Estudo do comportamento do concreto com adição de residuo de pneus visando sustentabilidade

Estudo do comportamento do concreto com adição de residuo de pneus visando...

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ALTOE, Cássio Rigo 1

BETTERO, Jeferson Candido 2 CAÇADOR, Douglas Almeida 3 ALMEIDA, Eliézer Pedrosa De 4

Atualmente a construção civil é o setor que mais demanda de materiais extraídos da natureza, causando sérios danos ao meio ambiente. Por outro lado, temos a indústria automotiva, responsável por produzir milhões de pneus todos os anos que muitas vezes são descartados de formas ineficientes. Dessa maneira o objetivo deste trabalho foi verificar uma alternativa sustentável para amenizar esses impactos, introduzindo resíduos de borracha de pneus no concreto e avaliando seu comportamento. No concreto estudado foi utilizado cimento, água, filler de calcário, brita, areia, aditivo plastificante e o resíduo do pneu variando na proporção de 5,8%, 1,7% e 17,5% na substituição da brita. Foi observado que com aumento da borracha o concreto ganhou consistência, mas perdeu resistência.

Palavras-chaves: Resíduo, agregado, pneu, sustentabilidade, concreto.

1Graduando do Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário São Camilo-ES, altoecassio@gmail.com 2Graduando do Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário São Camilo-ES, jeferson_bettero@hotmail.com 3Graduando do Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário São Camilo-ES, douglas_almeida10@hotmail.com 4Professor Orientador: Mestre do Centro Universitário São Camilo-ES, eliezerpa@yahoo.com.br

Currently the construction is the sector that more demand of materials drawn from nature, causing serious damage to the environment. On the other hand we have the automotive industry, responsible for producing millions of tires each year that are often disposed of in inefficient ways. That way the aim of this work was to get a sustainable alternative to mitigate these impacts by introducing rubber tire waste in concrete and evaluating your behavior. In concrete studied was used cement, water, filler of limestone, gravel, sand, additive plasticizer and the residue of the tire by varying the proportion of 5.8%, 1.7% and 17.5% in aggregate replacement canoe. It was observed that with increased rubber concrete consistency won, but lost strength.

Keywords: Residual, aggregate, tire, sustainability, concrete.

1 INTRODUÇÂO

A indústria da construção civil, segundo Sjostrom (1996) apud John (2000), é responsável por 20 a 50% do consumo dos recursos naturais extraídos do planeta. Esses grandes volumes de recursos naturais são utilizados na execução de obras de infraestrutura, edifícios e residências, nas quais geram grande impacto ambiental.

Serna e Rezende (2008) explicam que essa indústria promove a extração de insumos para a infraestrutura urbana, industrial e viária, atendendo a demanda crescente dos espaços urbanos e a acessibilidade aos recursos de transporte, informações, energia e água. Para se ter uma ideia desses recursos consumidos no inicio do século 21, a média de consumo de recursos naturais na Europa girava em torno de 6 a 10 t/hab./ano, enquanto nos Estados Unidos esse valor é de 8 t/hab./ano. Quando comparamos a região metropolitana de São Paulo, maior polo de riqueza nacional, encontra-se um valor de 4,2 t/hab./ano.

Mechi e Sanches (2010) dizem que, para a atividade de mineração acontecer, ocorre a supressão da vegetação ou o impedimento de sua regeneração, e na maioria das vezes o solo superficial, que é o mais fértil e rico em material orgânico, também é removido e o solo remanescente fica exposto à processos erosivos, que acabam gerando assoreamento de rios e lagos.

Outra parte da indústria que também gera grandes impactos ambientais é o setor automotivo, sobretudo os pneus dos veículos que ao chegar ao fim da sua vida útil se tornam um grande problema social. Segundo Coelho et al (2015), no Brasil são produzidos anualmente cerca de cerca de 40 milhões de pneus e quase metade desses são descartados de forma inadequada, na maioria das vezes servindo de abrigo para animais e insetos nocivos a saúde, com destaque ao mosquito da dengue, zika e chikungunya.

Um descarte inadequado pode gerar diversos problemas ambientais. Se depositado em um local aberto, os pneus acumulam água servindo para proliferação de mosquitos, se jogado perto de rios, pode causar assoreamento contribuindo para aumentar enchentes, se destinados a aterros, podem causar instabilidade do solo por ter seu interior vazio e se for encaminhado para incineração, gera grande quantidade de gases tóxicos.

Rodrigues e Santos (2013) relatam que os agregados reciclados de borracha de pneus possuem aspectos promissores para serem utilizados na indústria da construção civil, devido as suas características inertes, leveza, elasticidade, absorção de energia e propriedades térmicas e acústicas.

Dessa forma, estudos que venham adicionar informações acerca das proporções e características do concreto com resíduos de pneus são necessários para um maior conhecimento e difusão do conceito, proporcionando assim um concreto mais ecológico e menos oneroso. Portanto esse projeto visa verificar a substituição do agregado graúdo por resíduos de pneus.

Partindo da ideia citada anteriormente e observando a grande quantidade de pneus produzidos que não tem uma destinação simples e a quantidade de recursos minerais que são extraídos e utilizados pela construção civil, ambos gerando grandes impactos sociais e ambientais, nesse projeto, vamos mostrar uma maneira estudada de substituir o agregado do concreto utilizado na construção civil por resíduos de pneus inservíveis.

1.1 Objetivos

O objetivo deste trabalho é verificar uma alternativa sustentável para amenizar os impactos ambientais causados pela extração de recursos naturais e os resíduos de pneus descartados no meio ambiente.

1.1.2 Objetivos específicos

Avaliar o comportamento do concreto com a adição de resíduos de pneus nos seguintes testes:

Resistência à compressão;

Resistência à tração por compressão diametral;

Consistência pelo abatimento do tronco de cone.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Características dos materiais

O cimento é uma mistura de argila e calcário que são aquecidos à alta temperatura até se fundirem, recebendo o nome de clínquer, esse material é misturado com gesso e depois são moídos, formando o cimento.

A Associação Brasileira de Cimento Portland (2002) define cimento como sendo um pó fino que possui propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que endurece quando entra em contato com a água e, depois de endurecido, mesmo que exposto à água novamente não retorna ao estado plástico.

O Filler calcário é um produto derivado da moagem fina do calcário. De acordo com Bardini (2013) o filler é um componente mineral geralmente passante na peneira de 0,075 m, peneira de numero 200, ele se junta a mistura ocupando os espaços entre o agregado graúdo, reduzindo o tamanho desses vazios e melhorando sua trabalhabilidade.

Para Serna e Rezende (2008), os agregados para construção civil são materiais granulares sem formas e volumes definidos e de dimensões e propriedades estabelecidas para uso nas obras de engenharia, como o cascalho, a pedra britada, as areias naturais ou obtidas por moagem de rocha, além das argilas e dos substitutivos como resíduos inertes reciclados, escórias de aciaria, produtos industriais, entre outros.

A NBR 7211 (ABNT, 2009) determina as características para recepção e produção de agregados, de origem natural, encontrados fragmentados ou proveniente da britagem de rochas. Dessa forma, define areia ou agregado miúdo como grãos que passam pela peneira de 4,8 m e ficam retidos na peneira de 0,075 m, e agregado graúdo, como pedregulho ou brita, os grãos que passam por uma peneira de malha quadrada com abertura nominal de 152 m e ficam retidos na peneira de 4,8 m.

2.1.4 Resíduo de pneu

Os pneus foram desenvolvidos por Charles Goodyear por acidente ao deixar cair do fogão uma colher com uma mistura de borracha e enxofre. Além de dar uma resistência maior a roda de madeira e de ferro, ele proporciona uma viajem mais confortável por absorver parte dos impactos do terreno ao veículo.

Hoje em dia, o pneu gera um grande impacto ambiental se descartado de forma incorreta. Para Motta (2008), apesar do pneu ser inerte, não conter materiais pesados e não ser solúvel em água, sua deposição requer gerenciamento especifico, pois seu descarte não é fácil.

O concreto é uma mistura de aglomerantes (cimento), agregados (miúdo a areia e graúdo a brita) e água sendo que hoje em dia também é comum à utilização de um aditivo, buscando melhorar ou dar características especiais ao concreto. A água junto com o cimento forma uma pasta, o agregado tem função de dar resistência aos esforços e desgastes além de reduzir seu custo. Essa mistura forma um concreto de consistência plástica que pode ser moldado em formas, com o tempo ele endurece devido às reações que ocorre entre a água e o cimento. Ao contrário de outros materiais sua resistência aumenta com o tempo. Sua característica principal é a resistência à compressão alta e baixa resistência à tração, em torno de 1/10 da compressão.

Segundo Mehta e Monteiro (2008), o concreto é muito utilizado na engenharia por três razões: sua excelente resistência à água, pois tem capacidade de resistir à ação da água sem grande deterioração, sua facilidade de ser moldado em diversas formas e tamanhos, e seu baixo custo e a rápida disponibilidade na obra. Eles ainda definem o concreto em três categorias: concreto de baixa resistência, que tem menos de 20 MPa, concreto de resistência moderada, de 20 MPa a 40 MPa e concreto de alta resistência, com mais de 40 MPa. O concreto de moderada resistência é utilizado na maioria das obras estruturais e o concreto de alta resistência é utilizado para aplicações especiais.

2.1.6 Aditivo plastificante

Para Ramachandran (1995) os aditivos químicos são substâncias solúveis em água, adicionados à mistura em pequenas quantidades e podem promover diversos benefícios, como aceleramento ou retardamento da pega, aumento da trabalhabilidade e ganho de resistência e durabilidade.

Os aditivos plastificantes têm a função de aumentar a trabalhabilidade do concreto antes da cura, sem influenciar na sua resistência final.

2.2 Resistência a compressão

A resistência à compressão, denominada Fc, é a característica mais importante do concreto. Para encontrar esse valor são confeccionados corpos de prova de acordo com a NBR 5738, moldagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto, e posteriormente são ensaiados segundo a NBR 5739, concreto – ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos (PINHEIRO et al, 2004).

2.3 Resistência a tração

Pinheiro et al (2004) explica que para estimar o valor da resistência a tração do concreto, Fct, há três tipos de ensaios normatizados: tração direta, onde são moldados corpos de prova com seção central de 9x15 cm e 30 cm de comprimento e as extremidades quadradas de 15x15 cm finalizando um comprimento total de 60 cm, as extremidades são presas no equipamento de medição que promove a tração axial do corpo de prova.

O ensaio de tração por compressão diametral, que é o mais utilizado no

Brasil, onde um corpo de prova cilíndrico é colocado na posição horizontal entre o prato da prensa e é aplicado uma força até sua ruptura, o resultado encontrado nesse ensaio é um pouco maior que o de tração direta e fornece resultados mais uniformes.

O ensaio de tração por flexão onde um corpo de prova de seção prismática é submetido a esforços de flexão em duas seções simétricas até a ruptura, esse ensaio também é conhecido como ―carregamento nos terços‖.

2.4 Determinação da consistência pelo abatimento do tronco cone

Mais conhecido como slump teste, a NBR NM 67, concreto – determinação da consistência pelo abatimento do tronco cone é um ensaio aplicado em concretos plásticos ou coesivos que possuem abatimento igual ou maior que 10 m. É utilizado um molde (em formato tronco cone de tamanho definido), uma haste de compactação e uma placa base. Deve-se colocar a placa base no chão e o tronco cone em cima, posteriormente é aplicado o concreto dentro do tronco cone em três camadas, cada uma com aproximadamente um terço da altura do tronco cone, e compactar cada camada com 25 golpes da haste. Após a compactação da última camada, o tronco cone deve ser retirado cuidadosamente entre 5 e 10 segundos e em seguida, medir o abatimento do concreto em referencia a altura do molde tronco cone.

3 MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Materiais utilizados 3.1.1. Aglomerantes 3.1.1.1 Cimento

O principal aglomerante utilizado foi o cimento Portland CPIII 40 RS, cujas especificações físico químicas foram obtidas junto ao fabricante, sendo apresentadas no anexo A.

Também se utilizou o aglomerante quimicamente inerte filler de calcário, para melhorar a trabalhabilidade do concreto, suas especificações foram obtidas junto ao fabricante e apresentadas no anexo B.

3.1.2 Agregado Miúdo

O agregado miúdo utilizado foi a areia artificial média que possui grãos com dimensão máxima de 4,8 m, fornecida e coletada na concreteira Minerasul como mostra a Figura 1, localizada no município de Cachoeiro de Itapemirim-ES. A distribuição granulométrica e as propriedades características da areia foram obtidas junto à empresa, sendo apresentadas no anexo C.

Figura 1– Coleta de areia artificial na Minerasul.

Fonte: Autor, 2017.

Como agregado graúdo principal, utilizou-se a brita 01 com dimensão máxima de 19,0 m. Este agregado também foi fornecido e coletado na concreteira Minerasul coforme mostra a Figura 2, onde a mesma disponibilizou sua distribuição granulométrica e suas propriedades características que estão apresentadas no anexo D.

10 Figura 2 – Coleta de Brita 01 na Minerasul.

Fonte: Autor, 2017. 3.1.3.2 Resíduo de Pneu

A borracha de pneu entrou no traço por substituição de uma parcela da brita 01. A borracha provém do processo de recauchutagem, neste processo é feito a raspagem mecânica da banda de rodagem para que a carcaça possa receber uma nova capa de borracha. O processo de raspagem faz com que o material raspado fique em forma de fibras, onde estas são recolhidas do chão da fábrica e posteriormente são armazenados em bags industriais. Este material foi coletado na empresa Eco Flex Pneus, localizada no Município de Cachoeiro de Itapemirim-ES.

Devido essas fibras possuírem formato cilíndrico e lamelar conforme mostra a Figura 3, fica difícil determinar sua granulometria.

Figura 3 – Resíduo de pneu.

Fonte: Autor, 2017.

3.1.4 Aditivo plastificante

Ainda se adicionou o aditivo plastificante polifuncional para concreto ADIPOLI-145 da Aditibras. Conforme especificação do fabricante, este aditivo possui densidade de 1,08 g/cm3 de cor castanho-escuro e com utilização de 0,7% em relação à massa do cimento no traço do concreto.

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