Art utilização do entulho como agregado para o concreto

TEXTOS TÉCNICOS

........................................... A Utilização do entulho como agregado para o concretoZORDAN, Sérgio E.

Engo Civil, Mestre pela Unicamp. Doutorando EPUSP/ [email protected]

PAULON, Vladimir A.Consultor, Prof. Dr. Engenharia Civil da Unicamp - FEC. [email protected]

ResumoRealizou-se um estudo com o objetivo de analisar a reciclagem da parte mineral doentulho, utilizando-a como agregado na confecção do concreto. Com o objetivo demaximizar os recursos desse resíduo e empregar sobre ele o mínimo de energiapossível, nenhuma parte de sua composição mineral foi retirada. Isso foi possível,devido à metodologia utilizada de não definir previamente nenhuma aplicação para oconcreto produzido. Somente após os resultados é que se analisou aspossibilidades de uso do produto obtido. O resíduo utilizado, proveniente de umausina de reciclagem de entulho, foi estudado granulométrica e qualitativamente. Comesse material, produziu-se concreto em diferentes traços e relações água/ cimento,que foi ensaiado à compressão simples, à abrasão e à permeabilidade, em idadesdistintas. Os testes mostraram que, à medida que se diminuiu o consumo docimento, a resistência à compressão se aproximou do concreto de referência,enquanto que a resistência à abrasão mostrou-se sempre melhor quando se usouentulho como agregado. Os resultados do trabalho permitiram concluir que o entulhopode ser utilizado como agregado, na confecção de concreto não estruturaldestinados à infra-estrutura urbana.

1 Resíduo Utilizado

As amostras do resíduo de C&D utilizadas nesta pesquisa (Foto 1) foram coletadasna usina de reciclagem de entulho da cidade de Ribeirão Preto, SP. Realizou-se 4amostragens (A, B, C, D) em dias, semanas e meses distintos, de forma a obter-seuma representatividade aceitável do resíduo.

Foto 1 - Entulho processado pela usina de reciclagem de Ribeirão Preto

Apenas materiais como metal, vidro, papel e plástico (passíveis de uma segregaçãomanual e não minuciosa) foram separados na linha de produção da usina. As coletasforam realizadas seguindo-se as prescrições da NBR 10007/ 87 - "Amostragem de

Resíduos".

Opções:

FichasTécnicasInformaçõesgerais de algunsresíduos sobrecomposiçãoquímica,classificaçãoambiental,apresentação domaterial residual,produção,origem,localização,estatísticas ereciclagem.

TextosTécnicosTextos técnicosrelacionados àreciclagem paraconstrução civilapresentadospor diversospesquisadores

Dissertaçõese TesesDissertações etesesrelacionadas àreciclagem paraconstrução civilde diversasuniversidadesbrasileiras.

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A utilização do entulho como agregado para o concreto http://www.reciclagem.pcc.usp.br/a_utilizacao_entulho.htm

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1.1 Caracterização qualitativa do resíduo utilizadoEsta análise, que teve como objetivo determinar a natureza dos materiaisconstituintes do entulho, foi efetuada apenas no material retido na peneira 4,8 mm,pois a caracterização foi feita "a olho nu", o que impedia que os materiais menorespudessem ser identificados.

Utilizou-se a orientação da NBR 9941/ 87 - "Redução de Amostra de Campo de

Agregados para Ensaios de Laboratório", para se obter as parcelas analisadas. Oresultado da caracterização revelou uma predominância das argamassas (37,4%),seguida pelo concreto (21,1%) e pelos materiais cerâmicos não polidos (20,8%),conforme Figura 1.

Figura 1 - Porcentagem média dos constituintes do entulho

1.2 Caracterização granulométricaO resíduo estudado apresentou uma ótima distribuição granulométrica, o quefavorece o seu bom desempenho como agregado no concreto, uma vez que apresença de diferentes diâmetros, permite um melhor rearranjo entre sua partículas.Conforme mostra a Figura 2, todas as quatro amostras analisadas (A, B, C e D)mostraram uma distribuição muito semelhante.

Figura 2 - Curvas granulométricas das amostras estudadas (%acumulada)

Analisando o entulho em relação a quantidade de material miúdo e graúdo,verificou-se que em todas as amostras, mais ou menos 50% do resíduo (analisandoD50) passou pela peneira 4,8mm, significando que cada uma das amostras éconstituída por aproximadamente metade de material graúdo e metade de miúdo.


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Os módulos de finura encontrados para os agregados miúdos foram bastantesemelhantes: 2,55 (amostra A), 2,67 (amostra B), 2,57(amostra C) e 2.57 (amostraD).

2 Confecção do concretoO cimento utilizado na pesquisa foi o CP II E - 32, por tratar-se de um material defácil disponibilidade no mercado e, principalmente, por ser o cimento geralmenteutilizado na produção dos elementos construtivos não estruturais de infra-estruturaurbana.

Além do entulho utilizado no concreto objeto de análise desta pesquisa, usou-se

também areia grossa tradicional e brita no 1, para a confecção dos concretos dereferência, destinados à comparação dos resultados.

2.1 Granulometria do resíduo utilizadoO entulho utilizado foi separado de acordo com a dimensão de suas partículas emmaterial miúdo e material graúdo.

2.1.1 Resíduo miúdoNuma primeira fase da pesquisa utilizou-se duas faixas granulométricas distintas deentulho para se avaliar o comportamento da resistência à compressão do concreto,diante da grande quantidade de material fino (passante pela peneira 0,3 mm)presente no resíduo, aparentemente composto de grande quantidade de terra. Asfaixas utilizadas foram:

Faixa E1: material passante pela peneira 38 mm e retido pela peneira 0,15

mm;

Faixa E2: material passante pela peneira 38 mm e retido pela peneira 0,3

mm;

Já, na segunda fase do trabalho, adotou-se como agregado miúdo, toda a porçãode entulho passante pela peneira 4,8 mm (Foto 2), por duas razões:

os resultados da resistência à compressão obtidos na primeira fase de testespreliminares, não apresentaram diferenças significativas quando se utilizou afração de agregado menor que 0,3 mm;

a.

separar a fração de agregado menor que 0,15 mm, seria comercialmente

inviável.

b.

Foto 2 - Amostra da fração miúda do entulho utilizado


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2.1.2 Resíduo graúdoComo o objetivo era utilizar a maior quantidade possível do material produzido pelausina, decidiu-se adotar a peneira 38 mm como o limite superior para a dimensão doagregado graúdo, já que esta peneira excluía apenas cerca de 1,5% a 3% doentulho. Usar esse material comprometeria a dimensão dos corpos de prova e,comercialmente, tal dimensão de agregado tem utilidade restrita. A Foto 3apresenta o aspecto da fração graúda do entulho utilizado.

Foto 3 - Amostra da fração graúda do entulho utilizado

2.2 Traços utilizadosUtilizou-se os traços, em massa, de 1:3 ; 1:5 e 1:7, por se tratarem de traçosabrangentes em termos de dosagens comerciais

2.3 Relação água/ cimentoA relação água/ cimento utilizada em cada traço e para cada amostra, foi definidapor tentativas, de forma a se obter uma consistência preestabelecida. Para oconcreto confeccionado com o entulho, esta consistência foi definida durante oestudo de dosagem (fase inicial da pesquisa) e estipulada, em abatimento, de 3 ± 1cm. Este valor foi determinado visualmente, considerando-se como valores decontorno a melhor trabalhabilidade do concreto e o menor consumo de água.

Para o concreto feito com os agregados tradicionais, que foi utilizado comoelemento de referência, a consistência adotada foi de 5 ± 1 cm, obtida da mesmaforma que a do concreto com entulho. Os valores obtidos estão apresentados naTabela 1.

TABELA 1 - Resultados da consistência e da relação a/c

AmostraUtilizada

Traço

Utilizado 1Consistência 3

(cm)

A/C

1:3 3,5 0,51

A 1:5 2,5 0,71

1:7 2,6 0,95

1:3

3,8 0,55

B 1:5

2,8 0,79

1:7

2,4 1,09


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1:3

2,3 0,63

C 1:5

3,0 0,82

1:7

2,1 1,04

1:3

3,0 0,64

D 1:5

2,5 0,82

1:7

2,8 1,02

1:3

4,8 0,32

R 2 1:5

5,2 0,56

1:7

3,5 0,77

1 Cimento : entulho ou cimento : areia + brita2 Concreto de referência (agregados convencionais: areia e brita)3 Consistência medida em abatimento

Observou-se que os valores da relação a/c utilizados são bem maiores que oscomumente empregados na confecção do concreto de referência. Tal fato decorreda grande capacidade de absorção do entulho, principalmente pela fraçãoconstituída por materiais cerâmicos. No entanto, é importante ressaltar, quesomente parte da água representada pela relação a/c será disponível para asreações de hidratação do cimento, pelo menos nas primeiras idades, pois parte delaficará temporariamente retida nos poros do agregado.

Foto 4 - Aspecto do concreto produzido (traço 1:5)

3 Resultados obtidos3.1 Resistência à compressão simplesOs valores da resistência à compressão aos 28 dias são mostrados na Figura 3.Analisando inicialmente entre si, apenas os concretos onde se utilizou as amostrasde entulho como agregado, pode-se ver que à medida que o consumo de cimentoaumenta, também ficam maiores as diferenças das resistências obtidas entre asamostras.

Comparando-se os concretos com entulho e o de referência (R), nota-se o mesmo


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comportamento descrito acima, ou seja, quanto mais fraco o traço menor adiferença da resistência entre os concretos com entulho e o de referência,tornando-se praticamente insignificante, no traço 1:7.

FIGURA 3 - Resistência à compressão simples do concreto aos 28 dias.

A Tabela 2 mostra com bastante clareza este comportamento, com a porcentagematingida pela resistência de cada amostra, em relação àquela atingida pelo concretode referência.

TABELA 2 - Resistência à compressão do concreto aos 28 dias - Análisecomparativa

AMOSTRAS UTILIZADAS

TRAÇOS

A B C D Média R*

1:3

61% 47% 42% 47%

49%

100%

1:5

69% 61% 55% 62%

62%

100%

1:7

100% 93% 87% 90%

93%

100%

* Concreto de referência (areia e brita)

A Tabelas 3 mostra os resultados da resistência à compressão simples obtidos aos60 dias.

Novamente, verificou-se que nos traços mais pobres (menor consumo de cimento)os valores de resistência obtidos pelo concreto com entulho se aproximaram maisdos apresentados pelo concreto tradicional

TABELA 3 - Resistência à compressão aos 60 dias - Valores médios (MPa)

AMOSTRAS UTILIZADAS

TRAÇOS

A B C D R*

1:3

32,0 25,3 22,9 25,5 57,9

1:5

23,0 20,2 17,9 20,1 36,3


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1:7

17,1 16,2 14,0 15,8 17,6

* Concreto de referência (areia e brita)

Analisando a Tabela 3, observa-se que há, entre as amostras, uma relação bemsemelhante àquela apresentada aos 28 dias.

Verifica-se que o aumento de resistência do concreto com entulho dos 28 aos 60dias, foi mais significativo no traço 1:7 que nos traços mais fortes (1:3 e 1:5). Istopode ter ocorrido pelos seguintes fatos:

quanto mais forte o traço utilizado, mais rica será a pasta de cimento e aparte mais frágil do concreto, neste caso, é o agregado (ou a zona detransição pasta-agregado).

possivelmente, o cimento presente no entulho possui ainda uma boacapacidade cimentícia, colaborando desse modo, para o aumento daresistência do concreto quanto mais fraco for o traço utilizado;

a possível atividade pozolânica realizada pelos finos do entulho pode também

melhorar a resistência do concreto.

3.2 Resistência do concreto ao desgaste por abrasãoAs resistências dos concretos ao desgaste por abrasão obtidas nestes ensaios,demonstraram uma superioridade daqueles onde se utilizou o entulho comoagregado, conforme apresenta a Figura 2. O parâmetro utilizado para medir estaresistência é o desgaste sofrido pelo corpo de prova aos 1.000 metros de percurso.Ele ficou em média, 26,5% menor que o medido no concreto de referência.

FIGURA 4 - Valores observados no ensaio de desgaste à abrasão

Considerando a NBR 9457 - "Ladrilho Hidráulico", utilizada como parâmetro paraavaliar este ensaio em pisos de concreto, os concretos confeccionados com asdiferentes amostras de entulho, foram "aprovados" no ensaio de resistência aodesgaste por abrasão, já que segundo ela, o desgaste aos 1.000 m deve serinferior a 3 mm. Quanto a este quesito, o material já poderia, por exemplo, serutilizado em pisos de circulação de pessoas (como piso de hipermercados).

3.3 Determinação da permeabilidade do concretoNo ensaio de permeabilidade do concreto, os valores do coeficiente kT (que mede apermeabilidade do concreto ao ar) foram fornecidos por um aparelho denominado"Permeator". Tais valores estão apresentados na Tabela 4.

TABELA 4 - Valores dos coeficientes de permeabilidade kT obtidos (10-16 m2)


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AMOSTRAS

CORPOS DE-PROVA A B C D R

CP1 0,148 0,290 0,022 0,014 0,174

CP2 0,125 --- 0,067 0,243 0,066

Média 0,137 0,290 0,045 0,129 0,120

Nota-se que os valores da permeabilidade estão bastante semelhantes aos obtidospelo concreto de referência - R (areia e brita) - e que apenas a amostra B obteveum valor superior. Justamente esta amostra apresentou problemas num corpo deprova testado.

Para efeito de classificação da impermeabilidade do concreto, o método utiliza umaescala que vai de 0 (muito pobre) a 5 (excelente). Levando em consideração estaclassificação, as amostras produziram concretos com as seguintes qualidades desuperfícies:

AMOSTRAS A B C D R

Qualidade boa média muito boa boa boa

3.4 Curva de AbramsA partir dos valores da resistência à compressão dos concretos confeccionadoscom o entulho e das respectivas relações a/c utilizadas em cada traço, obteve-se acurva relacionando estes dois fatores, conhecida como Curva de Abrams (Figura 5).

É de grande importância que a Curva de Abrams tenha apresentado o mesmoformato das curvas obtidas com o concreto de referência, pois dessa forma, elapoderá ser utilizada para o estudo de dosagens também desse tipo de concretoconfeccionado com entulho.

FIGURA 5 - Curva de Abrams

4 ConclusõesOs resultados dos experimentos realizados permitiram concluir que:

1) A parte graúda do entulho utilizado como agregado revelou aspectos negativospara a resistência do concreto, devido à presença de materiais cerâmicos polidos,que induziram à ocorrência de superfícies de ruptura nas suas faces lisas (Foto 5),


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devido à insuficiente aderência entre essas faces e a pasta de cimento,enfraquecendo bastante a zona de transição;

Foto 5 - Superfície de ruptura causada pelos materiais cerâmicos "polidos".

2) O entulho usado como agregado apresentou uma absorção de água bemsuperior à do agregado tradicional, devido tanto à sua grande porosidadecomo a maior quantidade de finos existentes neste resíduo;

3) Possivelmente pelas suas arestas mais arredondadas e por uma certaquantidade de terra presente na parcela miúda, o entulho possibilitou umatrabalhabilidade superior à oferecida pelos agregados tradicionais (areia ebrita), para uma mesma relação a/c;

4) A resistência à compressão simples, aos 28 dias, obtida pelos concretoscom entulho reciclado, representou em média, 49%, 62% e 93% daresistência do concreto de referência, utilizando-se os traços 1:3, 1:5 e 1:7,respectivamente;

5) O aumento de resistência do concreto ocorrido dos 28 aos 60, foi maissignificativo no traço 1:7 que nos traços mais fortes (1:3 e 1:5). Além disso,nos traços mais pobres (menor consumo de cimento), os valores deresistência obtidos pelo concreto com entulho se aproximaram mais dosapresentados pelo concreto de referência (tanto aos 28, como aos 60 dias).Isto pode ser explicado pelo fortalecimento da pasta de cimento nos traçosmais fortes, o que contribui, neste caso, para que o agregado (ou a zona detransição) seja a parte mais frágil do concreto;

6) A resistência ao desgaste à abrasão apresentada pelo concreto objetodeste estudo, ficou em média 26,5% superior àquela obtida pelo concreto dereferência, que utilizou areia e brita como agregado;

7) Os resultados dos ensaios de compressão, abrasão e permeabilidade,realizados com o concreto confeccionado com entulho, permitem concluir queeste tipo de concreto atende perfeitamente (quanto aos quesitos avaliados)as exigências de fabricação de peças de concreto para a infra-estruturaurbana como elementos de drenagem, guias, sarjetas, ou outras aplicaçõesonde não se exijam resistências elevadas;

8) Foi de grande importância a obtenção da Curva de Abrams para oconcreto produzido a partir do entulho reciclado, uma vez que, ela pode ser


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de extrema utilidade para os estudos de dosagens desse concreto;

5 Referências bibliográficas

ZORDAN, S. E. A Utilização do Entulho como Agregado na Confecção doConcreto. Campinas: Departamento de Saneamento e Meio Ambiente daFaculdade de Engenharia Civil, Universidade Estadual de Campinas. Dissertação(Mestrado), 1997. 140p.

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PINTO, T. P. Utilização de resíduos de construção. Estudo do uso emargamassas. São Carlos: Departamento de Arquitetura e Planejamento da Escolade Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo. Dissertação(Mestrado), 1986. 148 p.

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YANNAS, S. F. Waste concrete as aggregate for new concrete. ACI Journal, v.74, n. 37, p. 373-376, 1977.

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