Anais do XVII Encontro de Iniciação Científica – ISSN 1982-0178
Anais do II Encontro de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação – ISSN 2237-0420
25 e 26 de setembro de 2012
ESTUDO DAS CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS E DE
DURABILIDADE DO CONCRETO COM BORRACHA
Ruy José Aun
Faculdade de Engenharia Civil
CEATEC
[email protected]
Resumo: Devido à grande demanda no mercado de
materiais recicláveis em prol do meio ambiente, alunos e cientistas gradativamente pesquisam à respeito do uso de fibras de borracha para participarem na
composição do concreto armado. Grande parte das
fibras de borracha é proveniente de pneus gastos de
veículos de rodagem. Como a borracha dos pneus
seria inutilizada, pesquisadores adicionaram-na no
concreto convencional e iniciaram uma série de testes de resistência desse novo concreto. A borracha
no concreto pode alterar suas características de resistência, limitando o seu uso em outros tipos de
estruturas. O objetivo do projeto é conduzir essa borracha no concreto de maneira que possa ser utilizado em estruturas de grande porte.
Palavras-chave: concreto, borracha, resistência, pneus.
Área do Conhecimento: Engenharias – Engenharia
Civil – Construção Civil – CNPq.
1. INTRODUÇÃO
Com a publicação no Diário Oficial da Resolução no
258, de 26 de agosto de 1999 do CONAMA (Conselho Nacional do Meio Ambiente) ficou regulamentado
que, a indústria fabricante de pneus é obrigada a dar
destinação final ambientalmente correta aos pneumáticos inservíveis. É considerado pneu ou pneumático todo artefato inflável, constituído basicamente
por borracha e materiais de reforço utilizado para
rodagem em veículos, e inservível aquele que não
mais se presta a processo de reforma que permite
condição adicional.
A Resolução 416 de 30 de setembro de 2009 mudou
a proporção da destinação final que as indústrias de
pneus devem dar aos seus produtos inservíveis, mas
continua firme no propósito de preservar a natureza.
Os pneus inservíveis estão sendo descartados na
natureza indiscriminadamente. Por esse motivo,
busca-se dar uma destinação mais nobre a esse ma-
Ana Elisabete Paganelli Guimarães de
Ávila Jacintho
Tecnologia do ambiente construído
CEATEC
[email protected]
terial, e uma de suas utilizações é a confecção de
concreto com borracha para uso em diversas frentes
de construção, inclusive no concreto armado. Neste
trabalho pretendeu-se estudar a influência da granulometria da borracha em propriedades do concreto
fresco e endurecido, bem como em propriedades de
resistências mecânicas e de durabilidade do concreto.
Nessa pesquisa, foram realizados seis tipos de
ensaios, referentes à resistência do concreto com
adição de borracha. Ensaio de resistência à compressão simples, ensaio de resistência à compressão
diametral, ensaio de módulo de elasticidade, ensaio
de tenacidade, ensaio de resistência à tração na flexão e ensaio de resistência a impacto.
Na figura 1, é mostrado o equipamento da PUCCampinas que realiza ensaios de resistência à compressão simples e à compressão diametral.
Já na figura 2, é apresentado o equipamento que
realiza ensaios de módulo de elasticidade, tenacidade e resistência a tração na flexão. E na figura 3 temos o equipamento que realiza ensaios de resistência a impacto.
Figura 1 – Prensa Hidráulica para ensaios de
resistências
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uma estrutura de concreto é fundamental que ela
atenda às exigências mecânicas e que tenha uma
vida útil adequada. Desta forma, a durabilidade dos
materiais constituintes de uma estrutura é um aspecto tão importante quanto a sua resistência.
Essa preocupação torna-se ainda mais forte quando
se utilizam materiais alternativos na composição do
concreto, principalmente resíduos, sendo de suma
importância o estudo a respeito das propriedades
que afetam a durabilidade e da sua suscetibilidade
aos agentes agressivos, bem como as eventuais
formas de neutralizar ou minorar os fenômenos de
degradação.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Para que os ensaios fossem realizados, foram utilizados os seguintes materiais para produção do concreto.
Figura 2 – Prensa Hidráulica com controle
de deslocamento
- cimento: tipo CP-V Alta Resistência Inicial Plus
- água: da rede de abastecimento da cidade de
Campinas
- areia: tipo quartzosa;
- pó de pedra;
- brita: tipo basalto;
- borracha: de pneu inservível triturada;
Durante a pesquisa, foram realizadas três concretagens, sendo a primeira para a formação de um concreto referencial, a segunda para a formação de um
concreto com adição de 15% de borracha e uma
terceira para a formação de um concreto com 20%
de adição de borracha.
Figura 3 – Equipamento para ensaio de impacto
2. DURABILIDADE DO CONCRETO COM
BORRACHA
Para verificar a viabilidade de uso dos concretos
com partículas de borracha, foram realizados ensaios que permitissem caracterizar sua durabilidade.
Sabe-se que, para obter um bom desempenho de
Foram utilizados 18 moldes de 10x20cm referentes
a ensaios de compressão simples (6 un.), compressão diametral (6 un.) e módulo de elasticidade (6
un.). Para moldagem de corpos de prova de ensaios
de tração na flexão, foram utilizados 6 moldes de
15x15x50cm. Para ensaios de tenacidade, foram
utilizados 6 moldes de 10x10x40cm e para ensaios
de impacto, foram utilizados 6 moldes de
25x35x5cm. Todas as moldagens citadas são referentes à uma concretagem.
Para a fabricação das três concretagens, foram utilizados os traços das tabelas 1, 2 e 3.
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Tabela 1 - Traço do concreto Referência
Materiais
M.C.C.
(kg/m³)
`Betonada
(kg)
Cimento
300
64,5
Areia
432
92,88
Pó de pedra
432
92,88
Brita 1
742
159,53
Água
240
51,6
Borracha
-
-
za a determinação da resistência à tração na flexão
em corpos-de-prova prismáticos.
Os resultados da caracterização com relação à granulometria dos agregados (borracha, areia e brita
são mostrados nas figuras 4, 5 e 6).
Tabela 2 - Traço do concreto com 15% de borracha
Materiais
M.C.C.
(kg/m³)
`Betonada
(kg)
Cimento
300
64,5
Areia
432
92,88
Pó de pedra
432
92,88
Brita 1
742
159,53
Água
240
51,6
Borracha
45
9,68
Figura 4 – Curva Granulométrica da Borracha
Tabela 3 - Traço do concreto com 20% de borracha
Materiais
M.C.C.
(kg/m³)
`Betonada
(kg)
Cimento
300
64,5
Areia
432
92,88
Pó de pedra
432
92,88
Brita 1
742
159,53
Água
240
51,6
Borracha
60
12,9
Também foram estudadas algumas normas da
ABNT relacionadas à construção civil, a fim de
aprimorar o conhecimento sobre o tema. Até o momento foram estudadas as normas NBR5738 que
normatiza o procedimento para moldagem e cura de
corpos-de-prova, NBR5739 que normatiza o ensaio
de compressão de corpos-de-prova cilíndricos de
concreto, NBR7222 que normatiza a determinação
da resistência à tração por compressão diametral de
corpos-de-prova cilíndricos, NBR12142 que normati-
Figura 5 – Curva Granulométrica da Areia
Figura 6 – Curva Granulométrica da Brita
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As características físicas (massa específica e peso
unitário) dos materiais borracha, areia e brita podem
ser vistas na tabela 4.
Tabela 4 - Características dos materiais
Massa Específi- Peso Unitáca
rio
Material
3
(g/cm )
(Kg/L)
Borracha
1,45
0,40
Areia
2,62
1,51
Brita
2,95
1,59
ga aplicada horizontalmente até o momento de sua
ruptura.
Para ensaios de módulo de elasticidade, o corpo-deprova de 10x20cm era submetido a uma carga aplicada vertical, e hastes sensoriais presas nas laterais
do mesmo coletava o quanto o corpo-de-prova se
deformava. A figura 8 mostra como o ensaio foi realizado.
Logo após a moldagem, os corpos-de-prova foram
submetidos a repouso de 24 horas. Terminando esse
repouso, os corpos-de-prova foram desmoldados e
colocados à cura em água na câmara fria. Os corpos-de-prova somente eram tirados da cura um dia
antes de realizar o ensaio, para que toda água absorvida pelo concreto pudesse evaporar, e com isso,
obter resultados mais precisos.
4. PROCEDIMENTOS DOS ENSAIOS
Os ensaios dos corpos-de-prova foram realizados
com sete dias e 28 dias de idade.
Para ensaios de resistência a compressão simples,
foram utilizados corpos-de-prova de 10x20cm e colocados na vertical sobre a prensa. O corpo-deprova era submetido a uma força aplicada verticalmente até o momento de sua ruptura, como mostra
a figura 7.
Figura 7 – Ensaio de Compressão Simples
Para ensaios de resistência a compressão diametral,
também foram utilizados corpos-de-prova de
10x20cm, e colocados na posição horizontal sobre a
prensa. O corpo-de-prova era submetido a uma car-
Figura 8 – Ensaio de Módulo de Elasticidade
Para os ensaios de tenacidade, foram utilizados corpos-de-prova de 10x10x40cm. O ensaio de tenacidade mede a capacidade de absorver carga mesmo
sofrendo deformações, ou seja, com este parâmetro
importante podemos quantificar a influência do tipo
de fibra e dosagem no comportamento estrutural do
compósito com fibras. A figura 9 mostra como é realizado o ensaio.
Figura 9 – Ensaio de Tenacidade
Para os ensaios de resistência a tração na flexão,
foram utilizados corpos-de-prova de 15x15x50cm.
O corpo-de-prova é apoiado em duas extremidades
e submetido a uma carga em dois pontos equidistantes dos apoios, como mostra a figura 10.
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Figura 10 – Ensaio de tração na flexão
Para os ensaios de impacto, foram utilizados corposde-prova de 25x35x5cm. O corpo-de-prova é submetido a uma ou mais cargas em queda livre, até o
mesmo se romper ou fissurar. A figura 11 mostra
corpos-de-prova fissurados após os ensaios.
Gráfico 2 – Compressão Diametral
Figura 11 – Corpos-de-prova fissurados
5. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Com a coleta dos dados, podemos observar nos gráficos 1, 2, 3, 4, 5 e 6 os resultados dos ensaios a
resistência a compressão simples, compressão diametral, módulo de elasticidade, tenacidade, tração
na flexão e impacto, respectivamente.
Gráfico 3 – Módulo de elasticidade
25000
Força (N)
20000
7dias-ref
28dias-ref
7dias-15%
28dias-15%
7dias-20%
28dias-20%
15000
10000
5000
0
0,0
0,5
1,0
Deslocamento (mm)
Gráfico 1 – Compressão Axial
Gráfico 4 – Tenacidade
1,5
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REFERÊNCIAS
AMERICAN
STANDARD
OF
TESTING
MATERIALS C 1399-07, Test Method for Obtaining Average Residual-Strength of FiberReinforced Concrete, 1998.
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(1994). NBR7222 – Argamassa e concreto – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio
de Janeiro. 3p.
Gráfico 5 – Tração na Flexão
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(1994). NBR5739 – Ensaio de compressão de
corpos-de-prova cilíndricos de concreto. Rio de
Janeiro. 4p.
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(2003). NBR5738 – Concreto – Procedimento
para moldagem e cura de corpos-de-prova. Rio
de Janeiro. 6p.
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(1991). NBR12142 – Concreto – Determinação
da resistência à tração na flexão em corpos-deprova prismáticos – método de ensaio. Rio de
Janeiro. 3p.
Associação Brasileira de Normas Técnicas
(2003). NBR 8522 – Concreto: Determinação
dos módulos estáticos de elasticidade e de deformação e da curva tensão-deformação. Rio de
Janeiro. 9p.
Gráfico 6 – Impacto
6. CONCLUSÕES
De acordo com os resultados analisados durante o
período de pesquisa, pode-se dizer que a adição de
borracha no concreto convencional interfere diretamente em sua resistência, fazendo com que o mesmo diminua. Analisando os dados dos ensaios de
tenacidade, especificamente, podemos observar que
com a adição de borracha no concreto com idade de
28 dias, o mesmo se tornou mais tenaz. Ou seja, sua
superfície se tornou mais aderente.
AGRADECIMENTOS
À FAPESP pela concessão de auxílio regular à pesquisa através do processo 2010/18044-6, e pela bolsa de iniciação científica através do processo
2011/17950-6. Aos técnicos do Laboratório de Materiais de Construção e Estruturas da PUC-Campinas.
CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE.
Dispõe sobre a disposição ambientalmente correta de pneus inservíveis. Resolução nº 258, de
23 de agosto de 1999. Diário Oficial (da República Federativa do Brasil), Brasília, 03 de dezembro de 1999.
CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE.
Dispõe sobre a preservação à degradação ambiental causada por pneus inservíveis e sua destinação ambientalmente adequada, e dá outras
providências. Resolução nº 416, de 30 de setembro de 2009. Diário Oficial (da República
Federativa do Brasil), Brasília, 01 de outubro de
2009.