25º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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IX-043 - APROVEITAMENTO DE ÁGUA DE CHUVA: APLICAÇÕES DA ÁGUA COMO ÁGUA DESTINA AO AMASSAMENTO DE CONCRETOS

Heber Martins de Paula(1) Engenheiro Civil e Mestre em Estruturas e Materiais de Construção pela Universidade Federal de Goiás (UFG). Professor Efetivo das disciplinas de Hidráulica e Saneamento da Universidade Federal de Goiás – Campus Catalão-GO. Endereço(1): Av. Dr. Lamartine Pinto de Avelar, 1120 - Setor Universitário - Catalão - Goiás - CEP: 75700-000 - Brasil – Tel.: (64) 3441-1500 – e-mail: heberdepaula@uol.com.br RESUMO

Os sistemas de aproveitamento de água de chuva vem se difundindo muito no Brasil, não somente no âmbito residencial, mas também buscando outras aplicações como, por exemplo, componente do sistema de micro-drenagem (amortecimento de vazões de pico), usos para agricultara, piscinas etc. O objetivo geral deste trabalho é o aproveitamento da água de chuva como água de amassamento de concretos comparando os concretos moldados com água de um reservatório enterrado de captação de água de chuva com concretos moldados com água potável. Os objetivos específicos são: avaliar segundo os parâmetros das normas EB 2059 (1990) e NM 137:97 (1998), a água de chuva, retida de um reservatório enterrado, para seu aproveitamento como água destinada ao amassamento de concretos; comparar os parâmetros de tempo de início e fim de pega do cimento, moldado com água de chuva e potável; comparar a resistência à compressão dos mesmos concretos aos 7, 14 e 28 dias. A metodologia consiste em utilizar um sistema de aproveitamento de água de chuva construído na Escola de Engenharia Civil/UFG para coletar a água chuva do reservatório enterrado e analisar sua qualidade segundo os parâmetros das normas citadas anteriormente, em seguida dosar corpos-de-prova utilizando água potável e água de chuva comparando às características físicas e de resistência à compressão nos diferentes concretos. Conclui-se que o uso da água de chuva para a confecção de concreto, é uma alternativa em potencial, necessitando apenas da realização de alguns estudos no âmbito das características microestruturais do concreto, o que não é o foco deste estudo. Mesmo na utilização do concreto sugere-se a realização de uma desinfecção simples, aplicando cloro. A possibilidade de aproveitamento de água de chuva em concretos vem ao encontro da construção auto-sustentável, principalmente em usinas de concreto e construções, que requerem grandes volumes de concreto, reduziria bem o consumo com água potável. PALAVRAS-CHAVE: Aproveitamento de Água de Chuva; Concreto; Características físicas e de resistência. INTRODUÇÃO

De acordo com Derrien; Gouvello (2003) se o sistema de aproveitamento de água de chuva é, por exemplo, destinado para rega de jardim ou para lavar pisos e automóveis, sua estrutura pode ser mais simples e sem qualquer espécie de tratamento. Todavia, antes de destinar o uso da água de chuva, para quaisquer fins, é importante uma análise química, física e bacteriológica para garantir a saúde dos usuários. Caso a água de chuva seja conduzida para descarga de bacias sanitárias ou até mesmo para consumo humano, as instalações devem ser mais complexas, com algumas etapas de tratamento como tanques de precipitação e filtros. Além disso, o sistema deve seguir padrões ou normas que regulamentam tanto o sistema construtivo quanto a qualidade da água destinada para o uso. Percebe-se, com estas precauções, que a cada ano novas técnicas de coleta, armazenagem e tratamento são desenvolvidas, a fim de fornecer ao usuário um produto final de melhor qualidade. As impurezas na água de amassamento do concreto podem afetar não somente a resistência, mas também o tempo de pega, a ocorrência de manifestações patológicas como a eflorescência, que trata de depósitos de sais sobre a superfície do concreto, e a corrosão da armadura passiva ou protendida. Segundo Mehta; Monteiro (1994), em geral, a água de amassamento raramente é um fator que compromete a resistência do concreto,

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devido às especificações para a execução de potabilidade. A água potável distribuída por companhias de abastecimento de água, raramente apresenta valores de sólidos dissolvidos excedendo a 1000 ppm. De acordo com Alves (1993), os efeitos dos agentes agressivos ao concreto, provenientes das impurezas da água de mistura, são bem menores do que os efeitos do mesmo líquido em contato permanente com o concreto como, por exemplo, água de chuva armazenada em reservatórios de concreto ou mesmo em reservatórios revestidos com argamassa. No primeiro caso, terminadas as reações dos elementos com os compostos do cimento, paralisa-se a agressão. Na segunda situação, quando a mesma água permanece em contato com o concreto, o ataque é contínuo até a destruição total da estrutura do cimento hidratado. Porém, conforme Mehta; Monteiro (1994), uma água imprópria para consumo não é necessariamente imprópria para o amassamento do concreto. Observando a resistência do concreto, a água ácida, alcalina, salgada, salobra, colorida ou com mau cheiro não devem ser descartadas imediatamente. Isto é importante, porque as águas recicladas da mineração e várias outras operações industriais podem ser usadas seguramente como água de amassamento para o concreto. No caso de utilização de água de qualidade desconhecida, é recomendado que se realize ensaios de tempo de pega e a resistência de corpos-de-prova de argamassa feitos com a água desconhecida e uma água limpa ou potável que possa ser mantida como referência. Os resultados de resistência à compressão aos 7 e 28 dias serão admitidos desde que a queda de resistência seja de, no máximo, 10% em relação à água tomada como padrão, além, é claro, de não afetar o tempo de pega do cimento a um grau inaceitável (ALVES, 1993). Não há registros, no Brasil, sobre a confecção de concretos utilizando água de chuva. Esta alternativa pode ser de grande valia para usinas fornecedoras de concreto, pois reduziriam seus gastos com água potável. Para isto, deve-se observar, a qualidade da água de chuva frente aos parâmetros exigidos pelas normas como, por exemplo, a presença de matéria orgânica, pH, sólidos totais, sulfatos, cloretos etc. MATERIAIS E MÉTODOS

Montagem do Sistema de Aproveitamento de Água de Chuva

O sistema de aproveitamento de água de chuva apresentado foi montado no ano de 2004 como parte de uma dissertação de mestrado, que teve como objetivo avaliar a qualidade da água de chuva armazenada durante 37 semanas em três diferentes tipos de reservatórios e tratamentos. Neste caso, será observada a qualidade e o aproveitamento da água de chuva do reservatório enterrado quem possui apenas um gradeamento à montante antes de sua armazenagem. Coleta e Análise da Qualidade da Água de Chuva Segundo os Parâmetros das Normas EB 2059 (1990) e NM 137:97 (1998)

A água adicionada para amassamento e cura de argamassas e concretos devem cumprir com os requisitos físicos e químicos definidos pela norma NM 137:97 (1998), e definidos nas tabelas 1 e 2. Os requisitos definidos nestas tabelas, somente necessitam ser verificados quando a água não provém da rede pública de água potável que é caso desta pesquisa.

Tabela 1: Requisitos físicos para o concreto executado com água não potável (NM 137:97, 1998). Requisito Diferença máxima

Tempo de pega (min.)

Inicial 30 Final 30

Resistência à compressão (7 e 28 dias) (%)

10

A variação dos parâmetros físicos não deve ultrapassar os limites estimados na tabela 1, pois podem ocasionar, nas estruturas construídas em concreto com a utilização de água de chuva, falhas como, por exemplo, retardo da pega do concreto ou redução da resistência característica do concreto. Estes testes podem ser realizados seguindo a NBR 7215 (1982), que determina o modo pelo qual deve ser executado o ensaio normal de cimento

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portland, compreendendo a determinação de início e fim de pega e resistência à compressão. A tabela 2 apresenta os requisitos químicos para o concreto.

Tabela 2: Requisitos químicos para o concreto confeccionando com água não potável (NM 137:97, 1998).

Requisito Limites (mg/L)

Mínimo Máximo Sulfatos solúveis (SO-2

4) --- 2000

Cloretos solúveis (expresso em Cl-)

Concreto simples --- 2000 Concreto armado --- 700

Concreto protendido --- 500 Esses limites são considerados os máximos de sulfatos e cloretos trazidos ao concreto ou à argamassa pela água e também por agregados, aditivos químicos, adições e cimento utilizando misturas. A norma EB 2059 (1990) cita, que em regra geral, as águas potáveis são consideradas satisfatórias, desde que apresentem valores de pH entre 6,0 e 8,0 e que satisfaçam, também, aos limites máximos tolerados apresentados na tabela 3.

Tabela 3: Requisitos para água potável ser destinada ao amassamento do concreto (EB 2059, 1990). Requisito Valor máximo permitido (VMP)

Matéria orgânica (mg/L) 5,0 Sólidos totais (mg/L) 4000

Sulfatos (SO-24 – mg/L) 300

Cloretos (Cl- - mg/L) 250 As águas consideradas não potáveis, com suspeita de contaminação por efluentes industriais, que contenham cor e odor suspeitos, detritos, óleos, argila, silte, visíveis formações de matéria orgânica como, por exemplo, algas, agentes agressivos, e águas de minas devem atender adicionalmente aos limites máximos apresentados na tabela 4. Tabela 4: Requisitos para água não potável ser destinada ao amassamento do concreto (EB 2059, 1990).

Requisito Valor máximo permitido (VMP) Sólidos em suspensão (mg/L) 2000 Sólidos dissolvidos (mg/L) 2000

Carbonatos e bicarbonatos alcalinos (ml/L) 1000 Sulfetos (S- – mg/L) 15

Magnésio (Mg++ - mg/L) 150 Dióxido de carbono (CO2 – mg/L)1 20

1 – Este teste deve ser realizado para águas cujo pH apresente o valor do limite inferior ao admissível. Avaliação e Apresentação dos Dados Coletados

Neste caso, serão consideradas as médias dos parâmetros químicos analisados ao longo das 37 semanas ou nove meses para o reservatório enterrado e estes comparados com os limites estabelecidos pelas normas. Deve-se comparar também, os dados de resistência à compressão dos concretos moldados com água de chuva e água potável. RESULTADOS OBTIDOS

Avaliação dos Parâmetros Químicos segundo as Normas Padrão

As normas tidas como referências, EB 2059 (1990) e NM 137:97 (1998), relatam que, caso a água coletada de uma fonte desconhecida mostre-se com valores dentro dos limites permitidos durante dois meses, esta água

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pode ser utilizada. Neste estudo de caso, os parâmetros se mantiveram praticamente constantes ao longo de nove meses, o que permite considerar esta água de chuva uma fonte em potencial para o seu aproveitamento na confecção de concretos. A figura 1 mostra as concentrações máximas permitidas pelas normas, acima citadas, comparando-a ao resultado médio encontrado para o reservatório enterrado. No caso do pH, o resultado médio no ponto de coleta se manteve dentro dos padrões exigidos para a confecção de concretos simples, armado ou protendido.

Figura 1: Concentrações máximas permitidas pelas normas de água de amassamento para concreto, comparadas com os resultados dos pontos de coleta estudados.

0,84 8,97 0,32 0,08

700

2000

SI 1

250300

150

SI

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

Con

cent

raçõ

es (

mg

/L)

Reserv. enterrado NM137:97 EB 2059

Cloretos (mg/L) Sulfato (mg/L) Magnésio (mg/L) Ferro (mg/L)

SI – Sem Informação

Observando a figura 1, nota-se que as concentrações dos parâmetros referidos, não são preocupantes. Contudo, é exigida pelas normas uma análise de sólidos dissolvidos na água que, neste caso, foi avaliado pela turbidez e cor da água de chuva, apresentando valores ótimos e, no aspecto visual, totalmente límpida. Avaliação dos Parâmetros Físicos de Início e Fim de Pega e Resistência à Compressão Simples

Observou-se que a água de chuva não teve influência sobre este ensaio, apresentado valores muito próximos de início e fim de pega. A tabela 5 apresenta os tempos para cada ponto de coleta. Tabela 5: Determinação dos tempos de início e fim de pega do cimento confeccionado com água potável

e água de chuva coletada. Pontos de coleta de água Início de pega (min.) Final de pega (min.)

Água potável Rede pública 170 370 Água de chuva Reservatório enterrado 170 375

Para determinação da resistência à compressão da pasta de cimento Portland foram confeccionados 12 corpos-de-prova, usando água potável e água de chuva. A moldagem dos corpos-de-prova, de 5cm de diâmetro por 10cm de altura, foi realizada imediatamente após o amassamento e com maior rapidez possível. Os corpos-de-prova foram rompidos aos 7, 14 e 28 dias, sendo dois para cada idade e adotando o maior valor encontrado, tabela 6.

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Tabela 6: Resultados de resistência à compressão aos 7, 14 e 28 dias de concretos confeccionados com água de chuva.

Ponto de Coleta Resistência à Compressão (MPa)

7 dias 14 dias 28 dias

CP1 CP2 CP1 CP2 CP1 CP2

Água potável Água potável 25,7 25,5 26,0 28,8 28,5 29,3

Água de chuva Reserv. enterrado 26,3 28,0 27,0 29,6 28,8 28,8 Na realização destes ensaios foi utilizado um cimento portland CP II-32Z-RS, ou seja, um cimento com adição pozolânica, resistente a sulfatos e que atinge, aos 28 dias, a resistência à compressão da pasta de cimento > 32 MPa. Ao analisar os resultados apresentados na tabela 6 verificou-se que o cimento utilizado não atendeu a resistência característica de 32MPa aos 28 dias. CONCLUSÕES

Conclui-se que o uso da água de chuva para a confecção de concreto, é uma alternativa em potencial, necessitando apenas da realização de alguns estudos no âmbito das características microestruturais do concreto, o que não é o foco deste estudo. Mesmo na utilização do concreto sugere-se a realização de uma desinfecção simples, aplicando cloro. A possibilidade de aproveitamento de água de chuva em concretos vem ao encontro da construção auto-sustentável, principalmente em usinas de concreto e construções, que requerem grandes volumes de concreto, reduziria bem o consumo com água potável. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. ALVES, J. D. Manual de tecnologia do concreto. 3a Edição. Goiânia: Editora UFG, 1993. 194 p. 2. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Água destinada ao amassamento do

concreto para estruturas classe 1, em centrais nucleoelétricas – qualidade e controle. Rio de Janeiro, EB-2059. Junho de 1990.

3. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Ensaio de cimento portland. Rio de Janeiro, NBR 7215. Fevereiro 1982.

4. COMITE MERCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. Argamassa e concreto – água para amassamento e cura de argamassa e concreto de cimento portland. Primeira edição. NM 137:97. Abril de 1998.

5. DERRIEN, F.; GOUVELLO, B. Collecting and reusing rainwater in apartment buildings in France: Importance of in situ experients and their lessons. In: Water Supply and Drainage for Buildings – Proceedings of 29th International Symposium. Ankara, Turquia, 2003, 81 – 93 p.

6. MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 4a Edição. São Paulo: Pini, 1994. 581p.