UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO ACADÊMICO DO AGRESTE
NÚCLEO DE TECNOLOGIA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
PEDRO RENATO SOBRAL RODRIGUES
ANÁLISE DE CONCRETOS COM AGREGADOS GRAÚDOS RECICLADOS EM
RELAÇÃO AOS PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA ESPECIFICADOS PARA
PLACAS DE PAVIMENTO RÍGIDO
Caruaru, 2011
PEDRO RENATO SOBRAL RODRIGUES
ANÁLISE DE CONCRETOS COM AGREGADOS GRAÚDOS RECICLADOS EM
RELAÇÃO AOS PARÂMETROS DE RESISTÊNCIA ESPECIFICADOS PARA
PLACAS DE PAVIMENTO RÍGIDO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao
Curso de Engenharia Civil do Centro Acadêmico do
Agreste - CAA, da Universidade Federal de
Pernambuco - UFPE, como requisito para obtenção do
título de Bacharel em Engenharia Civil.
Área de concentração: Engenharia/Engenharia
Civil/Materiais de construção para pavimentos
Orientador: Prof. M.Sc. Maurício Oliveira de Andrade
ii
iii
Catalogação na fonte
Bibliotecária Simone Xavier CRB4 - 1424
R696a
Rodrigues, Pedro Renato Sobral
Análise de concretos com agregados graúdos reciclados em relação aos
parâmetros de resistência especificados para placas de pavimento rígido / Pedro
Renato Sobral Rodrigues. - Caruaru : O autor, 2011.
53p. : il. ; 30 cm.
Orientador: Maurício oliveira de Andrade
Monografia (Trabalho de Conclusão de Curso) – Universidade Federal de
Pernambuco, CAA. Engenharia Civil, 2011.
Inclui bibliografia.
1. Concreto. 2. Pavimento. 3. Agregado graúdo. I. Andrade, Mauricio Oliveira de.
iv
Dedicatória
Dedico este trabalho a todos que me
auxiliaram nesta luta, sempre ao meu lado,
me passando toda fé, amor, alegria, paciência,
e coragem, que foram o combustível que me levou até o fim.
Aos meus pais, Pedro Luiz e Maria do Carmo, ao meu irmão, Eduardo.
Motivos da minha existência.
v
Agradecimentos
A Deus, que esteve comigo durante todos os momentos, dos menos difíceis aos que pareciam
impossíveis de se superar.
Aos meus pais, Pedro Luiz e Maria do Carmo, cuja instrução, carinho e exemplo me deram o
rumo e as armas com as quais lutar contra todos os desafios.
Aos meus avós, Arlindo e Edite, pelo apoio no começo do curso e sem os quais teria sido
muito mais difícil o começar.
A todos os meus tios, primos e amigos, que sempre me deram apoio e incentivo a vencer os
desafios, cujos nomes não caberiam aqui e cuja citação parcial não seria justa, visto a
equidade da importância de todos, para mim.
A todos os colegas que fiz, ao longo destes anos, sem os quais a caminhada seria mais difícil
e menos alegre. A Marcos, o primeiro a me dar a mão quando entrei no meio deste grupo,
Martina, também das primeiras que conheci e cuja determinação (e cópias dos cadernos),
foram exemplos de como prosseguir sempre. A Antoniel, que já trilha seu caminho fora da
universidade, mas com quem nunca perdi o contato e a amizade. Arthur, Anderson,
Heverton, Carla e tantos outros, que também sempre estiveram por perto, dividindo
trabalhos, angústias, risadas, planos e sonhos. Também a Marília, que me deu um grande
direcionamento, em um momento decisivo deste trabalho.
Aos professores, Maurício, Renato, Ana Cecília, Flávio, Kênia, Sávia, Simone, Sylvana,
Washington, Humberto, Érika, Igor, Moura, Paulo, Saulo, Leonardo, entre tantos outros, que
também sempre acompanharam a minha jornada, me alimentando com mais que aulas mas,
também, conselhos, puxões de orelha, exemplos e injeções de ânimo. Ao professor Arnaldo,
que gentilmente cedeu o espaço do laboratório de estruturas do CTG, na UFPE em Recife e à
usina Ciclo Ambiental, em nome do senhor Flávio Burgos, que ofereceu o agregado graúdo
para os experimentos.
vi
RESUMO
Análise de Concretos com Agregados Graúdos Reciclados em Relação aos
Parâmetros de Resistência Especificados para Placas de Pavimento Rígido
Quando placas de pavimento rígido quebram e perdem sua serventia, normalmente têm seus
materiais destinados a utilizações menos nobres, como composição granulométrica para bases
e sub-bases dos pavimentos, quando não são completamente descartadas. Apesar de ainda ser
pouco estudado no Brasil, países da Europa e da América do Norte já experimentam a
reutilização de agregados reciclados em pavimentos de concreto há décadas. Por conta do
potencial demonstrado nestas aplicações, e dos ganhos ambientais e econômicos obtidos,
ressalta-se a relevância do tema da reciclagem de pavimentos de concreto. O presente trabalho
vislumbra a possibilidade de reciclar os agregados graúdos das placas de concreto
descartadas, reutilizando-os na confecção de novas placas de concreto para pavimento rígido.
Através de uma análise da resistência à tração na flexão e à compressão de corpos de prova de
concretos produzidos substituindo-se, parcial e totalmente, o agregado graúdo virgem por
agregado graúdo reciclado, pretende-se verificar se é possível obter as resistências
preconizadas nas especificações do DNIT, comparando os resultados com os de um traço de
concreto convencional. Apesar de não terem sido alcançadas as resistências especificadas, o
objetivo de procurar equivalência na resistência, entre um traço de substituição de agregados e
o traço de referência, atingiu êxito. Embora o número limitado de amostras não permite dar
um parecer definitivo, dentro das limitações, confirma o potencial da reciclagem de agregados
graúdos de pavimentos rígidos.
Palavras-Chave: Reciclagem, Concreto, Agregado Graúdo, Pavimento de Concreto.
vii
ABSTRACT
Analysis of Concrete with Coarse Recycled Aggregates for the Parameters of
Resistance Specified to Slab for Concrete Pavement
When slabs of rigid pavement break and lose their usefulness, usually have their materials
directed to less noble uses, such as particle size distribution for sub-bases and bases of the
floors, when they are not completely discarded. Although still little studied in Brazil,
countries in Europe and North America are already experiencing the reuse of recycled
aggregates in concrete pavements for decades. Because of the potential shown in these
applications, and to the environmental and economic gains obtained, it emphasize the
relevance of the theme from recycling concrete pavements. This paper envisions the
possibility of recycling the discarded coarse aggregate of concrete slabs, reusing them in the
manufacture of new concrete slabs for rigid pavement. Through an analysis of the tensile
strength in bending and compressive strength of test specimens of concrete produced
replacing, partially and fully, the virgin coarse aggregate by recycled coarse aggregate,
intended to verify that you can get the recommended resistance from the DNIT specifications,
comparing the results with those of a conventional concrete mix. Although none of specified
resistance was met, the objective being to find an equivalent resistance between a trace of
recycled aggregates and the referrence concrete, achieved success. Although the limited
number of samples does not permit a definitive opinion, within the limitations, confirms the
potential of recycling coarse aggregate of rigid pavements.
Keywords: Recycling, Concrete, Coarse Aggregate, Concrete Pavement.
viii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Pavimento flexível
7
Figura 2 – Camadas e tensões solicitantes do pavimento flexível
7
Figura 3 – Pavimento rígido
8
Figura 4 – Camadas e tensões solicitantes do pavimento rígido
9
Figura 5 a,b e c - Máquinas de processamento no processo de reciclagem de agregados 18
Figura 6 – gráfico do coeficiente de inchamento
29
Figura 7 - Curva de Abrams
34
ix
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Teores dos componentes do cimento
Tabela 2 – Exigências químicas (% em massa)
Tabela 3 – Exigências físicas e mecânicas
Tabela 4 – Granulometria do agregado miúdo
Tabela 5 - granulometria do agregado graúdo virgem
Tabela 6 - granulometria do agregado graúdo reciclado
Tabela 7 – Coeficientes medidos pelo gráfico de inchamento
Tabela 8 – Valores de A% 35
Tabela 9 – Valores da porcentagem de agregado miúdo em relação ao graúdo
Tabela 10 – Traço 1 – Traço de referência
Tabela 11 – Traço 2 – Traço com 50% de substituição do agregado graúdo virgem
por agregado graúdo reciclado
Tabela 12 – Traço 3 – Traço com 100% de substituição do agregado graúdo
virgem por agregado graúdo reciclado
Tabela 13 – Consumo de materiais para corpos de prova cilíndricos
Tabela 14 – Consumo de materiais para corpos de prova prismáticos
Tabela 15 – Consumo total de materiais
Tabela 16 – Resistência dos corpos de prova cilíndricos em MPa
Tabela 17 – Valores para ψ6
Tabela 18 – resultados de fckest
Tabela 19 – valores das resistências médias, fctm
Tabela 20 – valores das resistências de tração à flexão, fctm
Tabela 21 – valores das resistências características, fckest
Tabela 22 – valores das resistências médias, fctm
x
19
19
20
25
26
26
29
35
35
36
36
36
37
37
38
39
39
39
40
40
41
41
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO
1
1.1 Justificativa
1
1.2 Motivação
2
1.3 Objetivos
2
1.3.1 Gerais
2
1.3.2 Específicos
2
1.4 Metodologia
2
2 PAVIMENTOS: FUNÇÕES, COMPORTAMENTOS E MATERIAIS
3
2.1 Tipos e Comportamento Mecânico
3
2.1.1 Pavimento Flexível
3
2.1.2 Pavimento Rígido
5
2.2 Materiais Recicláveis com Potencial Uso na Pavimentação
6
2.2.1 Pneus de Borracha
6
2.2.2 Bagaço de Cana-de-Açúcar
8
2.2.3 Resíduos de Construção e Demolição (RCD)
9
2.3 Constituintes do Pavimento Rígido
15
2.3.1 Cimento
15
2.3.2 Agregados
17
2.3.3 Água
19
2.3.4 Aditivos
19
2.3.5 Selantes De Juntas
20
2.3.6 Concreto
20
3 – METODOLOGIA DA PESQUISA
21
3.1 Caracterização dos Agregados
22
3.1.1 Granulometria
22
3.1.1.1 Granulometria do Agregado Miúdo
22
3.1.1.2 Granulometria do Agregado Graúdo Virgem
23
3.1.1.3 Granulometria do Agregado Graúdo Reciclado
23
3.1.2 Dimensão Máxima Característica
23
3.1.2.1 Dimensão Máxima Característica do Agregado Graúdo
Virgem
23
3.1.2.2 Dimensão Máxima Característica do Agregado Graúdo
Reciclado
24
3.1.2.3 Dimensão Máxima Característica do Agregado Miúdo 24
3.1.3 Umidade do Agregado Miúdo
24
3.1.4 Inchamento do Agregado Miúdo
24
3.1.5 Massa Específica
26
3.1.5.1 Massa Específica do Cimento
27
3.1.5.2 Massa Específica do Agregado Miúdo
27
3.1.5.3 Massa Específica do Agregado Graúdo Virgem
27
3.1.5.4 Massa Específica do Agregado Graúdo Reciclado
28
3.1.6 Massa Unitária
28
3.1.6.1 Massa Unitária do Agregado Miúdo
28
3.1.6.2 Massa Unitária do Agregado Graúdo Virgem
3.1.6.3 Massa Unitária do Agregado Graúdo Reciclado
3.2 Cálculo do Traço
3.2.1 Cálculo da Tensão de Dosagem
3.2.2 Relação água/cimento
3.2.3 Determinação do Consumo dos Materiais
3.2.3.1 Relação Água/Materiais Secos
3.2.3.2 Determinação da Quantidade de Agregados Graúdos e
Miúdos
3.2.3.3 Determinação do Traço em Massa Por kg de Cimento
4 – ETAPA EXPERIMENTAL
4.1 Concretagem e Moldagem
4.2 Ruptura dos Corpos de Prova
5 – RESULTADOS
5.1 Ensaio De Compressão
5.2 Ensaio de Tração à Flexão
6 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
7 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
29
29
30
30
30
31
31
32
32
33
33
35
35
35
37
38
39
1 INTRODUÇÃO
1.1 Justificativa
Os altos níveis de consumo, os quais a humanidade tem atingido, vem acompanhados de
um efeito colateral, que são os resíduos resultantes, seja nas embalagens (plásticas, de isopor,
metálicas etc.), seja no descarte dos produtos (após o fim de sua vida útil). A quantidade de
materiais descartados acumulados justifica uma busca por sua reciclagem visto que, em
alguns casos, é mais barato reincorporá-los ao processo produtivo do que adquirir matériaprima nunca utilizada, além do que, a quantidade de material descartado chegou a um volume,
principalmente nas últimas décadas, que tem tornado escassos os espaços para deposição
adequada, o que, junto à falta de saneamento, educação e consciência ambiental e deficiência
na coleta, fazem com que muito deste descarte ocupe espaços como: terrenos baldios (onde
proliferam animais peçonhentos e vetores de diversas doenças), rios e lagos (podendo
aumentar o nível normal da água, podendo causar enchentes) e valetas (entupindo os canais de
escoamento e causando alagamentos, durante chuvas).
Alguns produtos, porém, não podem ser reciclados, de forma a voltar à cadeia produtiva
que os gerou (como os pneus de borracha, alguns tipos de plástico etc.), o que cria a
necessidade de encontrar outro lugar para realocá-los.
No pavimento de concreto, dependendo do tempo e condições de uso, há o rompimento e
perda de funcionalidade das placas que o compõe, sendo necessárias suas substituições. O
material descartado, quando reutilizado na pavimentação, normalmente se torna parte da base
ou da sub-base, como agregado, sendo esta uma utilização não tão nobre quanto a
reincorporação destes agregados no concreto das novas placas do pavimento. Por conta disto,
o presente trabalho pretende analisar alguns parâmetros de resistência de concretos
produzidos com substituições dos agregados graúdos virgens por agregados reciclados de
placas de concreto.
1
1.2 Motivação
Os diversos ramos da engenharia têm procurado formas de incorporar os materiais
recicláveis em suas práticas diárias, de forma a agregar o máximo de valor possível aos
descartados sem perder as características do produto final e, se possível, incrementar algumas
destas características, com a adição. A escolha da reciclagem de agregados de pavimento vem
da grande quantidade de pavimentos existente e que eventualmente necessita ser substituída,
tendo materiais nobres descartados e utilizados, quando muito, como composição de base ou
sub-base dos pavimentos rígidos, quando poderia voltar a fazer parte da placa de concreto.
1.3 Objetivos
1.3.1 Gerais
Analisar a resistência, à tração na flexão, de concretos compostos com agregados
graúdos reciclados, gerados a partir de resíduos de pavimentos rígidos, com o propósito de
utilizá-los novamente, na confecção de placas de concreto para pavimentação, ante as
especificações recomendadas pelo DNIT (2005).
1.3.2 Específicos
Construir traços de concreto com substituição em volume, de agregado graúdo comum
virgem (brita nunca antes utilizada) por agregado comum reciclado (vindo de placas de
concreto descartadas), para a análise da resistência à tração na flexão e à compressão, e
comparar com o desempenho de um concreto composto apenas com materiais convencionais,
além de fazer uma breve análise do custo da substituição.
1.4 Metodologia
Em uma primeira etapa foi escolhida a fonte de origem do agregado, gerado pela usina
Ciclo Ambiental, localizada na Avenida Pernambuco S/N, Centro, Camaragibe, Pernambuco.
Estas amostras foram caracterizadas e, em seguida, foram realizados os cálculos para a
obtenção de traços, baseados nas características recomendadas pelo Manual de Pavimentos
Rígidos, do DNIT (2005) e normas pertinentes. Após isto, foram moldados corpos de prova
2
que atendessem à especificação da NBR 5738 (2008), para serem realizados ensaios de
ruptura por compressão, de acordo com a NBR 5739 (2007), e à norma NBR 12142 (2010),
para determinar a resistência à tração à flexão de corpos de prova prismáticos, que são os
ensaios que determinam as resistências relevantes para a construção de placas de concreto
para pavimentos rígidos.
2 PAVIMENTOS: FUNÇÕES, COMPORTAMENTOS E MATERIAIS
Os tipos mais simples de vias são as de terra, quando só é feita a desobstrução, com a
retirada de possíveis obstáculos aos veículos (árvores, pedras entre outros). Este tipo de via
não tem uma boa resistência às intempéries nem à passagem dos veículos, que carreiam as
partículas do solo e, com o tempo, formam panelas (buracos) e acabam por comprometer o
tráfego nos fatores: conforto, segurança e economia.
Os pavimentos são estruturas que servem para compensar as deficiências do subleito (a
camada formada pelo solo natural ou por aterro, no caso do solo natural não ser resistente o
suficiente), transmitindo as tensões causadas pelo peso dos veículos de forma atenuada ao
solo, impermeabilizá-lo, a fim de evitar a desagregação dos grãos e atender às exigências de
conforto e segurança. São formadas por várias camadas, sendo a superior, que dá nome ao
pavimento, a responsável pelas características de conforto, segurança, impermeabilização e
transmissão de cargas, e as inferiores, que variam conforme o tipo de pavimento, responsáveis
pela atenuação e trasmissão das cargas aos níveis mais inferiores do solo, até chegar no solo
natural.
2.1 Tipos e Comportamento Mecânico
Os tipos mais comuns em estradas são: o pavimento rígido, em concreto e o pavimento
flexível, de asfalto betuminoso.
2.1.1 Pavimento Flexível
Na figura 1.a tem-se o corte da estrutura de um pavimento flexível, onde a camada
superior é composta por revestimento asfáltico e agregados. Há diversas formas de construir a
camada de asfalto, dependendo da disponibilidade de material e mesmo de necessidades
3
especiais da pista, como drenagem e aderência. Uma das formas mais comuns é composta por
várias camadas de asfalto, sendo a superior denominada camada de rolamento e as inferiores
por camadas de ligação ou binder.
Figura 1 – Pavimento flexível
Fonte: BERNUCCI et al., 2006
O pavimento flexível tem este nome porque sua camada superior é bastante
deformável e transmite as cargas quase pontualmente, às camadas inferiores, como pode-se
ver na figura 1.b.
Figura 2 – Camadas e tensões solicitantes do pavimento flexível
Fonte: Autor
4
Os problemas relativos a este tipo de pavimento, relacionam-se ao trincamento por
fadiga ou por envelhecimento do ligante, problemas com ações climáticas etc. É necessário,
então, estudar o comportamento das camadas e dimensionar suas espessuras, de forma a
"limitar as tensões e deformações na estrutura do pavimento" (BERNUCCI et al., 2006).
2.1.2 Pavimento Rígido
No pavimento rígido os elementos constituintes são, segundo o MANUAL DE
PAVIMENTOS RÍGIDOS DO DNIT (2005): "cimento portland, agregados graúdos,
agregados miúdos, água, aditivos e materiais selantes de junta". Na figura 1.c tem-se um corte
da estrutura de um pavimento rígido, no qual a camada de rolamento é constituída por uma
placa de concreto. Segundo BERNUCCI et al. (2006) "é usual designar-se a subcamada desse
pavimento como sub-base, uma vez que a qualidade do material dessa camada equivale à subbase de pavimentos asfálticos".
Figura 3 – Pavimento rígido
Fonte: BERNUCCI et al., 2006.
As placas de concreto distribuem as tensões mais uniformemente, diminuindo a
necessidade de camadas abaixo da placa, para aliviar estas tensões, conforme ilustrado na
figura 1.d.
5
Figura 4 – Camadas e tensões solicitantes do pavimento rígido
Fonte: Autor
O pavimento rígido tem maior resistência a ataques químicos (óleos, gasolina etc.) que
o pavimento flexível, porém, é sensível aos elementos que podem atacar o concreto como:
ácidos, soluções de sais e álcalis entre outras substâncias. Temperatura ou chuva excessivos
também não causam tantos problemas quanto no pavimento flexível, que é muito mais
sensível a estas intempéries. Seu desgaste, normalmente, se dá por fadiga do concreto, quando
este atinge o limite de eixos passantes calculados no projeto e por erosão, quando há
infiltração de água abaixo da placa e, quando há a passagem dos eixos, a placa comprime e
expulsa esta água, que carreia o material da sub-base. Como a maioria das placas não é
armada, o excesso de flexão causa o rompimento da placa (DNIT, 2005).
2.2 Materiais Recicláveis com Potencial Uso na Pavimentação
2.2.1 Pneus de Borracha
A frota brasileira atingiu, no final de 2009, quase 30 milhões de veículos1 em circulação.
Estes veículos acabam utilizando diversos elementos de substituição ou alimentação rotineira
(combustível, fluidos, elementos filtrantes, pneus etc.) que, após seu uso, normalmente se
tornam inservíveis (elementos que não podem ser reutilizados em sua forma original) e dentre
estes, um dos que tem maior poder poluente e baixo controle na reutilização é o pneu.
Segundo a Anip (associação nacional da indústria de pneumáticos)2, só em 2009 foram
produzidos 53,8 milhões de pneus (dos quais, pouco mais de 13 milhões foram exportados3) e
1
http://www.sindipecas.org.br/paginas_NETCDM/modelo_detalhe_generico.asp?ID_CANAL=17&id
=567 (em 16-7-2010)
2
http://www.anip.com.br/?cont=conteudo&area=32&titulo_pagina=Produ%E7%E3o (em 16-7-2010)
6
mais 4,7 milhões foram importados (das diversas categorias), em um total de 45,5 milhões de
pneus novos nas estradas brasileiras. Segundo o instituto Akatu4, estima-se que 30 milhões de
pneus sejam jogados fora todos os anos e, de acordo com a ABR5 (associação brasileira do
segmento de reforma de pneus), quase 18 milhões de pneus são reformados por ano, entre
pneus para carros, motos, caminhões e ônibus, gerando um déficit aproximado de 12 milhões
de pneus abandonados por ano, número que só aumenta, ao longo dos anos.
Em 2007, segundo o Anuário Estatístico dos Transportes Terrestres6, a malha rodoviária
brasileira chegava a 1.765.278 de km, sendo que, destes, apenas 211.678 de km7 eram
pavimentados (entre rodovias federais, estaduais e municipais).
Contabilizando o grande número de pneus jogados fora e o grande número de estradas
pavimentadas, ampliadas e reconstruídas todos os anos, o asfalto borracha, que incorpora
pneus triturados ao revestimento, vem se tornando um elemento oportuno para destinar os
pneus inservíveis, principalmente após a aprovação da resolução n° 416 (2009) do CONAMA
(conselho nacional do meio ambiente) que, no seu artigo 3°, obriga a destinação a um pneu
inservível para cada pneu novo comercializado.
De acordo com Regina Coeli, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia
Fluminense (IFF), coordenadora de um projeto sobre utilização de bagaço de cana-de-açúcar
como componente de asfalto SMA (Stone Matrix Asphalt, ou asfalto de matriz pétrea, em
tradução livre), apoiada pela FAPERJ8, para cada quilômetro de asfalto borracha consomemse, aproximadamente, 3 mil pneus, o que ajuda bastante a destinar estes que, em outras
situações, são utilizados como geradores de calor em fornos de cimenteiras, laminados (para
utilização na indústria moveleira, fazer solados de calçados, dutos de águas pluviais etc), além
de: tapetes para automóveis, pisos industriais, artigos para jardinagem etc.9.
3
http://www.anip.com.br/?cont=conteudo&area=33&titulo_pagina=Com%E9rcio%20Exterior (em 167-2010)
4
http://www.akatu.org.br/central/noticias/2007/brasil-obtem-autorizacao-para-proibir-importacao-depneu-usado/ (em 16-7-2010)
5
http://www.abr.org.br/dados.html (em 16-7-2010)
6
http://201.57.54.6/InformacoesTecnicas/aett/aett_2008/1.1.3.asp (em 16-7-2010)
7
http://201.57.54.6/InformacoesTecnicas/aett/aett_2008/1.1.1.asp (em 16-7-2010)
8
http://www.faperj.br/boletim_interna.phtml?obj_id=6081 (em 19-7-2010)
9
http://www.reciclanip.com.br/?cont=formas_de_destinacao_principaisdestinacoes (em 19-7-2010)
7
As vantagens da utilização do asfalto borracha vão, desde o aumento da durabilidade, em
torno de 40% maior, segundo Hilton Gonzaga, gerente geral da Reciclanip, (setor da Anip associação nacional da indústria de pneumáticos que se preocupa com a destinação dos pneus
inservíveis)10, além de maior conforto, por produzir menos ruído e maior segurança, aumentar
a aderência e diminuir o efeito de spray em dias de chuva, segundo Paulo Rosa, coordenador
técnico da Ecovias, que é a concessionária responsável pelo sistema Anchieta-Imigrantes, em
entrevista ao Diário do Grande ABC10.
A ecovias começou a utilizar esse sistema em 2005, chegando ao final de 2007 com
aproximados 70 km de pistas recuperadas, o que consumiu em torno de 130 mil toneladas de
asfalto borracha. A previsão é que, nos próximo 10 anos, eles utilizaram em torno de um
milhão e meio de pneus inservíveis11. Ainda é pouco, mas, segundo Hilton Gonzaga, ainda há
poucas empresas que beneficiam os pneus, o que encarece o produto. Outro aspecto,
destacado por Manoel Rossito, diretor do Departamento da Indústria da Construção da Fiesp
(Federação das Indústrias do Estado de São Paulo)10, "(...) é que, embora o asfalto comum
tenha sido beneficiado por integrar a lista de materiais de construção desonerados pelo IPI
(Imposto sobre Produtos Industrializados), os demais asfaltos, como o de borracha, polímero
(espécie de plástico duro) e concreto não foram incluídos no benefício".
2.2.2 Bagaço de Cana-de-Açúcar
Outro elemento que tem certa presença no Brasil, por conta do alto índice de utilização, é
o bagaço da cana-de-açúcar. No período de 2008 para 2009, o Brasil produziu pouco mais de
569 milhões de toneladas de cana-de-açúcar, para produção de açúcar e etanol (anidro e
hidratado)12. De acordo com Regina Coeli9, cada tonelada de cana-de-açúcar utilizada para
produzir álcool gera em torno de 270 kg de bagaço e que, 80% deste bagaço é queimado nas
próprias usinas, para produzir calor nas caldeiras. Isto deixa uma quantidade de
aproximadamente 31 milhões de toneladas de bagaço que podem se destinar a servir de fibra
para o SMA, bastando, para isso, que esteja seco e passe pela peneira de 1,2mm.
10
http://www.dgabc.com.br/News/5753513/asfalto-de-borracha-dura-40-mais.aspx (em 19-7-2010)
http://www.ecovias.com.br/SiteEcoVias/Institucional/Sustentabilidade/Meio_Ambiente/Default.aspx
(em 19-7-2010)
9
http://www.reciclanip.com.br/?cont=formas_de_destinacao_principaisdestinacoes (em 19-7-2010)
12
http://www.unica.com.br/dadosCotacao/estatistica/ (em 18-7-2010)
11
8
Ainda segundo dados colhidos no site da FAPERJ, o SMA é muito utilizado em países de
primeiro mundo, por ter alta durabilidade e resistência até 50% maior (principalmente com
veículos de carga), que um asfalto convencional. Além disso, sua textura é mais rugosa, o que
aumenta a aderência dos pneus e melhora a drenagem superficial, diminuindo, assim, a
incidência de aquaplanagens.
O maior poder de compra, melhores prazos e mais facilidade de crédito, além de alguns
incentivos fiscais (como redução de ipi) deram, nos últimos anos, um grande impulso à
construção civil, no Brasil, tanto para construções novas como para reformas, como provam
os aumentos sucessivos do Índice da Construção Civil13 (valorização do valor do m²
construído), medidos pelo IBGE, em parceria com a Caixa Econômica. Porém, a característica
artesanal e a falta de instrução sobre sustentabilidade, das quais padecem a construção
brasileira, fazem com que haja um grande desperdício que é proporcional à quantidade de
construções.
2.2.3 Resíduos de Construção e Demolição (RCD)
Os RCD, de acordo com a resolução n° 307 (2002) do CONAMA, são divididos em 4
classes (A, B, C e D), sendo que apenas os elementos classificados como A ou B podem ser
reciclados (os do tipo A como agregados e os tipo B em outras aplicações, como plásticos,
vidros etc.), os da classe C (como os oriundos do gesso) são considerados como ainda não
recicláveis (por limitações tecnológicas ou econômicas) e os da classe D são tidos como
danosos à saúde humana (tintas, solventes, óleos e outros).
Não há registros recentes sobre a quantidade de material descartado na construção civil,
porém Angulo et al. (2002) estimaram, com base em Pinto (1999), que a quantidade gerada de
RCD per capita, no Brasil, era de, aproximadamente, 500kg/hab.ano. Com uma população de
aproximadamente 184 milhões de habitantes (IBGE – 2007), teríamos em torno de 920
milhões de toneladas de RCD gerado por ano, no Brasil. Ainda de acordo com Angulo et al.
(2002), com base em um levantamento do RCD colhido do antigo aterro Itatinga, na cidade de
São Paulo, 95% do agregado seria de classe A, embora ressalte que frações de amianto, gesso
13
ftp://ftp.ibge.gov.br/Precos_Custos_e_Indices_da_Construcao_Civil/Fasciculo_Indicadores_IBGE/si
napi_201006caderno.zip (em 19-7-2010)
9
e aço provavelmente foram inclusos neste total, o que vai contra o preconizado na resolução
n° 307 (2002) do CONAMA.
Os RCD são produzidos quando há excesso de material (acarretado por falta de
dimensionamento correto, quando da solicitação/preparo), materiais quebrados por causa de
retrabalhos (falhas ou mudanças de projetos), sequência construtiva inapropriada, onde, no
caso de edifíceis residenciais, há a construção e posterior demolição para instalação de dutos
de água, esgoto e eletricidade, por solicitações de modificação, por exemplo.
Porém, quando se fala em concreto, há ainda um outro elemento a ser considerado. A sua
vida útil. Embora a NBR – 6118 (2007) defina a vida útil como “o período de tempo durante o
qual se mantêm as características das estruturas de concreto, desde que atendidos os requisitos
de uso e manutenção prescritos pelo projetista e pelo construtor”, sem determinar qualquer
índice numérico fixo, ficando a critério do projetista e das corretas execução e manutenção da
estrutura, sabe-se que, na maioria dos casos, este período não ultrapassa os 50 ou 60 anos,
tendo ainda, como é o caso dos pavimentos rígidos entre outras obras de construção, vida útil
em torno dos 20 anos. As primeiras construções em concreto no Brasil datam da primeira
metade do século XX, o que nos leva a crer que a maioria delas já teve o seu período de vida
útil alcançado. Assim, há uma grande quantidade de material que precisa de destinação,
conforme perde sua utilidade, como é o caso das placas de pavimento rígido. .
Os elementos de classe A (como o concreto), quando reutilizados nos pavimentos, na
maioria das vezes, servem de aterro, nas camadas de base ou sub-base (ficam abaixo dos
revestimentos (flexíveis ou rígidos) absorvendo parte dos esforços aplicados (o peso dos
veículos) e transmitem a camadas inferiores, até que chegam quase totalmente amortecidos ao
solo natural). Quanto a este aspecto, Balbo (2009) cita a Green Road Initiative, um projeto da
Universidade de Washington (EUA) que visa criar padrões para construção e identificar as
rodovias construídas de forma sustentável, assim como também o fez o U.S. States Green
Building Councils (SÖDERLUND et al., 2008 apud BALBO, 2009) e um dos aspectos
considerados é a reincorporação de agregados reciclados na camada de rolamento (a camada
mais externa do pavimento, que tem contato com os pneus) asfáltica ou de concreto, não
pontuando os casos onde a incorporação seja na base ou sub-base. Assim, estabelece-se uma
diferença entre reaproveitamento e reciclagem.
10
Ainda segundo Balbo (2009), no Brasil a questão da reciclagem dos pavimentos de
concreto ainda não é amplamente discutida, embora esta seja feita em outros países há quase
quatro décadas. Na Europa, por exemplo, os pavimentos rígidos existem há mais de cem anos.
Na década de 1980, uma boa parte destes encontrava-se sem condições de uso e levantou
questionamentos sobre o que fazer com aqueles materiais. Hoje em dia, muitas agências
rodoviárias procuram uma solução de reciclagem para os pavimentos de concreto, visto o
custo financeiro e ambiental para obtenção de novos materiais, além do que, ao se jogar fora
ou dar sub-usos a estes materiais, se está desperdiçando um material nobre, no setor de
pavimentação.
Na década de 1970, os EUA começaram a utilizar agregados de pavimentos antigos
em concretos novos mas, por não alcançarem os níveis desejados fizeram com que algumas
das agências rodoviárias desistissem do seu uso, pelo menos até que novos estudos
começaram a solucionar os problemas e as deficiências do uso destes materiais. Cuttel et al.
(1994, apud BALBO, 2009) desenvolveram um trabalho em nove rodovias, com dezesseis
seções de testes, obtendo ótimos parâmetros de desempenho. Eles fizeram diversas
observações, após executar diversos testes de carga, extrações de amostra etc., dentre as quais:
concretos reciclados que apresentavam menor quantidade de argamassa – ou seja, durante
o processo de reciclagem (britagem e classificação) houve efetica exclusão de argamassa
dos agregados originais – apresentaram melhor desempenho em novos pavimentos;
os dados de controle tecnológico das obras revelaram clara queda na trabalhabilidade das
misturas recicladas, o que foi atribuído a fatores como a angularidade dos grãos reciclados,
sua superfície rugosa e porosa. As formas naturais que têm diso sugeridas para inverter
essa tendência são medidas de limitação na porcentagem de finos reciclados (não superior a
25%), uso de plastificantes e incorporação de cinzas volantes nas misturas;
os valores de módulo de elasticidade dinâmico (ultrassom) dos concretos com agregados
reciclados de concretos diminuíram, o que é atribuído à maior porosidade dos concretos
reciclados.(...) Ricci e Balbo (2008) apresentaram resultados bastante semelhantes para
CCR com 10% a 50% de agregados graúdos reciclados e 50% de agregados miúdos
reciclados. Concretos com 100% de agregados graúdos reciclados de um antigo pavimento
11
de concreto tiveram seus módulos de elasticidade reduzidos em 50%, em relação a um
concreto de controle na pesquisa.
Por esta pesquisa, conclui-se que os concretos com agregados reciclados obtiveram
desempenho próximo ao de agregados virgens, no caso de remover ao máximo a argamassa
antiga dos agregados reciclados. Faz, porém, ressalvas quanto aos coeficiente de expansão
térmica e de retração por secagem, mais altos que no concreto com agregados virgens, o que
gera necessidade de maior controle tecnológico na confecção das placas.
Este estudo ainda foi reavaliado por Sturtevant, Gress e Snyder (2008, apud BALBO,
2009) onde, mais de uma década depois da execução, analisaram efeitos de patologia e
padrões de conforto, reforçando a conclusão de que os pavimentos com menor índice de
argamassas nos agregados reciclados tiveram desempenho semelhante aos concretos de
controle, embora ressaltem que, deste modo, a reciclagem não se dá por completo. Ainda
citam que, em agregados com até 25mm o aproveitamento fica em torno de 55 a 65% e, nos
de 38mm, chega a 80%. Uma das rodovias analisadas, onde não houve cuidados com a
eliminação da argamassa, obteve os piores resultados de desempenho, tendo queda em
serventia no período avaliado.
Balbo (2009) ainda ressalta que, nos EUA, são produzidos, aproximadamente, dois
bilhões de toneladas de agregados por ano, tendo expectativa de crescimento de 25%, até
2020, segundo o U.S. Department of Transportation (2004, apud BALBO, 2009). Com uma
produção de 123 milhões de toneladas de entulho de concreto, caso fosse reciclado, haveria
uma diminuição na demanda por agregados, além de resolver o problema de realocação de
uma grande quantidade de material que seria descartado.
O U.S. Department of Transportation (2004, apud BALBO, 2009) ainda cita que,
quanto aos finos, até 30% do volume pode ser empregado como agregado miúdo reciclado,
embora tenham surgido problemas quanto a trabalhabilidade, por conta de maior absorção de
água dos materiais reciclados, além dos problema de retração e fluência já indicados por
outros estudos.
Um estudo europeu, porém, indica um caso em uma rodovia na Suíça onde 100% do
concreto foi reaproveitado e que não houve alteração no desempenho, segundo Werner (1994,
12
apud BALBO, 2009). Testes em laboratório, onde se utilizou cina volante no lugar de parte do
cimento, além da redução do fator água/cimento, dimiuíram os problemas com retração e
fluência (KOU;POON;CHAN, 2007 apud BALBO, 2009).
Balbo (2009) cita também casos como os estados da Virgínia (EUA) e Michigan
(EUA), onde há incentivos do governo para empresas que usem técnicas de reciclagem na
confecção de pavimentos. Na Alemanha, segundo Hall (2007, apud BALBO, 2009), a partir
da década de 1980 "teve início grande parte das reconstruções das autobahen construídas na
década de 1930". A Alemanha apresentava em torno de 40% das vias em pavimento rígido, na
década de 1990, segundo Balbo (2009). Assim, foi natural a decisão por reciclar, além de
fatores como escassez de matéria-prima virgem, restrições da legislação ambiental e o custo
de bota-fora (WOLF;FLEISCHER, 2007 apud BALDO, 2009).
Um outro caso, ocorrido entre os anos de 1989 e 1990, a rodovia A1, que liga Viena a
Salzburg, na Áustria, teve 50% do seu pavimento reaproveitado e reconstruído com agregados
reciclados com dimensões entre 4 e 32mm, sendo, em alguns casos, utilizado agregado de
pavimento asfáltico que recobria alguns trechos do pavimento de concreto original. Neste
caso, foi utilizado agregado miúdo virgem. Como resultado, Krenn e Stinglhammer (1994,
apud BALBO 2009) afirmam que só houve diminuição na resistência nos concretos com
utilização do agregado vindo de mistura asfáltica, embora os valores não fossem
consideráveis mesmo quando se utilizou 33% deste agregado, do total de agregado graúdo.
Ressaltam, ainda, que nos demais casos houve ganho, em relação a um concreto de controle
que utilizou pedregulho quartzoso, justificando pelo uso de areia virgem. Outro benefício foi a
"economia de cerca de 205 mil toneladas de pedregulho virgem e também por evitar-se
qualquer ocorrência de bota-fora na obra", além da diminuição dos custos com transporte,
gerando uma economia de 10%, sem contar outras economias, relativas aos aspectos
ambientais.
Balbo (2009) correlaciona todos estes estudos quanto aos finos (material com
granulometria entre 0 e 4mm) reciclados, já que ambos correlacionam-nos à argamassa do
concreto original e como o elo fraco do agregado reciclado.
13
Para o presente trabalho, houve uma triagem das possíveis fontes para a
reciclagem dos agregados graúdos, entre: resíduos de corpos de prova de controle tecnológico
de concreteiras da região de Caruaru, Pernambuco, agregados reciclados da usina de
reciclagem da prefeitura de Campina Grande, Paraíba, e do material produzido pela usina de
reciclagem Ciclo Ambiental, tendo sido esta última a escolhida, com o material vindo de
placas de pavimento rígido retiradas da Avenida Boa Viagem. A empresa, cujo intuito é o
tratamento do RCC (Resíduos de Construção Civil), tem potencial operacional de até 40
toneladas por hora, e apresenta as seguintes etapas14, para o processo de reciclagem:
Recepção e pesagem: Os veículos transportadores são inspecionados, classificados pela
tipologia dos resíduos transportados e pesados. Para a pesagem é utilizada uma balança
rodoviária com capacidade para 60 toneladas, instalada na recepção da unidade de
tratamento. O peso, além de se constituir numa unidade de medida para cobrança, também é
utilizado para controle estatístico de produção e estoque";
Pátio de estocagem e triagem: os resíduos são descarregados no pátio de estocagem e
triagem, onde funcionários retiram manualmente resíduos estranhos ao processo,
classificando-os e estocando conforme sua tipologia. Estes resíduos, considerados rejeitos
serão encaminhados a aterros classe I ou II, conforme classificação;
Preparação dos resíduos a serem tratados: ainda no pátio de estocagem e triagem, os RCC
são agrupados conforme tipologia, a fim de obter-se um agregado reciclado de qualidade
definida. Também nessa etapa, são reduzidas as dimensões dos blocos de concreto para
adequação a boca do triturador. Também nessa etapa outros materiais recicláveis como
madeiras, gesso, metais, dentre outros, são coletados e estocados em local apropriado;
Britagem : Os RCC são britados , tendo seus componentes desagregados e suas partículas
diminuídas;
Peneiramento: Os resíduos britados são transportados através de correia transportadora
até o sistema de peneiramento mecânico. Neste processo os RCC são classificados de
acordo com sua granulometria. Nesta etapa os metais, presente no concreto armado, são
removidos por um sistema de eletroímã;
14
http://cicloambientalrcc.com.br/servicos.php (em 10-11-2011)
14
Estocagem dos agregados: Pátio onde são estocados os agregados provenientes do
processo de reciclagem ficando a disposição do mercado;
Outros serviços: beneficiamento dos materiais recicláveis, removidos antes do processo de
britagem.
Figura 5 a, b e c - Máquinas de processamento no processo de reciclagem de agregados
a)
b)
c)
Fonte: http://cicloambientalrcc.com.br/servicos.php em: 06-09-2011
2.3 Constituintes do Pavimento Rígido
2.3.1 Cimento
De acordo com o manual do DNIT (2005), pode-se adotar qualquer dos tipos de cimento
portland para produzir o concreto das placas porém, recomendam-se os seguintes tipos:
cimento portland normal, composto, de alto forno e o pozolânico. Para os casos em que o
agregado seja reativo com os álcalis do cimento, recomenda-se utlizar "50% de escória e 30%
de material pozolânico" (DNIT, 2005), no mínimo, para conter a reação.
Mesmo podendo-se utilizar qualquer tipo de cimento, há exigências quanto aos teores dos
componentes, exigências químicas, físicas e mecânicas, para cada classe, que se encontram
nas tabelas 1, 2 e 3, do manual do DNIT (2005), transcritas a seguir.
15
Tabela 1 – Teores dos componentes do cimento
TIPO
CIMENTO
PORTLAND
COMUM
SIGLA
CLÍNQUER
CLASSE DE +SULFATO
RESISTÊNC
DE
IA
CÁLCIO
(GESSO)
ESCÓRIA
GRANULADA
DE ALTOFORNO
MATERIAL
POZOLÂNICO
MATERIAL
CARBONÁTICO
CPI
CP-IS
25-32-40
25-32-40
100
99 - 95
-
-
1-5
CPII E
25-32-40
94-56
6-34
-
0-10
CPII Z
25-32-40
94-76
-
6-14
0-10
CPII F
25-32-40
94-90
-
-
0-10
CIMENTO
PORTLAND DE
ALTA
RESISTÊNCIA
INICIAL
CPV
ARI
-
100-95
-
-
0-5
CIMENTO
PORTLAND DE
ALTO FORNO
CPIII
25-32-40
65-25
35-70
-
0-5
CIMENTO
PORTLAND
POZOLÂNICO
CPIV
25-32
85-45
-
15-50
0-5
CIMENTO
PORTLAND
COMPOSTO
Fonte: DNIT (2005)
Tabela 2 – Exigências químicas (% em massa)
TIPO DE CIMENTO
PORTLAND
RESÍDUO
INSOLÚVEL
PERDA AO
FOGO
CPI
≤ 1,0
≤ 2,0
≤ 4,5
CPI-S
≤ 5,0
CPII-E
≤ 2,5
CPII-Z
≤ 16,0
CPII-F
≤ 2,5
CPIII
MgO
≤ 4,0
SO3
CO2
S
≤ 1,0
≤ 1,0
-
≤ 3,0
≤ 3,0
-
≤ 6,5
≤ 4,0
≤ 5,0
≤ 5,0
-
≤ 1,5
≤ 4,5
≤ 4,0
≤ 3,0
≤ 3,0
≤ 1,0
CPIV
-1
≤ 4,5
≤ 4,0
≤ 3,0
≤ 3,0
-
CPV-ARI
≤ 1,0
≤ 4,5
≤ 3,5 (2)
≤ 4,5 (2)
≤ 3,0
≤ 3,0
-
-
1 O teor de material pozolânico no cimento pode ser avaliado pelo ensaio de resíduo insolúvel.
2 O teor de SO3 igual a 3,5 aplica-se quando C3A ≤ 8,0%. O teor de 4,5% quando C3A >
8,0%
Nota: As exigências químicas do cimento Portland resistentes aos sulfatos e do cimento
Portland de baixo calor de hidratação constam das normas NBR 5737 e NBR 13116,
respectivamente.
Fonte: DNIT (2005)
16
Tabela 3 – Exigências físicas e mecânicas
Tempos
de pega
(h)
Finura
Tipo de
Ciment
o
Portlan
d
Classe
de
Resist
ência
CPI
CPI-S
Expansibilidad
e (mm)
Resistência à compressão (MPa)
Resídu
o na
peneir
a 75µ
(%)
Área
específic
a (m²/kg)
Iní
cio
Fim
A frio
A
quente
1 dia
3
dias
7 dias
28 dias
91
dias
25
32
40
≤ 12,0
≤ 12,0
≤ 10,0
≥ 240
≥260
≥280
≥1
≤
10,0
(1)
≤ 5,0
(1)
≤ 5,0
-
≥ 8,0
≥10,0
≥15,0
≥ 15,0
≥ 20,0
≥ 25,0
≥ 25,0
≥ 32,0
≥ 40,0
-
CPII-E
CPII-Z
CPII-F
25
32
40
≤ 12,0
≤ 12,0
≤ 10,0
≥ 240
≥260
≥280
≥1
≤
10,0
(1)
≤ 5,0
(1)
≤ 5,0
-
≥ 8,0
≥10,0
≥15,0
≥ 15,0
≥ 20,0
≥ 25,0
≥ 25,0
≥ 32,0
≥ 40,0
-
CPIII
25
32
40
≥ 15,0
≥ 20,0
≥ 23,0
≥ 25,0
≥ 32,0
≥ 40,0
CPIV
CPV-ARI
≤ 5,0
(1)
≤ 5,0
-
≥ 8,0
≥10,0
≥12,0
≤
12,0
(1)
≤ 5,0
(1)
≤ 5,0
-
≥ 8,0
≥10,0
≥ 15,0
≥ 20,0
≥ 25,0
≥ 32,0
≤
10,0
(1)
≤ 5,0
(1)
≤ 5,0
≥ 140
≥
24,0
≥ 34,0
-
≤ 8,0
-
≤
≥ 1 12,0
(1)
≤ 8,0
-
≥1
≤ 6,0
≥300
≥1
≥
32,0
≥
40,0
≥
48,0
≥
32,0
≥
40,0
-
1 Ensaio facultativo
Outras características podem ser exigidas, como a inibição da expansão devida à reação álcaliagregado, tempo máximo de início de pega.
Fonte: DNIT (2005)
O manual cita, ainda, que pode-se calcular o traço do concreto de diversas formas,
atendendo "aos requisitos de resistência, durabilidade, trabalhabilidade e economia".
Consideram-se, nestes cálculos, os meios de "transporte, lançamento, adensamento e cura do
concreto". Como há variação entre os materiais utilizados, dependendo de cada região, o traço
também sofre variações. Para fazer as devidas correções, é necessário experiência do
profissional responsável.
2.3.2 Agregados
Quanto à pavimentação com placas de concreto, o manual (DNIT, 2005) ressalta que
"são produzidos agregados para diversos fins, cada um deles exigindo características
tecnológicas específicas".
Os agregados utilizados na fabricação de concreto para pavimentação têm alguns
critérios mais rígidos, na sua seleção, em relação ao concreto utilizado em obras civis, por ter
17
que atender a características especiais como: "maior resistência à tração, menores variações
volumétricas, menor suscetibilidade à fissuração, resistência à fadiga e elevada durabilidade à
ação do meio ambiente e à ação abrasiva do tráfego" (DNIT, 2005).
As características dos agregados estão intrinsecamente ligadas à formação do
agregado. Areias e pedregulhos, normalmente são de origem transportada, através de agentes
naturais, podendo também ser oriundas de solos residuais. As melhores jazidas para
agregados graúdos, voltados à pavimentação, são os advindos de "rochas ígneas intrusivas,
como por exemplo, o granito" (DNIT, 2005). As rochas de origem sedimentar normalmente
não têm uma boa homogeneidade ao longo da pedreira, sendo que os melhores deste tipo são
os calcários, "mais coerentes e resistentes a ações mecânicas" (DNIT, 2005). Das
metamórficas, as que apresentam melhor resultado são os gnaisses "desde que sua foliação
não seja exagerada" (DNIT, 2005). Neste estudo, como os agregados graúdos utilizados são
reciclados de placas de concreto, conclui-se que o estudo dos agregados básicos é
desnecessário, sendo objeto de avaliação o 'novo agregado', formado pelo concreto aderido ao
agregado original das placas.
O manual do DNIT resume todos os procedimentos e ensaios adotados ao longo do
processo de extração dos agregados, desde a caracterização da jazida até a sua utilização.
Após a caracterização, através de levantamentos expeditos e ensaios de laboratório, e
do registro de ocorrências, há uma pré-seleção das melhores jazidas, que passarão por ensaios
de sondagem, que avaliarão o volume e a qualidade do material. A norma NBR 6491 (1985)
dá os parâmetros para caracterizar os pedregulhos e areias.
Durante a etapa de anteprojeto serão definidas as jazidas a serem utilizadas, quando
são analisadas mais características dos agregados, segundo as normas da ABNT, DNER e
DNIT. Um ensaio comum a todos os tipos de materiais vindos de jazidas é o que analisa a
existência de materiais deletérios, segundo as NBR 7389-1 (2009) e NBR 7389-2 (2009).
Outros ensaios são realizados conforme o tipo de material extraído, entre materiais rochosos,
pedregulhos e agregados miúdos.
18
Quando há diversos tipos de materiais disponíveis, a fase de projeto compreende a
avaliação dos concretos formados pelas combinações entre agregados graúdos e miúdos.
Neste estudo, a areia e o agregado utilizados serão de um só tipo, dispensando estas análises.
Ainda na fase de projeto, os agregados devem ser avaliados pela NBR 7211 (2009), que
define o agregado miúdo e o graúdo como sendo de origem natural, resultantes de britamento
de rochas estáveis ou mistura de ambos, onde o miúdo deve passar pela peneira 4,8mm e ficar
retido na 0,075mm, enquanto o graúdo deve passar pela 152mm e ficar retido na de 4,8mm.
Porém, há uma ressalva para materiais ainda não utilizados ou para os quais não haja ensaios
de desempenho anteriores, e que difiram dos citados na norma (que é o caso do agregado
graúdo gerado para este estudo), casos nos quais se permite a utilização, "desde que se
comprove, mediante parecer baseado em estudo experimental, que com os agregados
disponíveis pode-se produzir concreto de qualidade satisfatória".
Os parâmetros de granulometria do agregado graúdo deverão atender ao disposto na
NBR 7211 (2009). A granulometria adotada será decidida no processo de aquisição da mesma
e da brita reciclada.
2.3.3 Água
Neste estudo será utilizada água para abastecimento humano que, em vias gerais, é
satisfatória para utilização no concreto, não havendo necessidade de caracterização (DNIT,
2005).
2.3.4 Aditivos
Os aditivos são compostos adicionados ao concreto para melhorar características
como: trabalhabilidade, tempo de pega, resistência entre outros, conforme a necessidade. Em
cada região a ser aplicado o pavimento devem-se estudar os fatores ambientais (temperatura,
umidade do ar, agentes químicos ou biológicos que possam atacar o concreto etc.), além das
características de projeto, que definam características do concreto que precisem ser
modificadas pelos aditivos. No caso deste estudo, não será utilizado nenhum aditivo, por
conta de o concreto ser simples e por seu uso não agregar características importantes ao
elemento estudado (agregado graúdo gerado a partir de RCD).
19
2.3.5 Selantes De Juntas
As placas de concreto são montadas de forma a haver sempre um espaço entre as
placas adjacentes, pois, com o aumento da temperatura, as placas tendem a se expandir e, caso
haja contato entre elas, surgirão solicitações compressivas que não foram calculadas e que
podem levar ao rompimento das placas. O espaço que permite a expansão das placas sem que
se toquem é denominado junta. Este espaço não pode ficar vazio, pois permitiria a entrada de
água e de elementos físicos, que prejudicariam o sistema.
A água carreia o material da sub-base, retirando o apoio da placa de concreto que, se
não for armada com barras de aço, como na maioria dos casos, romperá à flexão, quando da
passagem de algum veículo.
Elementos físicos, como areias e pedriscos, podem se acumular de forma a ligar as
placas e, como são rígidos, transmitirão as tensões geradas pela expansão de cada placa, de
forma a anular o efeito da junta.
Selantes de juntas são elementos flexíveis que ficam no espaço entre as placas,
permitindo que as mesmas se expandam e funcionando como barreira para água e para os
elementos rígidos. Como este trabalho se resume à constituição da placa de concreto, o estudo
aprofundado dos selantes de juntas se faz desnecessário.
2.3.6 Concreto
De acordo com o manual do DNIT (2005), para o dimensionamento das placas de
concreto são considerados:
- o tipo de acostamento e adoção ou não de barras de transferência;
- resistência à tração na flexão aos 28 dias;
- coeficiente de recalque;
- fator de segurança;
- tráfego esperado para cada nível de carga e de acordo com a vida de projeto do pavimento.
As tensões causadas pelo tráfego e a resistência à tração na flexão são ligadas diretamente
à espessura da placa. Recomenda-se que a resistência aos 28 dias fique entre 4,0 e 5,0 MPa,
tendo em mente que os concretos abaixo de 4,0 MPa são mais porosos e menos resistentes,
20
exigindo espessuras maiores enquanto que os concretos com resistência acima de 5,0 MPa
exigem maior controle na produção, além de terem custo mais elevado, sendo o bom senso a
dar a medida ideal para cada pavimento. Abaixo seguem as recomendações para os concretos
(DNIT, 2005).
-Resistência à tração na flexão de 4,5 MPa;
-Resistência característica à compressão (fck) aos 28 dias de 30 MPa;
-Baixa variação volumétrica;
-Trabalhabilidade compatível com a forma de espalhamento;
-Consumo de cimento igual ou superior a 320 kg/m³ de concreto.
Como não há uma correspondência exata conhecida entre a tração à flexão e a
compressão e o método de cálculo do traço será o método da ABCP (por conta da agilidade
dos cálculos, em relação a outros métodos que necessitam de concretagens prévias, e do
pouco tempo para realização deste trabalho), cujo parâmetro de base para os cálculos é 9a
resistência à compressão, esta será a diretriz para o cálculo do traço e demais características
do concreto, neste trabalho.
3 – METODOLOGIA DA PESQUISA
Por conta de limitações de tempo, de custos do projeto, transporte, entre outros, foi
calculado apenas um traço de concreto, baseados no método da ABCP (Associação Brasileira
de Cimento Portland) e em cima deste foram feitas duas modificações sendo: um traço
convencional, calculado para atingir resistência característica de 30 MPa aos 28 dias, um traço
com substituição em volume de 50% do agregado graúdo virgem (nunca antes utilizado) por
agregado reciclado de placas de concreto e um traço com substituição de 100% do agregado
virgem pelo agregado reciclado.
Após a caracterização dos agregados, foram realizados os cálculos do traço de
referência e com as substituições. Para cada traço foram produzidos quatro corpos de prova
cilíndricos (com 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura) para o ensaio de compressão e quatro
corpos de prova prismáticos (com dimensões de 15 cm de altura e profundidade e 50 cm de
comprimento) para o ensaio de tração à flexão, em um total de 12 corpos de prova de cada
tipo. Após a concretagem e cura de 28 dias por imersão, os corpos de prova foram rompidos e
foram feitas as análises dos resultados.
21
3.1 Caracterização dos Agregados
O método da ABCP preconiza a caracterização dos materiais constituintes do concreto
em cima dos seguintes parâmetros:
Granulometria dos agregados miúdo e graúdos;
Dimensão máxima característica dos agregados graúdos.
Umidade do agregado miúdo;
Inchamento do agregado miúdo;
Massa específica do cimento, e dos agregados, miúdo e graúdos;
Massa unitária em estado solto dos agregados, miúdo e graúdos;
3.1.1 Granulometria
No estudo da granulometria definimos, através de peneiramento, qual a porcentagem
do total amostrado corresponde a cada um dos diâmetros pré-estabelecidos.
3.1.1.1 Granulometria do Agregado Miúdo
Os procedimentos e cálculos, para a determinação da granulometria do agregado
miúdo, seguiram o preconizado na NBR NM 248 (2003), através da qual se chegou aos
seguintes resultados:
Tabela 4 – Granulometria do agregado miúdo
Peneiras
(mm)
4,75
2,36
1,18
0,6
0,3
0,15
<0,15
Total
MF =
% Retida
% Acum.
1,3%
2,6%
10,1%
29,7%
47,3%
8,1%
0,7%
100%
-
1%
4%
14%
44%
91%
99%
100%
253%
2,53
Fonte: Autor
O módulo de finura (MF) é encontrado dividindo-se a soma das porcentagens
acumuladas e dividindo esta soma por 100. No material analisado equivale a 2,53.
22
3.1.1.2 Granulometria do Agregado Graúdo Virgem
Os procedimentos e cálculos, para a determinação da granulometria do agregado
graúdo virgem, seguiram o preconizado na NBR NM 248 (2003), através da qual se chegou
aos seguintes resultados:
Tabela 5 - granulometria do agregado graúdo virgem
Peneiras
%
% Retida
(mm)
Acum.
19
4,6%
5%
12,5
46,0%
51%
9,5
25,5%
76%
6,3
19,5%
96%
<6,3
4,0%
100%
Fonte: Autor
3.1.1.3 Granulometria do Agregado Graúdo Reciclado
Os procedimentos e cálculos, para a determinação da granulometria do agregado
graúdo reciclado, seguiram o preconizado na NBR NM 248 (2003), através da qual se chegou
aos resultados apresentados na tabela 6:
Tabela 6 - granulometria do agregado graúdo reciclado
Peneiras
(mm)
19
12,5
9,5
6,3
<6,3
% Retida
% Acum.
4,6%
50,9%
23,8%
13,0%
7,1%
5%
56%
79%
92%
99%
Fonte: Autor
3.1.2 Dimensão Máxima Característica
3.1.2.1 Dimensão Máxima Característica do Agregado Graúdo Virgem
A dimensão máxima característica é o diâmetro onde a porcentagem retida acumulada
é igual ou imediatamente inferior a 5%, no caso do material utilizado neste trabalho, 19mm.
23
3.1.2.2 Dimensão Máxima Característica do Agregado Graúdo Reciclado
A dimensão máxima característica é o diâmetro onde a porcentagem retida acumulada
é igual ou imediatamente inferior a 5%, no caso do material utilizado neste trabalho, 19mm.
3.1.2.3 Dimensão Máxima Característica do Agregado Miúdo
A dimensão máxima característica é o diâmetro onde a porcentagem retiga acumulada
é igual ou imediatamente inferior a 5%, no caso do material utilizado neste trabalho, 2,36mm.
3.1.3 Umidade do Agregado Miúdo
O cálculo da umidade do agregado miúdo serve para determinar o grau de inchamento
a que o agregado é submetido, de acordo com a umidade natural. O método adotado, neste
trabalho, foi o da estufa, de acordo com o anexo da NBR 6457 (1986), cujo valor é obtido
pela fórmula:
h=
M1 − M 2
X 100
M2−M3
Onde:
h – teor de umidade, em %
M1 – massa do solo com umidade natural mais a massa do recipiente, em g
M2 – massa do solo seco mais a massa do recipiente, em g
M3 – massa do recipiente, em
Seguindo os procedimentos da norma e fazendo a média entre as três aferições, chega-se
ao valor de:
h = 3,88%
3.1.4 Inchamento do Agregado Miúdo
É um fenômeno que acarreta na variação de volume aparente do agregado miúdo, por
conta da interação de água livre absorvida pelos grãos, alterando sua massa unitária. Com
24
base na NBR 6467 (2009), é adicionada água nas proporções de: 0,5%, 1%, 2%, 3%, 4%,
5%, 7%, 9% e 12%. Logo após, calcula-se o teor de umidade de cada porcentagem
adicionada, pela fórmula:
h=
Mi − Mf
X 100
Mf − Mc
Onde:
h = teor de umidade do agregado, em %;
Mi = massa da cápsula com o material coletado durante o ensaio, em g;
Mf = massa final da cápsula com o material coletado após secagem em estufa, em g;
Mc = massa da cápsula, em g.
Na próxima etapa, calcula-se o coeficiente de inchamento, para cada teor de umidade, pela
fórmula:
Vh γ s (100 + h)
= .
Vo γ h
100
Onde:
Vh = volume do agregado com h% de umidade, em dm³;
V0 = volume do agregado seco em estufa, em dm³;
Vh/V0 = coeficiente de inchamento;
γs = massa unitária do agregado seco em estufa, em kg/dm³;
γh = massa unitária do agregado com h% de umidade, em kg/dm³;
h = teor de umidade do agregado, em %.
Com estes valores, e seguindo o preconizado na norma, monta-se o gráfico abaixo
(Figura 4), em cima do qual se deduzem os valores de umidade crítica e máxima. Fazendo-se
a média entre o coeficiente de umidade máxima e o coeficiente relativo ao de umidade crítica,
chega-se ao coeficiente de inchamento médio. Os valores seguem na tabela 7.
25
Tabela 7 – Coeficientes medidos pelo gráfico de inchamento
Coeficiente de
inchamento
máximo
1,34
Coeficiente de
Umidade
inchamento
crítica
para umidade
(%)
crítica
1,29
3,08
Umidade
medida do
agregado
(%)
Coeficiente de
inchamento para a
umidade medida
do agregado
3,88
1,315
Fonte: Autor
Figura 6 – gráfico do coeficiente de inchamento
Fonte: Autor
3.1.5 Massa Específica
A massa específica é utilizada para transformações entre massa e volume. Ela é
medida através da densidade real, que é definida pela razão entre a massa de um dado volume
26
de uma substância dividido pelo mesmo volume de água. A densidade real é um fator
adimensional e é definida pela fórmula:
D=
γ
γa
Onde:
D – Densidade real do material analisado
γ – Massa específica do material analisado
γa – Massa específica da água (1 g/cm³ a 25° C)
Assim, calculando a densidade real e multiplicando pela massa específica da água
chega-se à massa específica do material.
3.1.5.1 Massa Específica do Cimento
A Massa específica do cimento utilizado, de marca Cimpor, é informada na
embalagem e foi a utilizada, baseando-se no princípio de que os cimentos têm um controle
tecnológico rigoroso, em sua fabricação e, por isso, são considerados confiáveis.
O valor adotado para a massa específica do cimento é de:
Dc = 3150 kg/m³.
3.1.5.2 Massa Específica do Agregado Miúdo
Para a determinação da massa específica do agregado miúdo utilizou-se o método do
picnômetro (DNER-ME 084/95).
Da = 2655 kg/m³
3.1.5.3 Massa Específica do Agregado Graúdo Virgem
A determinação da massa específica do agregado graúdo virgem se deu através do
preconizado na NBR NM 53 (2009).
27
Db = 2702 kg/m³
3.1.5.4 Massa Específica do Agregado Graúdo Reciclado
A determinação da massa específica do agregado graúdo reciclado se deu através do
preconizado na NBR NM 53 (2009).
Db = 2381 kg/m³
3.1.6 Massa Unitária
A massa unitária é uma relação entre a massa de um agregado contido em um
recipiente normatizado e o volume deste recipiente. Utilzou-se o método C, da norma NM 45,
que é relativo ao material no estado solto. O lançamento do material deve-se dar de forma
homogênea e sem adensamento proposital, para simular o carregamento de padiolas no
canteiro de obras. Utilzou-se um recipiente metálico com volume igual a 15 dm³, que fica
acima do mínimo necessário, indicado pela norma, segundo faixas granulométricas, para os
agregados miúdo e graúdos.
3.1.6.1 Massa Unitária do Agregado Miúdo
Utilizando-se a fórmula:
ρ ap =
mar − mr
V
Onde:
ρap = massa unitária, em kg/m³;
mar = massa do recipiente mais o agregado miúdo, em kg;
mr = massa do recipiente vazio, em kg;
V = volume do recipiente, em m³.
Chega-se ao resultado de massa unitária do agregado miúdo de:
ρagregado miúdo = 1316,33 kg/m³
28
3.1.6.2 Massa Unitária do Agregado Graúdo Virgem
Utilizando-se a fórmula:
ρ ap =
mar − mr
V
Onde:
ρap = massa unitária, em kg/m³;
mar = massa do recipiente mais o agregado graúdo virgem, em kg;
mr = massa do recipiente vazio, em kg;
V = volume do recipiente, em m³.
Chega-se ao resultado de massa unitária do agregado graúdo virgem de:
ρagregado graúdo
virgem=
1488,33 kg/m³
3.1.6.3 Massa Unitária do Agregado Graúdo Reciclado
Utilizando-se a fórmula:
ρ ap =
mar − mr
V
Onde:
ρap = massa unitária, em kg/m³;
mar = massa do recipiente mais o agregado graúdo reciclado, em kg;
mr = massa do recipiente vazio, em kg;
V = volume do recipiente, em m³.
Chega-se a um resultado de massa unitária para o agregado graúdo reciclado de:
ρagregado graúdo reciclado = 1524,67 kg/m³
29
3.2 Cálculo do Traço
3.2.1 Cálculo da Tensão de Dosagem
É o valor de resistência, em MPa, relativo à resistência definida pelo cálculo estrutural,
em relação ao desvio padrão adotado, que depende do método de execução do concreto. O
valor final da resistência de dosagem é dado pela fórmula:
f cc 28 = f cck + 1,65.S d
Onde:
fcck – resistência característica do concreto, à compressão, aos 28 dias de idade;
fcc28 – resistência média de dosagem do concreto aos 28 dias de idade;
Sd – desvio padrão adotado de acordo com a NBR 12655 (2006). Para um controle de
qualidade excelente, considera-se o valor de Sd=4,0 MPa, para um controle
considerado bom, Sd=5,5 MPa e, para um controle de qualidade considerado razoável,
Sd=7,0 MPa.
Neste trabalho, a resistência característica de projeto é 30 MPa e o método de controle
de qualidade é considerado excelente, logo fcc28 é:
fcc28 = 30 + 1,65.4 = 36,6 MPa
3.2.2 Relação água/cimento
Através da curva de Abrams (figura 3), que relaciona a resistência do concreto aos 28 dias
com a relação entre a quantidade de água e a quantidade de cimento.
Utilizando cimento de classificação CPII F-32 e utilizando o gráfico da curva de Abrams
(Figura 3), para uma resistência de 36,6 MPa, chegamos à relação a/c de:
a/c = 0,47
30
Figura 7 - Curva de Abrams
Fonte: CURTI, 2009.
3.2.3 Determinação do Consumo dos Materiais
3.2.3.1 Relação Água/Materiais Secos
A% =
Pag
Pc + Pm
Sendo:
A% - relação água/materiais secos;
Pag – peso de água
Pc – peso do cimento
Pm – peso de agregados (miúdo+graúdo)
Os valores de A% relacionam-se à trabalhabilidade e encontram-se na Tabela 8. Eles
dependem do tipo de agregado graúdo e do método de adensamento. No caso deste estudo,
como o material utilizado é a brita e o adensamento foi por vibrador de imersão, o valor a ser
adotado é de 8%. Quando da utilização da brita reciclada, como não há nada preconizado em
norma, utilizou-se o mesmo valor da brita comum.
31
Tabela 8 – Valores de A%
Agregado
Adensamento
Manual
Vibratório
8%
7%
Seixo
9%
8%
Brita
*Valores da tabela para:
-agregado graúdo = brita 1 + brita 2;
-agregado miúdo = areia natural.
**Se:
-brita 1 – somar 0,5%
-brita 2 – diminuir 0,5%
-areia artificial – somar 1%
Fonte: RODRIGUES, 2003
Observações
*
**
3.2.3.2 Determinação da Quantidade de Agregados Graúdos e Miúdos
Relaciona, através de tabela 9, as porcentagens de agregado miúdo de acordo com o
tipo de agregado miúdo e graúdo. Para este trabalho, como o agregado miúdo tem dimensão
máxima característica de 2,36mm, de acordo com a NBR 7211 (2009), é definido como uma
areia grossa. Com este valor, e utilizando a tabela 9, encontra-se a proporção de 50% do peso
de agregados para agregado miúdo, ficando os outros 50% com o agregado graúdo.
Tabela 9 – Valores da porcentagem de agregado miúdo em relação ao graúdo
% de areia
Agregado
Graúdo
Observação
Fina
Média
Grossa
Seixo
30
35
40
*
Brita
40
45
50
**
*Os valores constantes da tabela referem-se a adensamento vibratório.
**Para adensamento manual, somar 4%.
Fonte: RODRIGUES, 2003
3.2.3.3 Determinação do Traço em Massa por kg de Cimento
Como o método da ABCP faz a composição em massa para depois fazer as correlações
com o traço em volume, para a composição dos traços com a brita reciclada, foi feito uma
relação entre as massas unitárias do agregado graúdo virgem e reciclado. Assim, apesar de os
traços serem calculados em massa, o volume da brita reciclada foi levado em consideração,
para que a composição da mistura não sofresse variação volumétrica. Dividindo-se a massa
unitária do agregado reciclado pela do agregado virgem, chegamos à relação:
ρ agregado graúdo reciclado
= 1,0244
ρ agregado graúdo virgem
32
Assim, para o valor encontrado de massa de agregado graúdo virgem deve-se
multiplicar este fator, para encontrar o valor em massa de agregado graúdo reciclado.
Abaixo, seguem as tabelas com os traços em massa utilizados neste trabalho:
Tabela 10 – Traço 1 – Traço de referência
Cimento
(kg)
Água
(kg)
1
0,47
Fonte: Autor
Agregado
Agregado Agregado graúdo
graúdo reciclado
virgem (kg)
miúdo (kg)
(kg)
2,44
2,44
-
Tabela 11 – Traço 2 – Traço com 50% de substituição do agregado graúdo virgem por
agregado graúdo reciclado
Cimento
(kg)
Água
(kg)
1
0,47
Fonte: Autor
Agregado
Agregado Agregado graúdo
graúdo reciclado
miúdo (kg)
virgem (kg)
(kg)
2,44
1,22
1,25
Tabela 12 – Traço 3 – Traço com 100% de substituição do agregado graúdo virgem
por agregado graúdo reciclado
Cimento
(kg)
Água
(kg)
1
0,47
Fonte: Autor
Agregado
Agregado Agregado graúdo
graúdo reciclado
virgem (kg)
miúdo (kg)
(kg)
2,44
-
2,5
4 – ETAPA EXPERIMENTAL
4.1 Concretagem e Moldagem
Para prosseguir, com a concretagem, foi necessário definir a quantidade de concreto a
ser produzido, calculando-se o volume dos corpos de prova a ser ensaiados.
Como já foi dito anteriormente, este trabalho tem dois tipos de corpos de prova: os
cilíndricos, para o ensaio de compressão, e os prismáticos, para o ensaio de tração à flexão. O
volume do corpo de prova cilíndrico de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura é de 1,5708 dm³.
O volume do corpo de prova cilíndrico com 15 cm de profundidade e de altura por 50 cm de
comprimento é de 11,25 dm³.
33
Com o cálculo do consumo de cimento, que utiliza os fatores de massa específica,
encontram-se os valores volumétricos dos componentes do concreto. Segue, abaixo, a fórmula
utilizada.
C=
1000
1
ar
b
+
+
+ ag
Dc Dar Db
Para a qual:
C – Consumo de cimento por m³ de concreto;
Dc, Da e Dp – massa específica real do cimento, da areia e da brita;
ar – kg de areia por kg de cimento;
b – kg de brita por kg de cimento;
ag – kg de água por kg de cimento.
Com o valor do consumo aproximado de 370kg de cimento por m³ de concreto para
cada traço, e conhecendo os volumes necessários de concreto para cada traço, por regra de
três simples chega-se aos valores efetivos dos consumos de cimento, agregados e água para
cada traço, descritos nas tabelas abaixo.
Tabela 13 – Consumo de materiais para corpos de prova cilíndricos
Material
Cimento (kg)
Areia (kg)
Brita (kg)
Agregado reciclado (kg)
Água (kg)
Fonte: Autor
Traço
padrão
Substituição Substituição
de 50%
de 100%
2,41
5,87
5,87
0,90
2,41
5,87
2,94
3,01
0,90
2,41
5,87
0,00
6,02
0,90
Tabela 14 – Consumo de materiais para corpos de prova prismáticos
Material
Cimento (kg)
Areia (kg)
Brita (kg)
Agregado reciclado (kg)
Água (kg)
Fonte: Autor
Traço
padrão
17,26
42,06
42,06
6,48
Substituição Substituição
de 50%
de 100%
17,26
17,26
42,06
42,06
21,03
21,55
43,09
6,48
6,48
34
Fazendo o somatório de todos os elementos, encontra-se o valor para o consumo total
de material, que segue na Tabela 15.
Tabela 15 – Consumo total de materiais
Consumo
total
Material
Cimento (kg)
Areia (kg)
Brita (kg)
Agregado reciclado (kg)
Água (kg)
Fonte: Autor
59,00
143,81
71,91
73,66
22,15
Com os valores a serem consumidos, foi realizada a concretagem, no laboratório de estruturas
da Universidade Federal de Pernambuco – Centro Acadêmico do Agreste, que utilizou uma betoneira,
corpos de prova cilíndricos metálicos do laboratório, corpos de prova prismáticos de madeira,
confeccionados pelo autor da pesquisa e um motor vibrador com agulha de imersão. 24 horas após
concretados, os corpos de prova foram desmoldados e colocados em um tanque cheio com água, para
efetuar a cura.
4.2 Ruptura dos Corpos de Prova
Após 28 dias de cura, a ruptura dos corpos de prova se deu no laboratório de estruturas
do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco, em Recife,
conforme preconizado pela NBR 12142 (2010), em uma prensa AMSLER com capacidade
para 200 toneladas.
5 – RESULTADOS
5.1 Ensaio De Compressão
Realizado seguindo-se o que determina a NBR 5739 (2007), consistiu na ruptura dos
corpos de prova e anotação dos resultados indicados pela máquina, em toneladas-força. A
seguir, foi realizado o cálculo de resistência dos corpos de prova, que consiste em dividir o
valor obtido na ruptura, pela área da seção transversal do corpo de prova, segundo a NBR
5739 (2007). Na Tabela 16 encontram-se os resultados para os ensaios de compressão.
35
Tabela 16 – Resistência dos corpos de prova
cilíndricos em MPa
N° do corpo
de prova
Traço
Padrão
(MPa)
1
2
3
4
25,2
26,5
31,0
27,8
50% de
100% de
substituição substituição
(MPa)
(MPa)
28,1
26,5
25,5
29,0
23,7
23,6
21,2
21,1
Fonte: Autor
A partir destes resultados, calculam-se os valores estimados da resistência característica
à compressão (fckest). A forma de obtenção destes valores varia conforme o número de
amostras. Para o caso deste trabalho, adota-se o critério de casos excepcionais onde:
f ckest = ψ 6 . f1
Onde:
fckest – resistência característica, aos 28 dias, estimada;
ψ6 – é dado pela Tabela 17, de acordo com o número de exemplares;
f1 – é o menor valor dentre os resultados, organizados em ordem crescente.
Tabela 17 – Valores para ψ6
Fonte: NBR 12655, 2006
Com estas informações, obtem-se os valores característicos para cada traço adotado no
estudo, demonstrados na Tabela 18.
Tabela 18 – resultados de fckest
Traço
Padrão
ψ6
fckest
(MPa)
Fonte: Autor
50% de
100% de
substituição substituição
0,89
0,89
0,89
22,4
22,7
18,8
Também pode-se inferir os valores médios de resistência, conforme tabela 19.
36
Tabela 19 – valores das resistências médias, fctm
fctm (MPa)
Traço
Padrão
50% de
substituição
100% de
substituição
27,6
27,3
22,4
Fonte: Autor
5.2 Ensaio de Tração à Flexão
Realizado seguindo-se o que determina a NBR 12142 (2010), consistiu na ruptura dos
corpos de prova e anotação dos resultados indicados pela máquina, em toneladas-força. A
seguir, foi realizado o cálculo de resistência dos corpos de prova, observando-se a posição de
ruptura. Neste trabalho, todos os casos apresentaram ruptura no terço médio, caso no qual
calcula-se segundo a fórmula de fctM:
f ctM =
pl
bd 2
Onde:
fctM – resistência à tração na flexão, em MPa;
p – carga máxima, aplicada em N;
l – distância entre cutelos de suporte, em mm;
b – largura média do corpo de prova na seção de ruptura, em mm;
d – altura média do corpo de prova, na seção de ruptura, em mm.
Com esta fórmula, chega-se aos valores da Tabela 20.
Tabela 20 – valores das resistências de tração à flexão, fctM
N° do corpo
de prova
1
2
3
4
Fonte: Autor
Traço
Padrão
50% de
100% de
substituição substituição
3,4
3,2
3,9
3,1
3,6
3,3
3,0
3,0
37
2,9
3,1
2,9
3,2
Seguindo os mesmos princípios do ensaio à compressão, para o cálculo da resistência
característica, fckest, obtemos os valores da tabela 21.
Tabela 21 – valores das resistências características, fckest
Traço
Padrão
ψ6
fckest
(MPa)
Fonte: Autor
50% de
100% de
substituição substituição
0,89
0,89
0,89
2,8
2,7
2,6
Calculando, em seguida, as resistências médias, fctm atingiram-se os valores da tabela 22.
Tabela 22 – valores das resistências médias, fctm
Traço
Padrão
fctm (MPa)
Fonte: Autor
3,4
50% de
100% de
substituição substituição
3,2
3,0
6 – DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
Pelos resultados apresentados, nota-se que não se chegou aos resultados de resistência
desejados, que eram de 30 MPa para os resultados de compressão e 4,5 MPa, para os de
tração à flexão. Ao mesmo tempo, comparando-se os valores de resistências atingidas entre os
traços, principalmente entre o traço com 50% de substituição de agregado graúdo e o traço de
referência, percebe-se que são muito próximos, chegando o traço com material reciclado até a
superar, pontualmente, o traço convencional, no valor de fckest, demonstrado na tabela 18.
Pode-se supor, visto que o traço de referência também não atingiu a resistência
adequada, que, por produzir-se apenas um traço, pelo método da ABCP (que se encontra
desatualizado e deveria servir apenas como uma primeira referência, sendo necessário
desenvolver outros traços de correção, empíricos, até atingir os valores almejados), e em cima
do qual derivaram os outros traços, contar com apenas 4 corpos de prova de cada tipo/traço, o
que é considerado um número bastante pequeno (o mínimo adequado seriam 6 e, o ideal para
tornar as amostras representativas, acima de 20 corpos de prova), não fazer
considerações/correções sobre os materiais pulverulentos, tanto do agregado miúdo quanto do
agregado reciclado, principalmente, utilizar processo de vibração dos corpos de prova por
vibrador com agulha de imersão, não dimensionado adequadamente e que pode ter criado uma
38
zona de exsudação no concreto, além de outros problemas que não foram observados, concluise que o controle tecnológico não foi o suficiente para garantir a obtenção da resistência
esperada.
Sabe-se ser possível atingir resistências até mais altas que as objetivadas neste
trabalho, com o cimento e agregados utilizados no traço convencional, o que permite supor
que, com o traço adequado, é possível atingir as resistências almejadas, com concretos
preparados com os agregados reciclados, suposição esta apoiada pelos diversos trabalhos em
vários países do mundo, onde este tipo de reciclagem já acontece há décadas. Porém, sem os
resultados adequados, estas premissas ficam presas no campo das hipóteses.
7 - CONSIDERAÇÕES FINAIS
Uma questão pertinente, quando se procura o desenvolvimento de técnicas de
reciclagem, é quanto aos custos. Em valores médios, o agregado convencional com
granulometria de 19mm, chega a ser mais de 50% mais caro que o agregado reciclado de
mesma granulometria (em valores de outubro de 2011, o agregado convencional custava
R$60,00/m³, enquanto o agregado reciclado era vendido a R$28,00/m³). Caso seja adotada a
reciclagem in loco, como na rodovia austríaca citada por Krenn e Stinglhammer (1994, apud
BALBO 2009), os valores para o material reciclado podem cair ainda mais, por conta da
diminuição de custos de movimentação de carga, visto que o pavimento antigo serviria de
jazida de agregado graúdo para a nova pavimentação.
Os resultados promissores do presente trabalho devem servir como estímulo da
continuidade dos estudos de técnicas de reciclagem dos agregados graúdos de pavimentos
rígidos, ficando como sugestão, para estudos posteriores, o aprimoramento do cálculo dos
traços de concreto, ensaios de caracterização relativos aos materiais pulverulentos, maior
controle na produção do concreto, além de um número maior de corpos de prova, para poderse ter algum resultado conclusivo sobre a eficácia do material reciclado em detrimento do
agregado convencional. Outros motivadores à continuidade de estudos do tema são as
necessidades futuras de destinação de materiais descartados de concreto e da necessidade do
crescimento e manutenção da infra-estrutura terrestre, de forma cada vez mais barata, prática
e ambientalmente correta.
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REFERÊNCIAS
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