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22e 23 de setembro de 2015

CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS RECICLADOS DE CONSTRUÇÃO CIVIL

Gabriella Stávale Figueiredo Faculdade de Engenharia Civil

CEATEC gabriella.sf@puccamp.edu.br

Lia Lorena Pimentel Tecnologia do Ambiente Construido

CEATEC lialp@puc-campinas.edu.br

Resumo: Pode-se dizer que o setor da construção civil é responsável por forte impacto ambiental, seja por conta da explotação de recursos naturais ou pela geração de grande quantidade de resíduos sólidos. Com a necessidade de uma solução para o trata-mento e destinação destes resíduos juntamente com o fato de a não geração de RCD ser inviável, a reci-clagem deste material tornou-se essencial. Contudo, ainda não existe um consenso quanto ao comporta-mento e desempenho de agregados de RCD recicla-do. Como sua composição, propriedades e caracte-rísticas são variáveis, é necessário conhece-las para o correto uso deste material. Deste modo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a composição e variabilida-de das características de agregados reciclados pro-venientes de material classe A produzidos em dife-rentes unidades recicladoras da região, por meio de ensaios especificados por Normas Técnicas. Os resultados apresentam as características dos agre-gados reciclados e apontam relações entre tais ca-racterísticas e o processo produtivo.

Palavras-chave: resíduo, caracterização, recicla-gem.

Área do Conhecimento: Engenharias I – Materiais e componentes de construção – CNPq.

1. INTRODUÇÃO

Segundo dados do Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), o setor da construção civil tem tido um crescimento significativo nos últimos anos [1]. Porém, este crescimento traz consigo alguns problemas. Pode-se dizer que a construção civil é responsável por forte impacto ambiental, seja por conta da explotação de recursos naturais ou pela geração de grande quantidade de resíduos.

Deste modo, no Brasil, o Ministério das Cidades instituiu que todos os municípios deveriam elaborar e adotar planos de gerenciamento dos resíduos sólidos indicando as responsabilidades e orientando à forma de coleta, beneficiamento e destinação dos mesmos. Foi, então, sancionada em 2 de agosto de 2010 a lei n°12.305 [2] que instituiu a Política Nacional de Re-síduos Sólidos, a qual dispõe sobre objetivos, princí-

pios, instrumentos, sobre as diretrizes relativas à gestão integrada e ao gerenciamento de resíduos sólidos, incluindo os perigosos.

O primeiro passo em direção ao gerenciamento de resíduos sólidos a nível nacional, foi pela instituição da Resolução n° 307 do CONAMA [3] (Conselho Nacional do Meio Ambiente) de 2002 que estabele-ceu uma forma de classificação dos resíduos de construção e demolição, e atribuiu responsabilidade aos geradores por destiná-los corretamente. Posteri-ormente foram elaboradas normas técnicas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) que especificam a utilização de agregados reciclados de RCD.

A classificação dos resíduos de construção é feita em quatro classes. Classe A, resíduos contendo concreto, argamassa, cerâmica e solo. Classe B, resíduos de materiais que podem ser aproveitados em outras cadeias de produção, como por exemplo, aço, madeira papel e vidro. Classe C para resíduos para os quais não existe tecnologia de reciclagem e Classe D para materiais perigosos como tintas, im-permeabilizantes, etc.

Contudo, de acordo com COSTA e ALMEIDA [4], apesar de todas as leis, resoluções e normas regu-lamentadas, poucas prefeituras possuíam, até então, planos de gerenciamento desses resíduos, que de-veriam ser separados e tratados para poderem retor-nar à cadeia produtiva.

Apesar dos estudos comprovarem a viabilidade do uso do RCD como agregados reciclados, a grande variabilidade de suas características dificulta seu uso. Para a correta utilização do RCD, é necessário conhecer e analisar suas propriedades físicas e quí-micas, além das características estruturais, granulo-métricas e geométricas, pois a presença de impure-zas, somada à variabilidade da composição podem prejudicar o desempenho e a viabilização do seu uso na produção de materiais e componentes para a construção civil.

Segundo MARTÍN-MORALES et al [5], as caracterís-ticas dos agregados reciclados dependem do pro-

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cesso de produção na planta da unidade recicladora e existem diferenças significativas nas características de agregados produzidos em diferentes plantas. Porém, a mistura do material cinza com o material cerâmico provenientes de construção e demolição, durante a reciclagem, não interfere nas propriedades mecânicas do conjunto RCD reciclado, uma vez que estes produtos apresentam qualidades semelhantes quanto a propriedades físicas [6].

No Brasil, ÂNGULO [7] desenvolveu uma pesquisa com objetivo de estudar a aplicação da técnica de análise de imagem para a avaliação da composição dos agregados graúdos de RCD reciclados, quantifi-cando a variabilidade da composição e característi-cas físicas desses agregados. Ele observou que este método se mostrou eficiente, embora não esteja adequado às necessidades de canteiro e de análise.

Devido ao baixo consumo de agregados de Resí-duos de Construção e Demolição (RCD) reciclados causado por sua variabilidade natural e à falta de controle de sua qualidade, DAMINELI e JOHN [8], propuseram um método rápido e preciso para contro-le de qualidade e triagem de agregados reciclados em usinas de reciclagem baseado na verificação da capacidade de absorção de água e na determinação da sua massa específica. Segundo ULSEN [6], a qualidade dos agregados reciclados pode ser avalia-da se acordo com os valores de massa específica aparente e absorção de água.

Tendo-se em vista a grande variabilidade que o a-gregado de RCD reciclado apresenta, este trabalho tem por objetivo avaliar as características dos agre-gados reciclados e descrever seu processo de pro-dução. Para isto foram coletadas amostras de agre-gado graúdo e miúdo em cinco usinas de reciclagem de resíduos. As características avaliadas foram diâ-metro máximo e módulo de finura, teor de finos, composição, massa unitária, massa específica e capacidade de absorção de água conforme normas de ensaio indicadas pela NBR 15116:2004 [9]. Os resultados foram comparados, bem como o processo de produção das diferentes unidades recicladoras.

2. METODOLOGIA

Foram contatadas cinco usinas recicladoras em dife-rentes cidades. Em cada uma delas foram coletados dados sobre a metodologia de triagem e de produção dos agregados reciclados. Na sequência coletou-se uma amostra de agregado miúdo (Фmax<4,8mm) e de agregado graúdo, o equivalente à brita 1 (Фmax 9,5/25mm) em todas as usinas e nas usinas 1, 2 e 4 foi coletado também amostra de brita 0 (Фmax 4,8/12,5mm).

Tabela 1. Propriedades avaliadas e respectivas normas de ensaio

Propriedades Agregado

miúdo

Agregado

graúdo

Composição granu-

lométrica

NBR NM 248

[10]

NBR NM 248

[10]

Teor de finos (materi-

al passante na penei-

ra 75µm)

ABNT NBR

NM 46 [11]

ABNT NBR NM

46 [11]

Capacidade de ab-

sorção de água -

ABNT NBR NM

53 [12]

Massa específica - ABNT NBR NM

53 [12]

Massa unitária ABNT NBR

NM 45 [13]

ABNT NBR NM

45 [13]

Composição do agre-

gado graúdo -

Anexo A da

NBR 15116 [9]

A NBR 15116:2004 [9], especifica os limites a serem respeitados para o agregado reciclado, assim como o potencial de uso desses agregados reciclados. O uso do agregado de RCD é apenas permitido em concreto sem função estrutural e para pavimentação viária. Deste modo, as amostras de agregado de RCD reciclado coletadas nas unidades recicladoras da região foram analisadas de acordo com alguns dos requisitos especificados por esta Norma para emprego de resíduos sólidos reciclados da constru-ção civil. A análise do material coletado abrangeu as propriedades especificadas na tabela 1, nela são indicadas as metodologias de ensaio utilizadas para cada determinação.

Após as análises dos agregados buscou-se traçar uma correlação entre o sistema de produção e a qualidade do agregado.

3. RESULTADOS

3.1. Processo de produção

Pode-se observar que o processo de produção de todas as Usinas contatadas apresentam-se de forma similar. Em todos eles são constatados o recebimen-to do entulho na portaria e sua verificação via o do-cumento de Controle de Transporte de Resíduos – CTR. A cobrança do material recebido é feita por massa em algumas Usinas, enquanto em outras que não possuem balança, esta cobrança é feita por volume. Em seguida o material segue para a Área de Transbordo e Triagem (ATT) onde a triagem, em todas as Usinas, é feita manualmente, variando o número de funcionários trabalhando nesta etapa.

O material triado e classificado como material inerte segue, então, para o britador. Nesta etapa do pro-

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cesso de produção do RCD reciclado, nota-se dife-rença dentre as Usinas visitadas. Enquanto algumas utilizam o britador de mandíbula como britador prin-cipal, a Usina 2 utiliza o britador de martelo, tendo também a Usina 3que utiliza dois britadores, primário e secundário, sendo estes de mandíbula e martelo, respectivamente.

Após a britagem, nota-se que, na maioria das Usi-nas, o material passa pelas peneiras classificatórias em mesa vibratória e é destinado ao monte de sua granulometria, armazenado a céu aberto. Contudo, na Usina 2 nota-se o uso de processos complemen-tares, sendo estes um sistema de imã e um sistema anti pó, ambos destinados a eliminar impurezas que não foram retiradas do material durante o processo de triagem manual. Além disso, na Usina 3, nota-se separação da fração de solos do material inerte que segue para britagem.

Tabela 2. Processo de produção das Usinas de Reci-clagem de RCD

Usina 1 2 3 4 5

Controle Quanti/tivo

Massa Volume Massa Volu-me

Massa

Triagem Manual Manual Manual Ma-nual

Manual

Britador Mandí-bula

Martelo Mandí-

bula e martelo

Man-díbula

Mandí-bula

Sistemas Comple-mentares

Não possui

Siste-ma anti

pó e imã

Separa-ção do

solo do material inerte

Não possui

Não possui

Armaze-namento

Céu aberto

Céu aberto

Céu aberto

Céu aberto

Céu aberto

3.2. Características dos agregados

As amostras de agregado de RCD reciclado coleta-das preparadas de acordo com os métodos especifi-cados pela ABNT NBR NM 26 [14] e ABNT NBR NM 27 [15] foram analisadas segundo ensaios especifi-cados pela ABNT NBR 15116 [9]

e pela norma para

agregados naturais ABNT NBR 7211 [16]. Os ensai-os foram executados com três repetições sendo o resultado final, a média aritmética dos resultados obtidos em cada repetição. Por fim, todos os resulta-dos foram comparados com os limites estabelecidos pelas NBR 15116 [9] e NBR7211 [16]

. A areia e a

brita 1 foram coletadas nas cinco unidades reciclado-ras, contudo, apenas as unidades recicladoras 1, 2 e 4 produzem o brita 0.

A granulometria dos agregados graúdo e miúdo fo-ram determinadas de acordo com a ABNT NBR NM

248 [10], utilizando peneiras da série normal e inter-mediária atendendo às exigêngias da norma ABNT NBR NM-ISO3310-1 [17] com auxílio de agitador mecânico.

O material retido em cada peneira foi pesado e então calculada a porcentagem retida acumulada em cada malha. Os resultados para os agregados miúdos são apresentados em forma de curva granulométrica na Figura 5.

Figura 5. Curvas granulométricas das amostras de agre-

gado miúdo

A granulometria da areia demonstrou-se similar na maioria das usinas, tendo o material proveniente da usina 4 apresentado Modulo de Finura (MF) de 2,59 sendo classificado como areia na zona ótima de utilização (areia média). O MF da areia fornecida pela usina 1 apresentou valor de 3,12; o MF da areia da usina 2 apresentou valor de 3,05, enquanto o MF da areia procedente da usina 3 apresentou-se com valor de 3,1 e a da usina 5 apresentou valor de 3,04, todos classificados como agregado miúdo na zona utilizável superior, ou seja, areia grossa. Todas as amostras de areia se enquadram dentro do limite utilizável inferior e superior, sendo, então, classifica-das como aptas para serem utilizadas na produção de concreto.

Já a granulometria do brita 0 mostrou-se variada de acordo com a procedência. Os diâmetros máximos encontrados foram de 12,5mm na usina 1 e 4 e 9,5mm para usina 2. Assim, todas as amostras foram classificadas como brita 0 segundo os limites de distribuição granulométrica do agregado graúdo dis-postos pela ABNT NBR 7211 [16].

Por fim, a granulometria da brita 1 apresentou cons-tância de resultados para todas as unidades recicla-doras. Os diâmetros máximos foram 19mm para a brita 1 das usinas 1 e 2 e 25mm para o material das usinas 3, 4 e 5. Deste modo, todas são classificadas como brita 1 segundo os limites de distribuição gra-nulométrica do agregado graúdo dispostos pela ABNT NBR 7211 [16]. As curvas granulométricas são apresentadas na figura 7.

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Figura 6. Curvas granulométricas das amostras de agre-gado graúdo – brita 0

Figura 7. Curvas granulométricas das amostras de agre-gado graúdo - brita 1

O ensaio de Massa Unitária foi realizado conforme especificado pela ABNT NBR NM 45 [13], método C. Para o ensaio de todas as granulometrias foram utilizados recipientes cilíndricos, devidamente cali-brados e em dimensões de acordo com o especifica-do na Norma. Os resultados foram apresentados na tabela 2 e mostraram-se similares dentro de uma mesma faixa granulométrica.

Tabela 3. Massa Unitária

USINA 1 2 3 4 5

MЦBRITA1(kg/m³) 1186 1203 1180 1230 1158

MЦBRITA0(kg/m³) 1220 1163 - 1186 -

MЦAREIA(kg/m³) 1260 1307 1180 1183 1157

O teor de finos das amostras analisadas foi determi-nado de acordo com a ABNT NBR NM 46 [11], pelo procedimento A – lavagem com água, com amostras em quantidades definidas pela Tabela 1 da Norma. Os resultados são apresentados na Tabela 3. Pode-se notar um alto teor de finos na composição da areia de todas as usinas analisadas, ultrapassando o limite estabelecido pela ABNT NBR 15116 [9], a qual delimita o teor de finos menor ou igual a 15% para agregado miúdo. Já o teor de finos do brita 0 apre-sentou constância dentre todas as usinas de proce-dência do material e mantiveram-se dentro do limite de teor menor ou igual a 10% para agregado graúdo

estabelecido pela ABNT NBR 15116 [9]. A brita 1 apresentou uma variação entre os resultados de cada usina de procedência, mas todos dentro do limite estabelecido pela Norma para agregado graú-do.

Tabela 4. Teor de Finos

USINA 1 2 3 4 5

%finosBRITA1 (%) 0,9 2,3 0,5 4,9 3,5

%finosBRITA 0 (%) 2,4 2,1 - 2,0 -

%finosAREIA (%) 53,5 48,3 52,7 30,0 47,4

O ensaio de massa específica, apesar de não espe-cificado na ABNT NBR 15116 [9] a qual estabelece requisitos para o agregado reciclado de construção civil, foi decidida por ser feita uma vez que tal carac-terística tem grande influência no comportamento do concreto produzido com este material. O ensaio foi realizado apenas com os agregados graúdos coleta-dos (brita 0 e brita 1) e de acordo com a ABNT NBR NM 53 [12]. Os resultados são apresentados na Ta-bela 4 com aproximação de 0,01g/cm³. Na mesma tabela são apresentados os resultados do ensaio para determinação da capacidade de absorção de água que foi determinada, também, apenas para os agregados graúdos.

A massa específica tanto das amostras de brita 0, como das amostras de brita 1 analisadas apresenta-ram valores muito similares dentro do seu grupo granulométrico.

No ensaio de Capacidade de Absorção de Água, tanto os resultados das amostras de brita 1, quanto do brita 0, apresentaram variação quando compara-dos à sua procedência. As amostras das Usinas 1, 2, 3 e 4 de brita 1 apresentaram valores de absorção dentro do limite determinado pela Norma de porcen-tagem menor ou igual a 7% para agregados graúdos, enquanto o resultado da Usina 5 apresentou-se su-perior ao limite. Já a amostra das Usinas 2 de brita 0 apresentou resultado dentro do limite estabelecido, enquanto os resultados das Usina 2 e 4 apresenta-ram-se cima do limite.

Tabela 5. Massa Específica e Absorção de Água

USINA 1 2 3 4 5

𝛾BRITA1 g/cm³ 2,68 2,57 2,53 2,70 2,67

𝛾BRITA 0 g/cm³ 2,78 2,72 - 2,67 -

A% AbBRITA1 6,0 3,4 6,0 6,9 8,6

A% AbBRITA 0 7,4 5,1 - 14,8 -

A composição por análise visual foi determinada como especificado no Anexo A da ABNT NBR 15116 [9], apenas com as amostras de brita 1 devidamente

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preparadas para a execução do ensaio como requisi-tado na norma. Cada amostra foi analisada visual-mente e separada em quatro grupos, sendo estes, material cimentício (fragmentos que apresentam pasta de cimento endurecida em mais de 50% do volume), material rochoso (fragmentos constituídos por rocha em mais de 50% do volume), material ce-râmico (fragmentos de cerâmica branca ou vermelha em mais de 50% do volume) e material não mineral (fragmentos de natureza orgânica). Na porcentagem de material não mineral pode-se notar, em todas as amostras analisadas a presença significativa de fre-sado asfáltico. Os resultados foram apresentados em tabela com aproximação de 0,1%.

Tabela 6. Composição por análise visual

USINA 1 2 3 4 5

% mat. cimentício 73,4 88,7 79,2 91,7 90,6

% mat. rochoso 12,4 10,3 13,9 5,9 7,5

% mat. cerâmico 2,6 0,6 2,8 2,1 1,8

% mat. não mineral 11,6 0,4 4,1 0,3 0,1

Tipo composição ARM ARC ARC ARC ARC

Todas as amostras apresentaram composição de materiais cimentícios, rochosos e cerâmicos simila-res, tendo as Usinas 1 e 3 apresentado um teor mai-or de material não mineral em sua composição. Ape-sar destas pequenas variações, todas as amostras foram classificadas como ARC, com teor de fragmen-tos à base de cimento e rocha igual ou acima de 90%, exceto a amostra da Usina 1 que foi classifica-da como ARM, com teor de fragmentos à base de cimento e rocha inferior a 90%. Os resultados são apresentados na Tabela 5.

4. CONCLUSÃO

A interpretação dos resultados foi baseada na com-paração das características das diferentes amostras em função do seu respectivo processo de produção.

Pode-se notar que os processos de produção das cinco unidades recicladoras são similares. No entan-to as Usinas 3 e 5 apresentam um processo de tria-gem mais detalhado que as usinas 1, 2 e 4. Observa-se que a Usina 1 foi a que apresentou um maior teor de materiais não minerais na composição do agre-gado graúdo (11,6%), além de material cerâmico. A Usina 3 apresentou o segundo maior índice de teor de materiais não minerais na composição do agre-gado graúdo (4,1%), porém o material encontrado era especificamente de fresado asfáltico.

Quanto ao processo de britagem, as usinas 1, 3, 4 e 5 utilizam britadores de mandíbula enquanto usina 2 usa britador martelo. Apenas a Usina 3 apresenta um

britador secundário no processo de produção. A usina 2 é a única que após o processo de britagem tem sobre a esteira transportadora um imã para reti-rada de eventuais materiais metálicos que não te-nham sido retirados na triagem manual.

Observou-se que a Usina 3 foi a que apresentou agregado graúdo com menor teor de finos, resultante muito provavelmente do processo de triagem se iniciar após a separação da fração de solo contida nas caçambas.

Apesar da similaridade nos resultados, alguns deles apresentaram-se acima dos limites estabelecidos pela ABNT NBR 15116 [9]. A capacidade de absor-ção de água do agregado reciclado, por conta de sua composição por alvenarias e argamassas, afeta dire-tamente a porosidade do concreto executado com este material [18]. Um concreto executado com a-gregado com alta absorção apresentará pequena vida útil. Portanto, a brita 1 produzida pela Usina 5, assim como o brita 0 produzido pelas Usinas 2 e 4 não seriam materiais recomendados para produção de concreto.

Ainda, o limite de teor de finos no agregado miúdo reciclado foi ultrapassado por todas as amostras das Usinas analisadas. O alto teor de finos presente na composição do agregado influencia diretamente o concreto em estado fresco, prejudicando a sua plas-ticidade [19]. Além disso, elevam-se os índices de vazios do concreto em estado seco, causando maior porosidade e diminuição da vida útil do concreto [20]. Deste modo, as areias produzidas em todas as Usi-nas não seriam recomendadas na execução de con-creto sem função estrutural.

As curvas granulométricas das areias das Usinas 1, 2 e 4 apresentaram descontinuidade, o que indica mal graduação. Já as curvas granulométricas das Usinas 3 e 5 apresentaram suavidade, indicando boa graduação. Deste modo, as areias das Usinas 3 e 5 seriam as mais recomendadas em termos de distri-buição granulométrica, uma vez que um solo bem graduado indica menor permeabilidade e menor compacidade. Contudo, o teor de finos destes mate-riais, os desclassificariam como um bom material na execução de concreto sem função estrutural.

As curvas granulométricas tanto da brita 1, como do brita 0, de todas as Usinas analisadas apresentam curva suave, indicando boa graduação do material. Deste modo, a brita 1 de todas a Usinas, exceto da Usina 5, apresentam boas características para uso em concreto sem função estrutural. Contudo, a brita 1 da Usina 5, por apresentar alta absorção de água, teria seu uso em concreto limitado. Por fim, o brita 0

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da Usina 1 apresentou boas características para uso em concreto, enquanto este material proveniente das Usinas 2 e 4, por apresentarem alta absorção de água, também teriam seu uso em concreto limitado.

Os valores de massa unitária e massa específica são utilizados na determinação do traço do concreto a ser executado. Deste modo, os resultados obtidos nestes ensaios seriam apenas utilizados para este fim, não tendo que obedecer nenhum limite estabe-lecido por norma.

REFERÊNCIAS

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[2] BRASIL. Lei nº 12.305, de 2 de agosto de 2010. Insti-tui a Política Nacional de Resíduos Sólidos. Brasília, 2010. Disponível em: <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2010/lei/l12305.htm> Acesso em: 26/04/ 2015.

[3] BRASIL, Ministério do Meio Ambiente,Conselho Na-cional do Meio Ambiente-CONAMA. Resolução n° 307 , de 05 de julho de 2002. Estabelece diretrizes, crité-rios, procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. Brasilia-DF. Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=307> Acesso em: 26 de abril de 2015

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[7] Ângulo, C. A. Caracterização de agregados de resí-duos de construção e demolição reciclados e a influ-ências de suas características no comportamento de concreto. 2005. Tese – Escola Politécnica, Universi-dade de São Paulo, São Paulo – SP.

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de agregados graúdos de RCD reciclados. – São Pau-lo: EPUSP, 2008. 23p. – Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP, Departamento de Engenharia de Construção Civil, BT/PCC/484.

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[12] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 53. Agregado graúdo – determinação da massa espe-cífica e massa específica aparente, Rio de Janeiro, 1996

[13] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 45. Agregados – determinação da massa unitária e do volume de vazios, Rio de Janeiro, 2006

[14] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 26. Agregados – amostragem, Rio de Janeiro, 2009

[15] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 27. Agregados – redução da amostra de campo para ensaios de laboratório, Rio de Janeiro, 2001

[16] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM 7211. Agregado para concreto -Especificação, Rio de Janeiro, 2009

[17] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR NM ISO3310-1. Peneiras de ensaio – Requisitos técnicos e verificação, Rio de Janeiro, 2010

[18] Lima, J. A. R. Proposição de diretrizes para produção e normalizção de resíduo de construção reciclado e de suas aplicações em argamassas e concretos. 1999. 246 p. Dissertação – Pós-graduação em Engenharia Civil. Escola de Engenharia de São Carlos, Universi-dade de São Paulo. São Paulo

[19] Popovics, S. Fundamentals of Portland cement con-crete: a quantitative approach. New York:John Wiley& Sons, 1982. 477p

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