A utilização de agregados reciclados tem sido adotada como uma prática ambientalmente responsável para mitigar o impacto causado pela geração de resíduos da construção civil e da grande quantidade de recursos naturais utilizados para produzir agregados. O presente estudo se propõe a comparar as características de dois agregados graúdos reciclados de concreto com um agregado graúdo natural, visando o uso em concreto estrutural. O primeiro agregado reciclado foi produzido em laboratório, utilizando amostras de um ano de idade, de concreto. A segunda agregado reciclado foi produzido a partir de resíduos de demolição de uma estrutura de concreto do estádio de futebol, que foi construído em 1954 no estado do Rio de Janeiro, Brasil. Após o recolhimento, ambos os materiais foram esmagados e classificados por um tamanho máximo de 12,5 mm. Uma qualidade conhecida agregado natural originado a partir de uma rocha granitica foi utilizado como referência. Todos os agregados foram caracterizados por uma distribuição de tamanho de partículas, abrasão micro-Deval, absorção de água, a densidade e testes de compasidade. Depois disso, cinco misturas de concreto foram produzidas diferentes: uma de referência com 100% de granito, como agregado grosso, duas misturas de concreto com 50% de granito e de 50% de cada agregado reciclado, e duas misturas de betão, utilizando 20% de cinza de casca de arroz, em volume, de material de substituição de cimento, e usando os mesmos conteúdos RCA e granito, como as duas misturas prévias. A caracterização concreta foi realizada pela queda, resistência à compressão aos 7 e 14 dias testes.

1. INTRODUÇÃO

Hoje em dia, resíduos de construção e demolição (RCD) foram extensivamente utilizada como fonte para a produção de agregados em diferentes atividades de construção, tais como edifícios, estradas e pistas. Em alguns países, particularmente na Europa, agregados reciclados de RCD são usados como substitutos parciais de agregados britados naturais. De acordo com o Eurostat [1], CDW é um dos fluxos de resíduos mais pesados e mais volumosos gerados na União Europeia. Estima-se que cerca de 25-30% de todos os resíduos gerados na União Europeia consistem em CDW, como betão, tijolos e gesso, muitos dos quais podem ser reciclados. É importante notar que cerca de 850 milhões de toneladas de RCD foram gerados na UE por ano [2].

No Brasil, como em outros países, não há atualmente um controle público sobre a geração de RC. Em 2002, foi aprovada a resolução governamental CONAMA 307 [3], que define que os grandes geradores públicos e privados são obrigados a desenvolver e implementar um plano de gestão de resíduos. Assim, os geradores devem indicar reutilização, reciclagem ou outra disposição ambientalmente amigável para RC.

Agregados reciclados de concreto (ARC) pode ser definido como o concreto antigo que tenha sido adequadamente esmagado para produzir agregados. RCA pode ser ainda definida como o tipo mais valioso de RC, considerando que os principais problemas associados aos agregados CDW, tais como alta absorção de água e composição heterogênea, são minimizar consideravelmente neste tipo particular de CDW. Assim, a RCA foi usado em betões de alta resistência [4,5], betões auto-consolidação [6,7,8] e fibra de compósitos reforçados com [9]. RCA a partir de materiais de pista são tipicamente gerados e usados no mesmo local da construção, proporcionando diminuiu em ambos tempo e dinheiro [10]. No entanto, uma vez que é geralmente RCA recolhidos a partir de diferentes tipos de betão, as suas principais características tais como a resistência mecânica, a densidade, a absorção, forma e textura variaram significativamente. RCA são compostas de agregados naturais e aderiu argamassa e suas propriedades físicas dependem da qualidade e quantidade de argamassa aderiu [11].

Neste estudo, dois RCAs consideravelmente diferentes foram comparados com um agregado graúdo natural (granito), visando o uso como substituto parcial agregado graúdo em concreto estrutural. A primeira RCA foi produzido em laboratório, utilizando maximun espécimes de um ano de idade, de concreto. A segunda RCA foi produzido a partir de resíduos de demolição de uma estrutura de concreto do estádio de futebol, que foi construído em 1954 no estado do Rio de Janeiro, Brasil. Todos os agregados com o mesmo índice de distribuição de tamanho de partícula e forma foram caracterizados por absorção de água, a densidade, Micro-Deval abrasão, e testes de densidade de embalagem. Depois disso, cinco misturas de betão foram produzidas diferentes: uma de referência, com 100% de agregados naturais, duas misturas de betão com 50% de agregado natural e 50% de cada agregado reciclado, e duas misturas de betão, utilizando 20% de cinza de casca de arroz, em volume, como um material de substituição do cimento, e usando o mesmo granito e conteúdo RCA como os dois anteriores RCA-misturas. A caracterização concreto foi realizada por queda e resistência à compressão aos 7 e 14 dias testes.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Produção e caracterização de agregados

Três agregados grosseiros diferentes foram utilizados neste trabalho, dois dos quais eram RCA. Um granito comercial (rocha ígnea) foi inicialmente selecionados com base em sua alta qualidade como agregados de concreto. A Figura 1 mostra a distribuição do tamanho de partícula [12] do granito, que tinha o tamanho máximo de 12,5 mm, de módulo de finura de 6,1 e densidade de 2.668 kg.m-3. Dois materiais reciclados, um laboratório de concreto, e um concreto estrutural de idade foram utilizados no presente inquérito. A primeira RCA foi produzido usando uma Pulverisette 1 (Fritsch) britador de mandíbula de máximos laboratório amostras de um ano de idade, de concreto. Este agregado reciclado foi nomeado como RCA-Lab e tinha uma densidade de 2639 kg.m-3. Além disso, o segundo RCA (RCA-Velho) foi produzido a partir de um projeto de demolição de uma estrutura de concreto do estádio de futebol, que foi construído em 1954 no Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Neste caso, os fragmentos de betão (~ 20 kg) foram recolhidos em primeiro lugar triturados utilizando um martelo mão para pequenos tamanhos. Depois disso, os pedaços pequenos foram esmagados usando os mesmos procedimentos descritos para o início de RCA-Lab. A densidade da RCA de idade, foi 2615 kg.m-3. Peneiramento a seco de ambos Lab e velho reciclado agregados foi usada para separar em fracções que foram depois recombinados para produzir a mesma distribuição do tamanho de partícula da amostra de granito (Fig. 1).

Figura 1: A distribuição do tamanho das partículas dos agregados finos e grosseiros.

A absorção de água agregada foi obtida neste estudo com base em duas metodologias. O primeiro teste foi a absorção total de água de acordo com a norma ASTM C127-15 [13]. Neste caso, a absorção (Aw) foi determinada após embeber o agregado em água para uma duração prescrita usando a Equação 1. O segundo teste

foi realizado após absorção a secagem de 1,0 kg de amostra a 60 ° C durante 7 dias. Imediatamente depois disso, a amostra foi colocado num crivo imerso ligado a uma balança para gravar a massa submersa para se obter a absorção de água em intervalos de tempo diferentes. A massa da amostra foi medida durante 12 horas após a imersão. Em seguida, a variação de massa de absorção de água (Mw) foi determinada usando a Equação 2. Toda a massa variação (absorção) valores médios foram tomadas a partir de três amostras diferentes de um mesmo agregado.

Aw = 100. (mssd - MD) .MD-1 (1)

Considerando:

Mw: absorção de água em percentagem;

Mssd: massa da amostra de teste saturado-seco-superfície em ar;

MD: massa da amostra de ensaio seco em estufa no ar.

Mw = 100. (Mt - M0) .M0-1 (2)

Considerando:

Mw: variação de massa (absorção de água) em percentagem;

Mt massa aparente da amostra em água no tempo t;

Mi: massa aparente inicial da amostra de água.

O índice de forma agregada foi determinada pela norma NBR 7809-06 [14]. O índice de formato neste caso é definida como a razão média entre o comprimento e a espessura dos grãos agregados, ponderada pela quantidade de cada fracção de tamanho de grão que o compõem. As amostras com 200 grãos forno-secos foram selecionados para o teste do índice da forma.

Testes de abrasão Micro-Deval também foram realizados de acordo com ASTM D6928-10 [15] para determinar a resistência à abrasão de agregação na presença de água. Nestes casos, a 1,5 kg

amostra total (0,75 kg de 12,5-9,5 mm, 0,375 kg de 9,5-6,3 mm, e 0,375 kg de 6.3-4.75mm) foi colocado num moinho de aço frasco e rodado durante 2 horas com 2 L de água e 5 kg de moagem esferas de aço (diâmetro de 9,5 mm). Além dos agregados individuais, Micro-Deval testes foram realizados em granito-RCA-Lab e granito-RCA-velha se mistura com um 50% -50% na proporção de volume, o qual foi o mesmo utilizado na proporção das misturas de betão. A perda à abrasão é a massa de agregado que passa o crivo de 1,18 milímetros expressa como uma percentagem da massa da amostra original para cada agregado (ou mistura). Três réplicas foram realizados e o resultado foi expresso como um valor médio.

A densidade de embalagem de partícula dos agregados foi determinada pelo ensaio de compactação e vibração desenvolvidos por De Larrard [16]. Inicialmente, uma amostra de 7,5 kg seco foi colocado com folga num cilindro de aço (diâmetro de 160 mm e altura de 320 mm). Depois disso, um pistão de aço foi introduzido no cilindro, aplicando uma pressão de 10 kPa, na parte superior da amostra global. Em seguida, o cilindro foi fixado sobre uma mesa de vibração (68 Hz), e submetida a vibração

durante 3 minutos. A densidade de empacotamento foi calculada a partir da Equação 3. O teste foi realizado em amostras em duplicado.

Ф = 4MD. (Π.D.H.δ) -1 (3)

Considerando:

Ф: densidade de empacotamento experimental;

MD: massa da amostra;

D: diâmetro do cilindro de aço;

H: altura final de amostra;

δ: densidade da amostra.

2.2 materiais complementares

Tipo brasileiro de cimento Portland V (alta resistência inicial com 3100 kg.m-3 densidade), arroz comercial cinza de casca (D50 de 15,5 mm e densidade de 2.010 kg.m-3), agregado fino de areia de rio siliceous (distribuição granulométrica mostrou na Fig. 1; módulo de finura de 2,4; e desnity de 2660 kg.m-3), e de redução de água de alta gama baseado no policarboxilato mistura com teor de 33% de sólidos e densidade de 1.210 foram usadas kg.m-3 para o misturas de concreto.

2.3 Mix-design, produção e caracterização de concretos

Cinco misturas de betão foram preparados durante o estudo e as suas composições são fornecidos na Tabela 1. Inicialmente, uma mistura de referência MPa-35 (C-REF) foi concebido no âmbito do modelo de embalagem compressível [16] utilizando o código de computador Betonlab Pro2. Depois disso, dois concretos foram projetados com a RCA-Lab e RCA-velho na reposição de 50% do volume do granito usado no C-REF. Uma relação água cimento e igual de 0,59 foi utilizado nestes três misturas de betão. Outro grupo de concreto também foi projetado. Considerando os dois betões RCA, 20% da massa de cimento foi substituído por um volume equivalente da cinza da casca de arroz. A dosagem da água foi o mesmo do C-REF, o que resultou numa razão de materiais de cimento-água de 0,64. Testes laboratoriais anteriores indicaram que o efeito pozolânico de cinza de casca de arroz compensada pelo aumento na proporção de materiais de cimento-água, embora a resistência inicial à compressão foram smaler do que a força C-REF. Queda foi mantida constante a 80-100 mm, com dosagens de specifical superplasticezer para todos os betões.

Tabela 1: Composição dos betões em kg.m-3.

Material C-REF C-RCA-Lab

Todos os betões foram feitas num misturador planetário com a seguinte sequência de mistura: a agregados finos e grossos e 50% de água foram misturados durante 0,5 minutos; a mistura foi interrompida durante 5 min; os materiais de cimento, a água restante, o superplastificante e foram adicionados e misturados durante mais 3 minutos; a mistura foi interrompida durante 1 min para raspar o misturador; em seguida, a mistura foi concluído após mais 1 minuto. É importante notar que, se agregados são empregues em condições secas em um procedimento de mistura convencional, a trabalhabilidade do betão é muito reduzida. O tempo parou de 5,0 minutos foi realizada devido aos resultados de absorção de água.

Prova cilíndricos com 100 mm de diâmetro e 200 mm de altura foram preparados para os testes de resistência à compressão. Todos os espécimes foram fundidos em duas camadas e compactado usando uma tabela de vibração (1 minuto para cada camada). Além disso, as amostras foram deixadas a curar durante 24 h sob pano húmido, e depois desmoldada e endurecida em água de cal saturada em condições de laboratório até à idade dos testes. Após 7 e 14 dias de cura, quatro repetições de cada prova cilíndricos de concreto foram submetidos ao teste de força compressiva usando uma máquina servo-hidráulicos (Shimadzu UHI-500kNI) com taxa de deslocamento de 0,5 mm / min. Antes dos ensaios, as extremidades do cilindro foram preparados utilizando uma máquina de moagem

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Caracterização de agregados

Um resumo das propriedades dos agregados é apresentado na Tabela 2 , em que os resultados confirmaram que as amostras que RCA teve absorções mais elevadas de água e densidades mais baixas do que a amostra de granito . Neste caso , a densidade e absorção de água foram fortemente afectada pela argamassa aderido sobre as partículas de agregado . Ambos os RCA apresentada absorção de água [ 13 ] Os valores dentro do intervalo típico de 3% a 10 % [ 5,11,17 ] . O granito apresentou apenas 0,9% de absorção de água , indicando o bom desempenho deste material como agregado .

Tabela 2 : Propriedades de agregados

A variação de massa devido à absorção de água como uma função da raiz quadrada do tempo para ambos RCA é fornecida na Figura 2. Pode -se observar que os valores de absorção de ambos os RCA aumentou com o tempo e elas foram mais pronunciados nos primeiros 5 minutos de imersão . Esta informação foi muito relevante para a definição do processo de mistura anteriormente descrito . Depois de um rápido aumento na absorção de água devido à conclusão de poros maiores no agregado , houve uma diminuição marcada na taxa de absorção no com formação de uma placa

típica . Depois de 12 horas de teste , a RCA -Lab tinha 4,8% de absorção , enquanto que o RCA - Velha exibiram 3,8% . Estes resultados confirmam os valores de absorção de água a partir da ASTM C127-15 [ 13 ] ( Tabela 2 ) e a necessidade de manter o agregado reciclado por longos períodos , até a equalização de massa durante o ensaio de absorção , como também relatado por Tegguer [ 18 ] .

A Tabela 2 também mostra os índices de forma agregada para todos estudados. Note-se que não houve diferenças significativas entre os valores de índice de forma, indicando a predominância de partículas cúbicas angulares. O mesmo mecanismo de esmagamento e operações de processamento foram usadas para ambos os RCA, que reproduziram em laboratório nas condições semelhantes observadas na planta produtora agregado. Deve notar-se que as partículas agregadas que são angulares requerem mais de cimento para manter a mesma relação água-cimento.

Os resultados médios de densidade de embalagem são fornecidos na Tabela 2. O agregado natural resultou numa densidade de empacotamento experimental de 0,5476, enquanto que as amostras de RCA-Lab e RCA-velhos resultou em 0,4419 e 0,4930, respectivamente. Embora o protocolo de densidade de empacotamento [16] estabelece que a densidade de empacotamento é regulada pela distribuição do tamanho das partículas e forma das partículas, os agregados estudados com granulometrias semelhantes e índices forma apresentada diferentes valores de densidade de embalagem. Isso pode ser explicado pelas diferenças na textura da superfície e possível quebra de partículas reciclado durante o ensaio de compactação e vibração.

Figura 3 mostra a comparação entre os resultados da perda à abrasão Micro-Deval para todos os agregados e misturas de agregados, o que revelou diferenças significativas para os agregados distintas. A caracterização abrasão é muito importante devido a agregados reciclados deve ser duro e resistente à abrasão para evitar esmagamento e degradação durante as diferentes fases de produção de concreto. Os resultados indicaram que o granito, RCA-Lab e RCA-Old experimentado perdas médias de 13%, 27% e 20%, respectivamente. Como esperado, o granito utilizado apresentou a menor perda de abrasão seguido pelos RCA. Na verdade, estudos iniciais [19,20] indicou boas atuações do mesmo granito utilizado neste trabalho em diferentes concretos. Resultados semelhantes de Micro-Deval perda abrasão para granitos distintas foram destacados por Cooley Jr. et al. [21]. Butler et al. [22] relataram perdas de abrasão semelhantes para RCAs.

Considerando-se a perda de abrasão máxima (17%) indicado por Rogers [23] para definir um agregado como satisfatório para betão estrutural, apenas o agregado natural seria aceite. No entanto, os testes de abrasão foram apenas realizadas com a adição de 100% em cada agregado, que não está de acordo com a sua utilização no betão. Para avaliar os efeitos do teor em misturas RCA sobre a perda à abrasão, novos testes foram realizados considerando cada teor acumulado na composição de betão (Tabela 1). Fig.3 mostra as perdas de ambos abrasão granito-RCA-Lab e misturas de granito-RCA-velhos. Assim, as misturas ambos apresentaram valores mais baixos do que a cada agregado particular, com 19% de granito-RCA-Lab e 17% granito-RCA-Velha. Mistura granito-RCA-Velha teve perda abrasão inferior tanto ao agregado RCA-Velha e da perda máxima indicada por Rogers [23] para os agregados de concreto estrutural. Por outro lado, a amostra de granito-RCA-Lab exibiu perda ligeiramente superiores do que o limite de 17%. É interessante observar que ponderou valores médios considerando cada conteúdo agregado na composição de concreto foram também calculados. Neste caso, as diferenças entre os valores teóricos e testadas foram inferiores a 5%.

Pela observação das partículas grosseiras 1,18 milímetros de amostras RCA após os testes de micro-Deval, foi possível ver que a causa principal da degradação foi pensado para ser a remoção de argamassa de cimento e idade da partícula. Esta degradação é um indicativo de um aumento em finos que possam afectar a cada um dos dois RCA diferente

3.2 Aplicação em concreto

No estado fresco, trabalhabilidade concreto não foi influenciada pelas amostras RCA já que todos os valores de abatimento conheceu o intervalo especificado exigido (80-100 mm). Este comportamento deve-se o procedimento de mistura adoptado para evitar a absorção de água durante a intensa primeiros 5 min de contacto agregada-água. Além disso, todos os betões produzidos com as duas dosagens RCA tinha superplastificantes mais elevadas do que o conteúdo dos C-Ref, como pode ser visto na Tabela 1. Estes aumentos no teor de superplastificante foram mais pronunciadas nas misturas que contêm cinza de casca de arroz, devido à superfície específica elevada área da pozolana [24].

Média de 7 e 14 dias de compressão resultados do teste de força para todas as misturas de concreto, juntamente com o desvio-padrão são apresentados na Fig. 4. Aos 7 dias, a substituição parcial do granito pela RCA-Lab conduziu a uma ligeira redução (aproximadamente 12%) na resistência à compressão do betão. O Por outro lado, a mistura de RCA-velho e concreto granito experimentado resistência à compressão que não foi significativamente (análise de variância com nível de significância de 0,05) diferente da força-C Ref. Resultados semelhantes foram relatados previamente [5,11,17].

A mesma tendência foi observada após 14 dias de cura. Neste caso, a resistência à compressão de C-RCA-Lab foi cerca de 13% menor em comparação com o C-C e Ref-RCA-velho. O comportamento distinto dos concretos com os RCAs estudados pode ser atribuído à natureza diferente das fontes que contribuíram para gerar RCAs com propriedades diferentes. Assim, verifica-se que o melhor RCA (RCA-Velha) experimentaram os melhores resultados em ambos os caracterizações individuais e concretos, apesar de os mesmos processos de produção utilizados para ambos os RCA.

Figo. 4 também deixa claro que o melhor desempenho da RCA-velho em relação ao RCA-Lab considerando os resultados de resistência à compressão do concreto segundo grupo (com cinza da casca de arroz como pozolana). Tal como esperado, em geral, não houve uma diminuição na resistência à compressão devido à redução do teor de materiais de cimento e, por conseguinte, um aumento da proporção de cimento-água. Portanto, ambos C-RCA-Lab-RHA e C-RCA-Fora de RHA concretos mostraram diminuições na resistência à compressão de cerca de 20% e 15%, respectivamente, depois de ambos os 7 e os 14 dias de cura em comparação com o C-Ref. Espera-se, no entanto, que por muito tempo idade dos betões os valores de resistência à compressão são consideravelmente influenciado pelas reacções pozolânicas da cinza da casca de arroz.

Observações visuais das superfícies de fratura dos corpos de prova cilíndricos de 14 dias após a falha revelou que as fraturas ocorreram tanto ao redor e através dos agregados graúdos, apesar de a fonte. Esse comportamento indica que o vínculo de partículas argamassa não foi o único mecanismo de fratura na ruptura à compressão. Houve também uma influência da força agregado grosso.

Figura 4: Média de 7 e 14 dias de compressão resultados de resistência para todos os concretos.

4. CONCLUSÕES

Com base na pesquisa e os resultados apresentados neste trabalho, as seguintes conclusões são alcançados:

* Densidade, gradação e forma das partículas demonstraram que as RCA apresentou características adequadas para aplicações em concreto.

* Embora os RCAs teve Micro-Deval superior ao limite usual confirmados para uso em concretos estruturais, misturando RCAs com o agregado natural resultou na perda de abrasão intermédia. Mistura granito-RCA-velho (50% -50% em volume), tinha um valor de perda de abrasão na gama dos agregados de betão estruturais.

* No estado fresco, trabalhabilidade concreto não foi influenciada pelas amostras RCA devido a ajustes no processo de mistura (com XXX dos agregados na mistura de partida) e aumento da dose superplasticizer.

* Ambos os concretos RCAS apresentaram valores adequados de resistência à compressão até 14 dias de cura, especialmente a mistura com RCA-Velha, que apresentou resistência semelhante em comparação com a referência. Estes resultados confirmam a eficácia da RCA para ser utilizado na produção de betão estrutural.