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ZORDAN, Sérgio E.
Engo Civil, Mestre pela Unicamp. Doutorando EPUSP/ PCC sergio.zordan@poli.usp.br
PAULON, Vladimir A.
Consultor, Prof. Dr. Engenharia Civil da Unicamp - FEC. p.s.bok.@originet.com.br
1 Resíduo Utilizado
As amostras do resíduo de C&D utilizadas nesta pesquisa (Foto 1) foram coletadas na usina de reciclagem de entulho da cidade de Ribeirão Preto, SP. Realizou-se 4 amostragens (A, B, C, D) em dias, semanas e meses distintos, de forma a obter-se uma representatividade aceitável do resíduo.
Foto 1 - Entulho processado pela usina de reciclagem de Ribeirão Preto
Apenas materiais como metal, vidro, papel e plástico (passíveis de uma segregação manual e não minuciosa) foram separados na linha de produção da usina. As coletas foram realizadas seguindo-se as prescrições da NBR 10007/ 87 - "Amostragem de Resíduos".
1.1 Caracterização qualitativa do resíduo utilizado
Esta análise, que teve como objetivo determinar a natureza dos materiais constituintes do entulho, foi efetuada apenas no material retido na peneira 4,8 mm, pois a caracterização foi feita "a olho nu", o que impedia que os materiais menores pudessem ser identificados.
Utilizou-se a orientação da NBR 9941/ 87 - "Redução de Amostra de Campo de Agregados para Ensaios de Laboratório", para se obter as parcelas analisadas. O resultado da caracterização revelou uma predominância das argamassas (37,4%), seguida pelo concreto (21,1%) e pelos materiais cerâmicos não polidos (20,8%), conforme Figura 1.
1.2 Caracterização granulométrica
O resíduo estudado apresentou uma ótima distribuição granulométrica, o que favorece o seu bom desempenho como agregado no concreto, uma vez que a presença de diferentes diâmetros, permite um melhor rearranjo entre sua partículas. Conforme mostra a Figura 2, todas as quatro amostras analisadas (A, B, C e D) mostraram uma distribuição muito semelhante.
Analisando o entulho em relação a quantidade de material miúdo e graúdo, verificou-se que em todas as amostras, mais ou menos 50% do resíduo (analisando D50) passou pela peneira 4,8mm, significando que cada uma das amostras é constituída por aproximadamente metade de material graúdo e metade de miúdo.
Os módulos de finura encontrados para os agregados miúdos foram bastante semelhantes: 2,55 (amostra A), 2,67 (amostra B), 2,57(amostra C) e 2.57 (amostra D).
2 Confecção do concreto
O cimento utilizado na pesquisa foi o CP II E - 32, por tratar-se de um material de fácil disponibilidade no mercado e, principalmente, por ser o cimento geralmente utilizado na produção dos elementos construtivos não estruturais de infra-estrutura urbana.
Além do entulho utilizado no concreto objeto de análise desta pesquisa, usou-se também areia grossa tradicional e brita no 1, para a confecção dos concretos de referência, destinados à comparação dos resultados.
2.1 Granulometria do resíduo utilizado
O entulho utilizado foi separado de acordo com a dimensão de suas partículas em material miúdo e material graúdo.
- Faixa E1: material passante pela peneira 38 mm e retido pela peneira 0,15 mm;
- Faixa E2: material passante pela peneira 38 mm e retido pela peneira 0,3 mm;
Já, na segunda fase do trabalho, adotou-se como agregado miúdo, toda a porção de entulho passante pela peneira 4,8 mm (Foto 2), por duas razões:
- os resultados da resistência à compressão obtidos na primeira fase de testes preliminares, não apresentaram diferenças significativas quando se utilizou a fração de agregado menor que 0,3 mm;
- separar a fração de agregado menor que 0,15 mm, seria comercialmente inviável.
Foto 2 - Amostra da fração miúda do entulho utilizado
2.1.2 Resíduo graúdo
Como o objetivo era utilizar a maior quantidade possível do material produzido pela usina, decidiu-se adotar a peneira 38 mm como o limite superior para a dimensão do agregado graúdo, já que esta peneira excluía apenas cerca de 1,5% a 3% do entulho. Usar esse material comprometeria a dimensão dos corpos de prova e, comercialmente, tal dimensão de agregado tem utilidade restrita. A Foto 3 apresenta o aspecto da fração graúda do entulho utilizado.
Foto 3 - Amostra da fração graúda do entulho utilizado
2.2 Traços utilizados
Utilizou-se os traços, em massa, de 1:3 ; 1:5 e 1:7, por se tratarem de traços abrangentes em termos de dosagens comerciais
2.3 Relação água/ cimento
A relação água/ cimento utilizada em cada traço e para cada amostra, foi definida por tentativas, de forma a se obter uma consistência preestabelecida. Para o concreto confeccionado com o entulho, esta consistência foi definida durante o estudo de dosagem (fase inicial da pesquisa) e estipulada, em abatimento, de 3 ± 1 cm. Este valor foi determinado visualmente, considerando-se como valores de contorno a melhor trabalhabilidade do concreto e o menor consumo de água.
Para o concreto feito com os agregados tradicionais, que foi utilizado como elemento de referência, a consistência adotada foi de 5 ± 1 cm, obtida da mesma forma que a do concreto com entulho. Os valores obtidos estão apresentados na Tabela 1.
TABELA 1 - Resultados da consistência e da relação a/c
|
Amostra Utilizada
|
Traço
Utilizado 1 |
Consistência 3
(cm) |
A/C
|
| |
1:3
|
3,5
|
0,51
|
|
A
|
1:5
|
2,5
|
0,71
|
| |
1:7
|
2,6
|
0,95
|
| |
1:3
|
3,8
|
0,55
|
|
B
|
1:5
|
2,8
|
0,79
|
| |
1:7
|
2,4
|
1,09
|
| |
1:3
|
2,3
|
0,63
|
|
C
|
1:5
|
3,0
|
0,82
|
| |
1:7
|
2,1
|
1,04
|
| |
1:3
|
3,0
|
0,64
|
|
D
|
1:5
|
2,5
|
0,82
|
| |
1:7
|
2,8
|
1,02
|
| |
1:3
|
4,8
|
0,32
|
|
R 2
|
1:5
|
5,2
|
0,56
|
| |
1:7
|
3,5
|
0,77
|
1 Cimento : entulho ou cimento : areia + brita
2 Concreto de referência (agregados convencionais: areia e brita)
3 Consistência medida em abatimento |
Comparando-se os concretos com entulho e o de referência (R), nota-se o mesmo comportamento descrito acima, ou seja, quanto mais fraco o traço menor a diferença da resistência entre os concretos com entulho e o de referência, tornando-se praticamente insignificante, no traço 1:7.
FIGURA 3 - Resistência à compressão simples do concreto aos 28 dias.
TABELA 2 - Resistência à compressão do concreto aos 28 dias - Análise comparativa
|
|
AMOSTRAS UTILIZADAS
|
|
TRAÇOS
|
A
|
B
|
C
|
D
|
Média
|
R*
|
|
1:3
|
61%
|
47%
|
42%
|
47%
|
49%
|
100%
|
|
1:5
|
69%
|
61%
|
55%
|
62%
|
62%
|
100%
|
|
1:7
|
100%
|
93%
|
87%
|
90%
|
93%
|
100%
|
|
* Concreto de referência (areia e brita)
|
Novamente, verificou-se que nos traços mais pobres (menor consumo de cimento) os valores de resistência obtidos pelo concreto com entulho se aproximaram mais dos apresentados pelo concreto tradicional
|
|
AMOSTRAS UTILIZADAS
|
|
TRAÇOS
|
A
|
B
|
C
|
D
|
R*
|
|
1:3
|
32,0
|
25,3
|
22,9
|
25,5
|
57,9
|
|
1:5
|
23,0
|
20,2
|
17,9
|
20,1
|
36,3
|
|
1:7
|
17,1
|
16,2
|
14,0
|
15,8
|
17,6
|
|
* Concreto de referência (areia e brita)
|
Verifica-se que o aumento de resistência do concreto com entulho dos 28 aos 60 dias, foi mais significativo no traço 1:7 que nos traços mais fortes (1:3 e 1:5). Isto pode ter ocorrido pelos seguintes fatos:
- quanto mais forte o traço utilizado, mais rica será a pasta de cimento e a parte mais frágil do concreto, neste caso, é o agregado (ou a zona de transição pasta-agregado).
- possivelmente, o cimento presente no entulho possui ainda uma boa capacidade cimentícia, colaborando desse modo, para o aumento da resistência do concreto quanto mais fraco for o traço utilizado;
- a possível atividade pozolânica realizada pelos finos do entulho pode também melhorar a resistência do concreto.
3.2 Resistência do concreto ao desgaste por abrasão
As resistências dos concretos ao desgaste por abrasão obtidas nestes ensaios, demonstraram uma superioridade daqueles onde se utilizou o entulho como agregado, conforme apresenta a Figura 2. O parâmetro utilizado para medir esta resistência é o desgaste sofrido pelo corpo de prova aos 1.000 metros de percurso. Ele ficou em média, 26,5% menor que o medido no concreto de referência.
TABELA 4 - Valores dos coeficientes de permeabilidade kT obtidos (
Para efeito de classificação da impermeabilidade do concreto, o método utiliza uma escala que vai de 0 (muito pobre) a 5 (excelente). Levando em consideração esta classificação, as amostras produziram concretos com as seguintes qualidades de superfícies:
|
AMOSTRAS
|
A
|
B
|
C
|
D
|
R
|
|
Qualidade
|
boa
|
média
|
muito boa
|
boa
|
boa
|
3.4 Curva de Abrams
A partir dos valores da resistência à compressão dos concretos confeccionados com o entulho e das respectivas relações a/c utilizadas em cada traço, obteve-se a curva relacionando estes dois fatores, conhecida como Curva de Abrams (Figura 5).
É de grande importância que a Curva de Abrams tenha apresentado o mesmo formato das curvas obtidas com o concreto de referência, pois dessa forma, ela poderá ser utilizada para o estudo de dosagens também desse tipo de concreto confeccionado com entulho.
FIGURA 5 - Curva de Abrams
4 Conclusões
Os resultados dos experimentos realizados permitiram concluir que:
1) A parte graúda do entulho utilizado como agregado revelou aspectos negativos para a resistência do concreto, devido à presença de materiais cerâmicos polidos, que induziram à ocorrência de superfícies de ruptura nas suas faces lisas (Foto 5), devido à insuficiente aderência entre essas faces e a pasta de cimento, enfraquecendo bastante a zona de transição;
Foto 5 - Superfície de ruptura causada pelos materiais cerâmicos "polidos".
- 2) O entulho usado como agregado apresentou uma absorção de água bem superior à do agregado tradicional, devido tanto à sua grande porosidade como a maior quantidade de finos existentes neste resíduo;
3) Possivelmente pelas suas arestas mais arredondadas e por uma certa quantidade de terra presente na parcela miúda, o entulho possibilitou uma trabalhabilidade superior à oferecida pelos agregados tradicionais (areia e brita), para uma mesma relação a/c;
4) A resistência à compressão simples, aos 28 dias, obtida pelos concretos com entulho reciclado, representou em média, 49%, 62% e 93% da resistência do concreto de referência, utilizando-se os traços 1:3, 1:5 e 1:7, respectivamente;
5) O aumento de resistência do concreto ocorrido dos 28 aos 60, foi mais significativo no traço 1:7 que nos traços mais fortes (1:3 e 1:5). Além disso, nos traços mais pobres (menor consumo de cimento), os valores de resistência obtidos pelo concreto com entulho se aproximaram mais dos apresentados pelo concreto de referência (tanto aos 28, como aos 60 dias). Isto pode ser explicado pelo fortalecimento da pasta de cimento nos traços mais fortes, o que contribui, neste caso, para que o agregado (ou a zona de transição) seja a parte mais frágil do concreto;
- 6) A resistência ao desgaste à abrasão apresentada pelo concreto objeto deste estudo, ficou em média 26,5% superior àquela obtida pelo concreto de referência, que utilizou areia e brita como agregado;
7) Os resultados dos ensaios de compressão, abrasão e permeabilidade, realizados com o concreto confeccionado com entulho, permitem concluir que este tipo de concreto atende perfeitamente (quanto aos quesitos avaliados) as exigências de fabricação de peças de concreto para a infra-estrutura urbana como elementos de drenagem, guias, sarjetas, ou outras aplicações onde não se exijam resistências elevadas;
- 8) Foi de grande importância a obtenção da Curva de Abrams para o concreto produzido a partir do entulho reciclado, uma vez que, ela pode ser de extrema utilidade para os estudos de dosagens desse concreto;
5 Referências bibliográficasZORDAN, S. E. A Utilização do Entulho como Agregado na Confecção do Concreto. Campinas: Departamento de Saneamento e Meio Ambiente da Faculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas. Dissertação (Mestrado), 1997. 140p.
HANSEN, T. C., NARUD, H. Strength of recycled concrete made from crushed concrete coarse aggregate. Concrete International. Design and construction, v. 5, n. 7, p. 79-83, 1983.
JOHN, V. M. Pesquisa e desenvolvimento de mercado para resíduos. In: Seminário sobre reciclagem e reutilização de resíduos como materiais de construção, 1996, São Paulo. Anais... São Paulo: PCC - USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, 1996. 161 p. p. 21-30.
PINTO, T. P. Utilização de resíduos de construção. Estudo do uso em argamassas. São Carlos: Departamento de Arquitetura e Planejamento da Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. Dissertação (Mestrado), 1986. 148 p.
VAN ACKER, A. Recycling of concrete at a precast concrete plant. In: BIBM, 1996, Paris. Anais... Paris, 1996. . p. IVe.55-IVe.67.
YANNAS, S. F. Waste concrete as aggregate for new concrete. ACI Journal, v. 74, n. 37, p. 373-376, 1977.
| |
AMOSTRAS
|
CORPOS DE-PROVA
|
A
|
B
|
C
|
D
|
R
|
CP1
|
0,148
|
0,290
|
0,022
|
0,014
|
0,174
|
CP2
|
0,125
|
---
|
0,067
|
0,243
|
0,066
|
Média
|
0,137 |
0,290 |
0,045 |
0,129 |
0,120
|
Nota-se que os valores da permeabilidade estão bastante semelhantes aos obtidos pelo concreto de referência - R (areia e brita) - e que apenas a amostra B obteve um valor superior. Justamente esta amostra apresentou problemas num corpo de prova testado.10-16 m2)Considerando a NBR 9457 - "Ladrilho Hidráulico", utilizada como parâmetro para avaliar este ensaio em pisos de concreto, os concretos confeccionados com as diferentes amostras de entulho, foram "aprovados" no ensaio de resistência ao desgaste por abrasão, já que segundo ela, o desgaste aos 1.000 m deve ser inferior a 3 mm. Quanto a este quesito, o material já poderia, por exemplo, ser utilizado em pisos de circulação de pessoas (como piso de hipermercados).3.3 Determinação da permeabilidade do concreto
No ensaio de permeabilidade do concreto, os valores do coeficiente kT (que mede a permeabilidade do concreto ao ar) foram fornecidos por um aparelho denominado "Permeator". Tais valores estão apresentados na Tabela 4.
FIGURA 4 - Valores observados no ensaio de desgaste à abrasãoAnalisando a Tabela 3, observa-se que há, entre as amostras, uma relação bem semelhante àquela apresentada aos 28 dias.TABELA 3 - Resistência à compressão aos 60 dias - Valores médios (MPa)A Tabelas 3 mostra os resultados da resistência à compressão simples obtidos aos 60 dias.A Tabela 2 mostra com bastante clareza este comportamento, com a porcentagem atingida pela resistência de cada amostra, em relação àquela atingida pelo concreto de referência.Observou-se que os valores da relação a/c utilizados são bem maiores que os comumente empregados na confecção do concreto de referência. Tal fato decorre da grande capacidade de absorção do entulho, principalmente pela fração constituída por materiais cerâmicos. No entanto, é importante ressaltar, que somente parte da água representada pela relação a/c será disponível para as reações de hidratação do cimento, pelo menos nas primeiras idades, pois parte dela ficará temporariamente retida nos poros do agregado.Foto 4 - Aspecto do concreto produzido (traço 1:5)3 Resultados obtidos
3.1 Resistência à compressão simples
Os valores da resistência à compressão aos 28 dias são mostrados na Figura 3. Analisando inicialmente entre si, apenas os concretos onde se utilizou as amostras de entulho como agregado, pode-se ver que à medida que o consumo de cimento aumenta, também ficam maiores as diferenças das resistências obtidas entre as amostras. 2.1.1 Resíduo miúdo
Numa primeira fase da pesquisa utilizou-se duas faixas granulométricas distintas de entulho para se avaliar o comportamento da resistência à compressão do concreto, diante da grande quantidade de material fino (passante pela peneira 0,3 mm) presente no resíduo, aparentemente composto de grande quantidade de terra. As faixas utilizadas foram:
Figura 2 - Curvas granulométricas das amostras estudadas (%acumulada)Figura 1 - Porcentagem média dos constituintes do entulhoResumo
Realizou-se um estudo com o objetivo de analisar a reciclagem da parte mineral do entulho, utilizando-a como agregado na confecção do concreto. Com o objetivo de maximizar os recursos desse resíduo e empregar sobre ele o mínimo de energia possível, nenhuma parte de sua composição mineral foi retirada. Isso foi possível, devido à metodologia utilizada de não definir previamente nenhuma aplicação para o concreto produzido. Somente após os resultados é que se analisou as possibilidades de uso do produto obtido. O resíduo utilizado, proveniente de uma usina de reciclagem de entulho, foi estudado granulométrica e qualitativamente. Com esse material, produziu-se concreto em diferentes traços e relações água/ cimento, que foi ensaiado à compressão simples, à abrasão e à permeabilidade, em idades distintas. Os testes mostraram que, à medida que se diminuiu o consumo do cimento, a resistência à compressão se aproximou do concreto de referência, enquanto que a resistência à abrasão mostrou-se sempre melhor quando se usou entulho como agregado. Os resultados do trabalho permitiram concluir que o entulho pode ser utilizado como agregado, na confecção de concreto não estrutural destinados à infra-estrutura urbana.
