T1.1 28,91 T1.2 24,7 T1.3 27,4 Traço 2 – 50% de resíduos T2.1 25,9 T2.2 25,09 T2.3 29,76 Traço 3 – 75% de resíduos T3.1 28,35 T3.2 26,09 T3.3 26,15 25 do mal cheiro e da pigmentação, com a formação de possíveis compostos orgânicos. A Fotografia 16 apresenta o aspecto interior do bloco, após o rompimento. Fotografia 16: Presença de tons esverdeados dentro do concreto. Fonte: Fotografia retirada pelo autor em Junho de 2017. Como não foi possível realizar ensaios de substâncias nocivas no pó da casca da concha, como especifica norma 7211:2005, era de se esperar que algo desse tipo acontecesse, já que a limpeza das conchas não apresentava um certo grau de eficiência, e sempre houve dúvidas no processo como um todo. Além dessa ocorrência, outros fatores também podem ter influenciado no que diz respeito ao desenvolvimento da resistência dos blocos de concreto. A lista a seguir, enumera os principais fatores: 1. Elevado teor de matéria orgânica encontrado nas conchas durante a coleta; 2. Processo de limpeza caseiro e de pouca eficiência; 3. Fracionamento da concha em equipamento inadequado; 4. Falta de material para homogeneização em betoneira; 5. Uso de argamassadeira para homogeneizar a mistura; 6. Concretagem dos pavers, em tempos diferentes, para um mesmo traço; 7. Improvisação de chapa metálica na transmissão dos esforços da prensa. Coloração mais escura Coloração mais clara 26 5. Conclusões Segundo os ensaios de resistência à compressão, os blocos que receberam incorporações de resíduos de concha, apresentaram valores de resistência abaixo do que se especifica em norma, além dos resultados obedecerem uma relação, inversamente proporcional, entre a taxa de incorporação dos resíduos e a resistência dos blocos, assim possibilitando a associação do odor e da pigmentação observada, com a presença de algum composto orgânico que não tenha sido eliminado no processo de limpeza das conchas. Em estudos semelhantes, utilizando outras espécies de bivalves como: ostras, mexilhões e até mesmo, a própria Anomalocardia Brasiliana, não foram encontrados relatos sobre possíveis odores ou alguma pigmentação diferenciada no concreto, além de não haver informações, detalhadas, a respeito dos métodos de limpeza utilizados. Em contrapartida, os resultados dos ensaios de resistência à compressão realizados por esses estudos, indicaram que, em todos os casos, houve um aumento na resistência dos concretos confeccionados a partir dos bivalves, em relação aos concretos sem adições ou substituições. Sendo assim, concluo que devido a estudos semelhantes, por todos os fatores, de potencial influência, já listados, e pelos resultados mecânicos alcançados, mesmo trabalhando em condições adversas, foi possível atingir um nível de resistência mecânica satisfatório, possibilitando pensar que, em condições ideais, é possível utilizar o pó da casca da concha Anomalocardia Brasiliana como uma alternativa ao agregado miúdo, sendo necessário, apenas, o desenvolvimento de uma metodologia de limpeza que seja mais eficiente do que a descrita neste trabalho. 27 Referências ______. NBR 9781: Peças de concreto para pavimentação. Rio de Janeiro, 2013. ______. NBR 10004: Resíduos sólidos – Classificação. Rio de Janeiro, 2004. 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