UNIVERSIDADE METODISTA DE ANGOLA
FACULDADE DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANÁLISE COMPARATIVA DO BETÃO CONVENCIONAL E
BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO
Edmilson Hernani Xavier Pedro – Nº 19544
Hermenegildo dos Santos Andrade Coelho – Nº 16302
Dissertação
para obtenção do grau de licenciatura em Engenharia Civil
Orientador: Prof. Msc. José Maria Durbalino de Carvalho
Luanda, 2019
UNIVERSIDADE METODISTA DE ANGOLA
FACULDADE DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANÁLISE COMPARATIVA DO BETÃO CONVENCIONAL E
BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO
Edmilson Hernani Xavier Pedro – Nº 19544
Hermenegildo dos Santos Andrade Coelho – Nº 16302
Dissertação
para obtenção do grau de licenciatura em Engenharia Civil
Orientador: Prof. Msc. José Maria Durbalino de Carvalho
Luanda, 2019
UNIVERSIDADE METODISTA DE ANGOLA
FACULDADE DE ENGENHARIA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
DECLARAÇÃO DO ORIENTADOR
José Maria Durbalino de Carvalho, docente da Universidade Metodista de Angola e
orientador desta monografia com o tema “ ANÁLISE COMPARATIVA DO BETÃO
CONVENCIONAL E BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO” dos estudantes:
Edmilson Hernani Xavier Pedro – Nº 19544
Hermenegildo dos Santos Andrade Coelho – Nº 16302
Vem por meio desta certificar que a monografia com o tema «Análise comparativa de
betão convencional e betão com resíduo de vidro laminado», foi elaborada sob minha orientação
de acordo com o regulamento da UMA, e que está pronta para defesa.
Luanda, 14 de Junho de 2019
_________________________________________________
Durbalino de Carvalho
i
“Aos nossos pais pela instrução e educação...”.
ii
AGRADECIMENTOS
Primeiramente agradeçemos a Deus pela vida e por nos ter dado essa oportunidade de
fazer o curso de Engenharia Civil. Agradeçemos por sua graça, amor e a toda sabedoria que nos
foi concedida.
Ao professor Durbalino de Carvalho, por quem tivemos o privilégio de ser orientado
com profunda sabedoria e paciência, manifestamos o nosso agradecimento.
Aos professores que nos acompanharam ao longo do nosso percurso académico. Aos
nossos colegas que juntos fizemos uma equipa ao longo da formação, em especial Joelson
Velhinho e Madureira Saqueia que orientaram os ensaios laboratórias desta pesquisa.
E como os últimos são os primeiros, pois sem eles tudo seria muito mais difícil, aos
nossos queridos famíliares. Sobretudo nossos pais, o nosso muito obrigado pelo vosso amor,
encorajamento, apoio, educação e instrução...
Por mais que escrevessemos ou dissessemos, nunca seria suficiente para vos agradecer
devidamente.
iii
RESUMO
O tema de sustentabilidade tem sido o campo de concentração de muitas pesquisas e
tem sido um dos principais motivos para indústria da construção civil reduzir os impactos
ambientais e o alto consumo dos recursos naturais. A indústria da construção civil tem
desenvolvido projectos com o intuito de melhorar a sustentabilidade através do aumento da
reutilização de resíduos em materiais de construção. Muitos estudos já avaliaram a utilização
do resíduo de vidro na produção de cimentos, argamassas, betões e outros materiais. Porém,
quando o mesmo é utilizado na forma de pó cuja a granulometria passa no peneiro nº 200 o
mesmo apresenta alto índice de actividade pozolânica segundo pesquisadores o que faz com
que as propriedades da matriz cimentícia sejam melhoradas. A presente pesquisa teve como
objectivo avaliar a potencialidade e viabilidade técnica do uso do resíduo de vidro laminado
proveniente das obras civis como substituto parcial do cimento, com ênfase nas propriedades
mecânicas do betão produzido com substituição do cimento. A proporção da substituição em
massa estabelecidas foi de 5 % para todos os ensaios compreendidos nesse estudo. Para o betões
no estado fresco, foi realizado o ensaio de consistência. No estado endurecido, os betões foram
submetidos ao ensaio de resistência à compressão. Os resultados mostraram uma redução da
resistência à compressão do betão com resíduo de vidro laminado, isto devido ao teor de
substituição que proporcionou redução do consumo de cimento e aumento da água.
Palavra-chaves: Betão, Resíduo, vidro laminado, poli vinil butiral e actividade pozolânica.
iv
ABSTRACT
The theme of sustainability has been the focus of much research and has been one of the
main reasons for the construction industry to reduce environmental impacts and high
consumption of natural resources. The construction industry has developed projects with the
aim of improving sustainability by increasing the reuse of waste in building materials. Many
studies have already evaluated the use of glass residue in the production of cements, mortars,
concrete and other materials. However, when it is used in the form of powder whose
granulometry passes in the 200 sieve, it has a high index of pozzolanic activity according to
researchers, which causes the properties of the cementitious matrix to be improved. The present
research had as objective to evaluate the potentiality and technical viability of the use of
laminated glass residue from the civil works as a partial substitute of the cement, with emphasis
on the mechanical properties of the concrete produced with cement substitution. The proportion
of established mass substitution was 5% for all trials included in this study. For the concrete in
the fresh state, the consistency test was performed. In the hardened state, the concretes were
subjected to the compressive strength test. The results showed a reduction of the compressive
strength, due to the substitution content that gave reduction of the cement consumption.
Keywords: Concrete, Residue, laminated glass, polyvinyl butyral and pozzolanic activity.
v
ÍNDICE GERAL
DEDICATÓRIA......................................................................................................................i
AGRADECIMENTOS.........................................................................................................ii
RESUMO................................................................................................................................iii
ABSTRACT...........................................................................................................................iv
ÍNDICE GERAL…………………………………………………………………………....v
LISTA DE FIGURAS…………………………………………..……………...................vii
LISTA DE TABELAS.......................................................................................................viii
ABREVIATURAS E SÍMBOLOS...................................................................................ix
INTRODUÇÃO ...................................................................................................................11
CAPÍTULO I. BETÃO CONVENCIONAL (BC).......................................................18
1.1. Considerações sobre o betão convencional ............................................................18
1.2. Constituintes do betão ............................................................................................19
1.2.1. Agregados ...............................................................................................19
1.2.2. Cimentos .................................................................................................21
1.2.3. Água de amassadura ................................................................................24
1.2.4. Adições...................................................................................................24
1.2.5. Adjuvantes...............................................................................................26
1.3. Composição do betão..............................................................................................28
1.4. Caracteríscas do betão convencional.......................................................................30
1.4.1. Resistência à compressão.........................................................................30
1.4.2. Consistência.............................................................................................33
CAPÍTULO II. BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO (BRVL).....36
2.1. O vidro...................................................................................................................36
2.2 A recilagem do vidro................................................................................................38
2.3 Incorporação do resíduo de vidro laminado na produção de betão...........................39
2.3.1 Propriedades do betão com resíduo de vidro laminado no estado
fresco.................................................................................................................39
2.3.2 Propriedades do betão com resíduo de vidro laminado no estado
endurecido.........................................................................................................41
vi
CAPÍTULO III. CASO DE ESTUDO.............................................................................50
3.1.Considerações gerais...............................................................................................50
3.2 Materiais..................................................................................................................52
3.2.1. Agregado fino..........................................................................................52
3.2.2 Agregado grosso........................................................................................53
3.2.3 Cimento.....................................................................................................54
3.2.4 Resíduo de vidro laminado........................................................................54
3.3 Preparação das misturas e ensaios............................................................................55
3.3.1 Ensaios no betão no estado fresco.............................................................57
3.3.2 Ensaios no betão no estado endurecido.....................................................58
3.3.2.1 Resistência à compressão axial..............................................................58
3.4. Resultados e discussões..........................................................................................59
3.4.1. Análise da consistência pelo abaixamento tronco-cónica.........................59
3.4.2. Anaálise da resistência à compressão axial...............................................59
CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS.........................................................62
REFERÊNCIAS BIBLIORAFICAS...............................................................................64
ANEXO A. Cálculo da Composição do betão C20/25..............................................................68
ANEXO B. Distribuição granulométrica da brita nos peneiros..................................................72
ANEXO C. Distribuição granulométrica da areia nos peneiros.................................................73
ANEXO D. Massa volúmica e teor de absorção de água da brita...............................................74
ANEXO E Teor de humidade e inchamento da areia ……………………………………...….76
ANEXO F. Consistência do betão com resíduo de vidro laminado ………………………..…77
ANEXO G. Resistência à compressão dos betões…………………………………………......79
vii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Utilização esperada de adições para colmatar as necessidades previstas de ligante
cimentício pelo método de amortecimento exponencial Holt……………….........…….....…..15
Figura 2 - Cimento Portland ......................................................................................................22
Figura 3 - Variação da tensão de rotura do betão com a razão A/C.............................................29
Figura 4 - Influência da razão A/C na permeabilidade...............................................................30
Figura 5 - Relação entre a resistência medida em provetes prismáticos e a resistência medida
emprovetes cúbicos ...................................................................................................................31
Figura 6 - Valor característico da resistência (fck).....................................................................32
Figura 7 - Cone de Abrams........................................................................................................34
Figura 8 - Medição do abaixamento...........................................................................................34
Figura 9 - a) Abaixamento verdadeiro; b) Abaixamento deformado..........................................35
Figura 10 - Resistência à compressão dos betões com resíduo de vidro.....................................42
Figura 11 - Resistência à compressão dos betões estudados......................................................44
Figura 12 - MEV dos betões na pesquisa de Shayan e Xu (2004) (a) Betão com Substituição (b)
Betão com Substituição (c) Betão convencional........................................................................46
Figura 13 - Micrografia e EDS de betão com 30% do cimento substituído por resíduo de
vidro..........................................................................................................................................47
Figura 14 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção do resíduo de vidro no betão....47
Figura 15 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção parcial ou inexistente do resíduo
de vidro no betão……………………………………………………………………………....48
Figura 16 - Micrografia de betão com resíduo de vidro: Ocorrência de reacção pozolânica…...49
Figura 17 - Organograma do programa de ensaios …………………………………………....51
Figura 18 - Curva granulométrica da areia.................................................................................52
Figura 19 - Curva granulométrica da brita.................................................................................53
Figura.20 - Procedimentos realizados antes da caracterização do resíduo de vidro....................54
Figura 21 - Pó de resíduo de vidro laminado ……..……………………………………….......55
Figura 22 - Preparação dos corpos de provas.............................................................................57
Figura 23 - Prensa utilizada no ensaio de resistência à compressão...........................................58
Figura 24 - Resistência à compressão axial nos cilindros de betão.............................................60
Figura 25 - Resistência à compressão axial nos cubos de betão….............................................61
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Possíveis utilizações de resíduos de vidro na construção civil................................13
Tabela 2 - Características dos componentes do clínquer Portland............................................23
Tabela 3 - Cimentos. Classes de resistência.............................................................................24
Tabela 4 - Características das águas para amassadura de betões..............................................25
Tabela 5 - Classes de abaixamento do betão.............................................................................35
Tabela 6 - Composição do vidro...............................................................................................36
Tabela 7 - Composições químicas do resíduo de vidro utilizado em pesquisas.......................37
Tabela 8 - Composição química do cimento utilizado em algumas pesquisas.........................37
Tabela 9 - Reciclagem de embalagens de vidro no mundo (2011)...........................................38
Tabela 10 - Proporções das misturas realizadas........................................................................44
Tabela 11 - Resultados dos ensaios de resistência à compressão e à tracção de betões com
resíduo de ETE..........................................................................................................................45
Tabela 12 - Variáveis da pesquisa.............................................................................................50
Tabela13 - Propriedades físicas da areia...................................................................................52
Tabela 14 - Caracterização da brita...........................................................................................53
Tabela 15 - Nomenclatura dos traços moldados de acordo com o percentual de substituição
em massa do cimento pelo resíduo e composição em massa das misturas...............................56
Tabela 16 - Classe de abaixamento do betão............................................................................58
Tabela 17 - Resultados do ensaio de abaixamento do tronco-cónica.......................................59
Tabela 18 - Resistência à compressão nos cilindros.................................................................60
Tabela 19 - Resistência à compressão nos cubos......................................................................60
ix
ABREVIATURAS E SÍMBOLOS
C-S-H - Silicato de cálcio hidratado
PVB - Poly vinil butyral.
CO2 - Dióxido de carbono
BC - Betão Convencional
C - Betão normal
HC - Betão pesado
LC - Betão leve
𝛾 - Massa volumica
A/C - Razão água cimento
NP EN - Norma portuguesa, norma europeia
3𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2 ou 𝐶3𝑆 - Silicato tricálcico
2𝐶𝑎𝑂. SiO2 ou 𝐶2𝑆 - Silicato bicálcico
3𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3 ou 𝐶3𝐴 - Aluminato tricálcico
4𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3 ou 𝐶4𝐴𝐹 - Aluminoferrato tetracálcico
pH - Potencial Hidrogeniônico
fcm - Tensões de rotura média
𝛿 - Coeficiente de variação
Fck - Resistência característica do betão
BRVL - Betão com Resíduo de Vidro Laminado
𝑆𝑖𝑂2 - Sílica ou o óxido de silício
𝑁𝑎2𝑂 - Óxido de sódio
𝐶𝑎𝑂 - Óxido de cálcio
RAS - Reacção álcali-sílica
CH - Benzeno
ETE - Estação de Tratamento de Efluentes
𝑆𝑖𝑂2 - Dióxido de silício
𝐴𝑙2𝑂3 - Óxido de alumínio
CPV-ARI-RS - Cimento Portland de alta resistência inicial e resistente a sulfatos
RVL - Resíduo de Vidro Laminado
LEC-UMA - Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Metodista de Angola
NBR - Norma Brasileira
ABNT - Associação Brasileira de Normais Técnicas
x
t/ano – Tonelada por ano
LEC - Laboratório de Engenharia Civil
MPa – Mega Pascal
Ca – Cálcio
Na - Sódio
11
INTRODUÇÃO
Edifícios altos cobrem as grandes cidades do mundo, erguidos fundamentalmente por
uma massa densa, protegem o homem de intempéries e outorgam-lhe conforto. Mas nem
sempre foi assim, o homem nas civilizações primitivas utilizava, a pedra, a madeira e o barro
como materiais de construção, com o passar do tempo as exigências humanas aumentaram,
sendo necessários materiais de maior resistência, durabilidade e melhor aparência. Assim surgiu
o betão, moldável como o barro e resistente como a pedra.
O aparecimento do betão vem da evolução do uso de aglomerante de gesso calcinado
pelos egípcios, aos calcários calcinados pelos gregos e romanos que aprenderam,
posteriormente, a misturar cal e água, areia e pedra fragmentada, tijolos ou telhas em cacos.
O betão é um material constituído pela mistura devidamente proporcionada de
agregados (em geral brita ou godo e areia) com um ligante hidráulico, água e eventualmente
adjuvantes e/ou adições (pozolanas, cinzas ou filleres) [4].
Sendo o betão o material mais utilizado no sector da construção civil, uma vez que este
sector ocupa uma posição de destaque na economia por ser uma das mais importantes
actividades para o desenvolvimento econômico e social de um país. Este sector consome
grandes quantidades de recursos naturais e de energia, além de ser um grande gerador de
resíduos. Mas além de consumir, a indústria da construção civil também tem a capacidade de
absorver os resíduos gerados tanto por ela como por outras actividades, reutilizando-os
incorporados aos materiais de construção, entre eles o betão.
A incorporação de resíduos no betão é um assunto que tem sido estudado com bastante
frequência em todo mundo. Primeiramente pela necessidade do destino final do resíduo, uma
vez que as leis ambientais estão mais rigorosas a cada dia, e também pelo facto do betão ser um
material que, possui uma facilidade de incorporar diversos tipos de resíduos sem dano ao meio
ambiente, além de melhorar algumas propriedades.
Nos estudos já realizados com foco na incorporação de resíduos de vidro, a maior parte
das pesquisas aponta melhores resultados quando este resíduo é utilizado na forma de pó, como
substituto parcial do cimento, já que com granulometria mais fina, o resíduo de vidro tende a
possuir alto índice de actividade pozolânica, melhorando as propriedades mecânicas da matriz
cimentícia na qual este resíduo é inserido.
A utilização de resíduo de vidro com características pozolânicas na composição de
materiais cimentícios visa diminuir a extracção de matéria-prima para a produção do cimento
Portland e possibilitar um destino a este resíduo.
12
Além das vantagens ambientais e econômicas, estas adições possibilitam a melhoria de
algumas propriedades da matriz cimentícia, pois as mesmas estão directamente ligadas à
produção de betões de alta resistência e alto desempenho devido ao efeito químico relacionado
com a formação adicional de silicato de cálcio hidratado (C-S-H), produto responsável pela
maior fracção de resistência das pastas de cimento. Estas adições também permitem a
transformação de vazios através da ocupação destes espaços pelas pequenas partículas do
resíduo, diminuindo a permeabilidade e, consequentemente, aumentando a durabilidade do
material [14].
Dada a importância do assunto apresentado, resolveu-se fazer uma análise comparativa
do betão convencional e betão com resíduo de vidro laminado proveniente de obras civis, diante
da necessidade de outras aplicações para o resíduo de forma a evitar o seu destino em aterros
sanitários.
Justificativa
Na arena mundial tem-se assistido a um aumento da preocupação relativa à preservação
do meio ambiente, em particular na indústria da construção civil. Várias tentativas de
valorização e reciclagem de resíduos, tem sido levada a cabo, contribuindo assim para a prática
importante da sustentabilidade, atenuando a degradação ambiental procurando reduzir a
utilização de recursos naturais. Assim têm sido investigados novos materiais e processos que
podem ser vantajosos para o sector da Construção Civil. [2; 10; 11]
Segundo John e Agopyan (2000) a reciclagem é uma actividade que vêm desde a
antiguidade motivada por razões práticas e econômicas. A utilização de resíduos como
materiais de construção deve estar associada à proposta de desenvolvimento de produtos que
contenham resíduos capazes de competir no mercado e contribuir para o desenvolvimento
sustentável.
Sustentabilidade tornou-se uma das principais discussões em diversas áreas tais como
política, indústria e em meios acadêmicos [15]. Essas discussões são o resultado da percepção
de que a acção do homem tem causado grandes transformações na natureza como o
aquecimento global, poluição do ar e da água, consumo acelerado dos recursos naturais não
renováveis e outros. O sector da construção civil vem contribuindo de forma significativa para
o avanço das transformações ocorridas na natureza uma vez que a sua principal função é a
transformação do ambiente natural em um ambiente adequado ao desenvolvimento das mais
diversas actividades [16].
13
Para que os resíduos sejam utilizados na construção civil, os novos materiais produzidos
com a incorporação de resíduos devem atender às exigências físicas, mecânicas e de
durabilidade que às normas especificam de forma que sejam superiores ou similares aos
produtos já existentes no mercado [5; 20]. Essas exigências são necessárias uma vez que o
sector da construção civil necessita oferecer materiais que possuam boa qualidade e vida útil
prolongada.
O resíduo de vidro é foco de diversos estudos com objectivo de incorporá-lo na
preparação de novos materiais na construção civil. No Tabela 1 encontram-se diversas
utilizações para os resíduos de vidro na construção civil.
Tabela 1 - Possíveis utilizações de resíduos de vidro na construção civil
Fonte: [15].
Federico e Chidiac (2009), Luz e Ribeiro (2008), Ozkan e Yuksel (2008) dentre outros
pesquisadores realizaram estudos utilizando o resíduo de vidro na preparação de alguns
materiais de construção. Tais estudos avaliaram a incorporação desses resíduos na composição
de argamassas, no preparo de betões, como constituinte do cimento e em outros materiais de
construção. A Austrália, por exemplo, utiliza o vidro moído proveniente do lixo para execução
de betão para a construção civil [4].
Em 2011, dos vidros planos produzidos no mundo, 80% foram consumidos em
aplicações na construção civil, 10% aplicaçados em automoveis e 10% em aplicações especiais.
Angola não fábrica vidros a partir da sua matéria-prima, porém assistimos a um volume de
importação deste material muito elevado, isto pela demanda do mercado da construção civil
uma vez que somos um país em desenvolvimento o que certamente produz uma quantidade
elevada destes resíduos. A reciclagem de vidro de todos os tipos em Angola não é conhecida,
existem dados da reciclagem de garrafas pela empresa Vidrul e outras poucas empresas.
O sector de fabricação de vidros laminados está em constante crescimento devido, ao
crescimento acelerado do sector da construção civil, área que demanda uma quantidade elevada
14
desse tipo de vidro. O vidro laminado é encontrado principalmente em parabrisas e em portas
e janelas dos prédios.
A estrutura do vidro laminado possui três camadas: duas camadas externas de vidro e
uma camada intermediária feita com um polímero orgânico denominado PVB (poly vinil
butyral). A camada intermediária é fortemente unida ao vidro, de forma que, se uma ou ambas
as camadas externas se quebrarem, os estilhaços de vidro permanecerão unidos à camada do
polímero. Esse mecanismo evita que o vidro se quebre de forma que possa ferir as pessoas em
casos de colisões e outros acidentes.
Após a vida útil desse material, o mesmo se torna um problema ambiental devido o seu
destino final. A reciclagem desse material possui como factor limitante a dificuldade em separar
todo o PVB do vidro. Dessa forma qualquer aplicação que seja realizada com tal resíduo terá
uma parcela pequena de PVB em sua composição.
E uma vez que o fabrico de uma tonelada de cimento liberta para a atmosfera mais de
uma tonelada de CO2, um dos gases que mais contribui para o efeito estufa, desestabilizando
o equilíbrio energético no planeta, produzindo um fenômeno conhecido como aquecimento
global. A composição do betão incorpora entre 10 a 15% de cimento [10; 11; 12; 17; 18].
Produz-se actualmente cerca de 2.0 biliões t/ano de cimento mundialmente e estima-se que em
2020 ascenda a 3.0 biliões t/ano. Espera-se para colmatar estas necessidades que seja utilizada
uma grande quantidade de adições de forma a estabilizar o consumo do clínquer [10; 11; 12;
17; 18].
15
Figura 1 - Utilização esperada de adições para colmatar as necessidades previstas
de ligante cimentício pelo método de amortecimento exponencial Holt
Fonte: [33; 34].
Considerando o volume gigantesco de consumo de cimento, qualquer redução terá
vantagens ecológicas significativas. Uma das formas de redução deste consumo é através de
substituições parciais de cimento por materiais cimentícios – pozolânicos ou com propriedades
hidráulicas latentes, cuja produção implica menor consumo de energia e acarreta níveis
inferiores de poluição [10; 11; 12; 17; 18].
Dessa forma, a proposta de incorporação do resíduo de vidro finamente moído como
substituto parcial do cimento poderá minimizar os impactos ambientais, devido à emissão de
CO2, caso a hipótese seja confirmada. Além da questão da poluição do ar, é importante destacar
que com a incorporação de resíduos na produção de um material, o consumo de matérias-primas
não renováveis também tende a diminuir. As reservas de muitos materiais naturais já
começaram a ficar escassas, especialmente junto aos grandes centros urbanos.
A busca de aplicações para o resíduo de vidro laminado baseia-se também no intuito de
minimizar o impacto ambiental no momento em que se dá o destino final desse resíduo, visto
16
que o PVB levaria em torno de 500 anos para ser assimilado pela natureza e o vidro é
praticamente indestrutível [15; 35]. Os resíduos de vidro quando não absorvidos pela indústria
de reciclagem são geralmente encaminhados para aterros sanitários onde permanecem por
muitos anos, inutilizando o solo e provocando a desertificação do local.
Portanto, ao diminuir ou substituir algum composto de material do betão pelo resíduo
de vidro sem haver prejuízo em suas propriedades, haverá uma maior conservação de recursos
naturais, diminuição da quantidade de resíduo aterrada. Assim como o desenvolvimento de
novos materiais com um custo relativamente menor.
Através dos resultados desta pesquisa pretende-se confirmar por meio da comparação
com o betão convencional a potencialidade e viabilidade técnica do uso do resíduo do vidro
laminado proveniente das obras civis como substituição parcial do cimento no preparo de betões
na construção civil. A proposta é de utilizar o resíduo de vidro finamente moído de forma a
trabalhar com as características pozolânicas deste material. Com o aproveitamento do resíduo,
a pesquisa estará contribuindo para o desenvolvimento sustentável do sector da construção civil.
Obejectivos
a) Objectivo geral
O trabalho apresentado propõe comparar a propriedade mecânica do betão convencional
e do betão com resíduo de vidro laminado, afim de avaliar a potencialidade e viabilidade técnica
do uso do resíduo de vidro proveniente de obras como substituto parcial do cimento.
b) Objectivos específicos
Serão estudados e avaliados os resultados dos ensaios de abaixamento e resistência à
compressão, dos betões produzidos com resíduo de vidro laminado em substituição parcial ao
cimento comparando-o com o betão convencional. Dessa forma os objectivos específicos deste
trabalho são:
Avaliar o efeito do percentual de substituição do material cimentício pelo resíduo de
vidro sobre as propriedades do betão no estado fresco, avaliando a consistência e
comparando com amostras do betão convencional preparado sem a substituição;
Avaliar o efeito do percentual de substituição do material cimentício pelo resíduo de
vidro no betão, através dos ensaios de resistência à compressão, comparando-o com
amostras de betão convencional preparados sem a substituição.
17
Metodologia
O referido trabalho será desenvolvido com a realização de pesquisa bibliográfica,
juntamente com uma abordagem quantitativa e qualitativa dos betões.
As variáveis selecionadas para a comparação dos betões, são aqui descritas: resistência
à compressão, proporção do resíduo de vidro (5%), idade de realização de cada ensaio, tipo de
cimento, tipo dos agregados, relação água / cimento, humidade da areia, procedimento de
mistura.
Estrutura do trabalho
O presente trabalho de fim de curso encontra-se estruturado em três capítulos, além da
introdução, conclusão, referências bibliográficas e dos anexos. A seguir é apresentada uma
sucinta descrição a respeito do conteúdo de cada capítulo.
O capítulo 1 apresenta as considerações sobre o betão convencional, características
relativas aos materiais constituintes e, também suas propriedades dando ênfase às propriedades
mecânicas, objecto da parte experimental desta pesquisa.
No capítulo 2 é apresentada a revisão bibliográfica sobre o resíduo de vidro laminado e
a sua influência no betão quer no estado fresco como no endurecido.
No capítulo 3 é apresentada o estudo de caso, desde a amostragem do resíduo e dos
outros materiais, caracterização dos componentes das misturas para produção do betão bem
como as propriedades mecânicas do betão. As dosagens e os teores de substituições adoptado
para os betões estudado no estado fresco e no estado endurecido e o preparo dos ensaios e
moldagem dos corpos de prova utilizados para a realização dos ensaios. São relatados a
avaliação de propriedades relacionadas à determinação de características físicas e mecânicas
dos betões no estado fresco e endurecido.
O capítulo 3 descreve ainda os resultados obtidos nos ensaios e discutido de acordo a
revisão bibliografica,bem como análisado por meio de quadros e gráficos.
De seguida são apresentadas as conclusões específicas obtidas através das observações,
resultados e análises relativas aos traço dos betões no estado fresco e endurecido. No final da
pesquisa estão contidas as referências bibliográficas utilizadas para a produção deste trabalho e
os anexos.
18
Capítulo I. Betão Convencional (BC)
1.1. Considerações sobre o betão convencional
A versatilidade, durabilidade, e economia inerentes ao betão fizeram deste produto o
material de construção mais utilizado a nível mundial. Trata-se de uma mistura devidamente
proporcionada de agregados (geralmente brita e areia), cimentos, adições (pozolanas, cinzas ou
fílleres), água e adjuvantes. O cimento reage quando entra em conctato com a água,
endurecendo e conferindo à mistura níveis de coesão e resistência que possibilitam a sua
utilização como material de construção.[8]
Caso a máxima dimensão do agregado seja igual ou inferior a 4 mm, o material
resultante é denominado argamassa. Além destes requisitos de composição, para que o material
possa ser considerado betão é necessário que seja convenientemente colocado e/ou compactado.
Assim deve apresentar, depois da compactação, uma estrutura fechada, isto é, o teor de ar em
volume não deve exceder 3% quando a máxima dimensão dos agregados é maior ou igual 16
mm e, 4% quando a máxima dimensão dos agregados é menor que 16 mm. Este teor limite de
ar não inclui ar introduzido nem os poros dos agregados, isto é, trata-se apenas de ar aprisionado
que não foi expulso em resultado da compactação.
O betão com estas características pode ser utilizado no projecto e execução de estruturas
de betão simples, betão armado e betão pré-esforçado. Desde a fabricação até à fase em que
desempenha funções estruturais, o betão passa por dois estados diferentes: betão fresco e betão
endurecido.O primeiro é definido como betão ainda no estado plástico e capaz de ser
compactado por métodos normais. O segundo é definido como betão que endureceu e
desenvolveu uma certa resistência.[8]
O endurecimento do betão começa poucas horas após o seu fabrico e atinge aos 28 dias
de idade cerca de 60 a 90% da sua resistência final, dependendo do tipo de cimento e do tipo
de cura utilizado.
O betão é utilizado numa grande variedade de aplicações, tais como barragens, estações
de tratamento de águas, parques de estacionamento, garagens, edifícios, pavimentos, passeios,
entre muitas outras.
O betão endurecido é classificado de acordo com a sua massa volúmica em três
categorias [24]:
Betão normal: Betão com uma massa volúmica após secagem em estufa (105°C)
superior a 2.000 kg/m3 mas não excedendo 2.600 kg/m3.
19
Betão pesado: Betão com uma massa volúmica obtida após secagem em estufa superior
a 2.600 kg/m3;
Betão leve: Betão com uma massa volúmica após secagem em estufa não superior a
2.000 kg/m3, total ou parcialmente fabricado com agregados leves.
O betão normal é designado pelo símbolo C, o betão pesado pelo símbolo HC e o betão
leve pelo símbolo LC.
Os betões são também classificados em diferentes classes de resistência de acordo com
a resistência à compressão medida em cilíndricos ou cubos. Assim, por exemplo, um C20/25 é
um betão normal com uma resistência característica à compressão igual a 20 MPa medida em
cilindros e igual a 25 MPa medida em cubos.
A composição do betão, para além de garantir uma determinada classe de resistência,
deve ser especificada em função dos requisitos de durabilidade estabelecidos para cada obra,
isto é, definido o período de vida útil da construção são indicados limites relativos e diversos
parâmetros de composição em função das classes de exposição ambiental (agressividade do
ambiente) [24].
Sendo a base da maioria das infra-estruturas da civilização, bem como do seu
desenvolvimento físico, o betão é duas vezes mais utilizado que quaisquer outros materiais por
todo o mundo. É um material de construção fundamental para infra-estruturas municipais, infra-
estruturas de transporte, edifícios de escritórios e residências.
Referem-se em seguida alguns aspectos básicos relativos aos diversos constituintes do
betão por forma a que se possa compreender melhor o comportamento deste material.
1.2. Constituintes do betão
1.2.1. Agregados
Os agregados são constituídos por elementos naturais ou artificiais, britados ou não,
com partículas de tamanho e forma adequadas para o fabrico de betão. Anteriormente estes
elementos eram designados por inertes devido ao facto de não participarem significativamente
nas reacções químicas de endurecimento do betão. No entanto, alguns destes materiais podem
apresentar reactividade química importante que, em certas circunstâncias, conduzem à
deterioração do betão como, por exemplo, as reacções álcalis-sílica, razão pela qual a
designação foi alterada para agregados [8].
Os agregados podem classificar-se segundo vários aspectos: petrográfia, massa
volúmica, modo de obtenção e dimensão das partículas [16].
20
Quanto à petrográfia classificam-se de acordo com as rochas de onde são originários:
sedimentares, metamórficas e ígneas.
No que se refere à massa volúmica, classificam-se em agregados leves ( < 2.000kg/m3);
agregados normais (2.000kg/m3 3.000kg/m3) e agregados pesados ( > 3.000kg/m3).
Quanto ao modo de obtenção classificam-se em naturais e artificiais. Relativamente às
dimensões classificam-se em agregados finos e grossos. Os agregados finos possuem máxima
dimensão inferior a 5 mm, designando-se por areia rolada quando é natural e areia britada
quando obtida por fractura mecânica. Os agregados grossos apresentam dimensões superiores
a 5 mm, designando-se por godos e rolado (calhau ou seixo) quando são de origem natural e
por britas, quando são obtidos por fractura mecânica.
A forma dos grãos e a textura de superfície dos agregados tem influência significativa
em algumas propriedades do betão. Sob este aspecto, os agregados arredondados e lisos
conferem maior trabalhabilidade ao betão e os agregados britados aumentam a sua resistência
à tracção. A resistência do betão à compressão pode ser influenciada significativamente pelos
agregados através da composição granulométrica, da sua resistência e da resistência da ligação
pasta de cimento-agregado.[8]
A granulometria e a resistência são as propriedades mais importantes dos agregados. A
granulometria condiciona a compacidade do betão e, desta forma, as suas propriedades no
estado fresco e endurecido.
A distribuição do tamanho das partículas dos agregados pode efectuar-se recorrendo a
curvas granulométricas de referência, sendo as mais importantes as de Bolomey, Faury e Joisel.
Não é possível estabelecer uma única curva de referência óptima, pois em cada caso há que
atender às diferentes propriedades exigidas para o betão e a outros factores: resistência,
trabalhabilidade, transporte e colocação, tipos e forma dos agregados, dimensão dos elementos
a betonar, etc. Uma análise pormenorizada deste assunto sai fora do âmbito deste trabalho, no
entanto, referem-se algumas ideias básicas [7; 23]:
Quanto maior for a compacidade das composições granulométricas menor é o volume
de vazios entre as partículas e, portanto, menor a quantidade de pasta de cimento
necessária. As granulometrias mais compactas conseguem-se com misturas
relativamente pobres em areia e grande proporção de agregados grossos, requerendo,
desta forma, pequena quantidade de água de amassadura;
Quanto maior é a máxima dimensão do agregado, menores são as quantidades
necessárias de cimento e água. Todavia a máxima dimensão do agregado é limitada pela
dimensão das peças a betonar e pelo afastamento entre os varões da armadura;
21
As granulometrias mais compactas originam betões com baixa trabalhabilidade que se
desagregam facilmente, no entanto, conseguem-se obter betões muito resistentes com
baixa porosidade, baixa retracção e elevada durabilidade;
Para se obter um betão com boa trabalhabilidade que não se desagregue durante o
transporte, colocação e compactação é necessário dotar a mistura de um teor óptimo em
agregados finos. Ao aumentar o teor em finos a compacidade da granulometria baixa,
dado ser necessário aumentar a quantidade de água. Assim, em cada caso, é necessário
adoptar uma solução de compromisso que satisfaça quer a compacidade da
granulometria quer o teor óptimo de finos.
No que se refere à resistência mecânica dos agregados, verifica-se tratar-se de uma
propriedade importante, nomeadamente no caso de betões de alta resistência. Para betões
correntes, e dado que a resistência das rochas utilizadas como agregados é superior a valores da
ordem de 60 MPa, a resistência do betão depende essencialmente da resistência da pasta de
cimento. Quando a pasta de cimento apresenta uma resistência elevada (obtida através de
reduzidas razões A/C e utilização de adições activas) a resistência do betão é condicionada pela
resistência dos agregados. Assim, o fabrico de betão de alta resistência requer, para além de
outros factores, a utilização de agregados seleccionados com resistências elevadas. A aptidão
dos agregados para o fabrico do betão está estabelecida nas normas NP EN 12620 [25] e NP
EN 13055-1 [27].
1.2.2. Cimentos
O cimento (ligante hidráulico) é um material inorgânico finamente moído que, quando
misturado com água, forma uma pasta que faz presa e endurece em virtude das reacções e
processos de hidratação e que, depois de endurecer, mantém a sua resistência e estabilidade
mesmo debaixo de água.
O cimento é obtido pela cozedura, a temperaturas da ordem de 1.450ºC, de uma mistura
devidamente proporcionada de calcário e argila. [8] O ligante assim obtido é designado
correntemente por cimento Portland, representado na Figura 2.
22
Figura 2 - Cimento Portland
Fonte: [4]
No processo de cozedura destas matérias-primas (calcário e argila) são originadas
diversas reacções químicas, formando-se novos compostos que, ao arrefecerem, aglomeram-se
em pedaços com dimensões variáveis (2 a 20 mm) designados por clínquer. Após o
arrefecimento, o clínquer é moído juntamente com adjuvantes, para facilitar a moagem, e gesso
para regular o tempo de presa. Nesta fase, pode-se juntar à mistura adições (pozolanas, cinzas
volantes, escórias de alto forno, etc.) para lhe modificar as propriedades. Podem, ainda, juntar-
se adições inertes em quantidades que não exceda 15%, de modo a não prejudicarem as
propriedades do cimento.
Quando o cimento é misturado com água ocorrem reacções de hidratação que formam
compostos estáveis que cristalizam com forma fibrosa interligando-se, conferindo ao conjunto
uma elevada resistência. A designação de ligante deve-se à propriedade de poder aglomerar
uma proporção elevada de materiais agregados (areias, britas, …) conferindo ao conjunto uma
elevada coesão e resistência, o que o torna apropriado para o fabrico do betão [7].
As propriedades do cimento, nomeadamente o seu comportamento mecânico, dependem
da sua composição química e da finura obtida na moagem.
Os principais componentes do cimento portland hidratado são os seguintes:
Silicato tricálcico: 3𝐶𝑎𝑂. 𝑆𝑖𝑂2 ou abreviadamente 𝐶3𝑆;
Silicato bicálcico: 2𝐶𝑎𝑂. SiO2 ou 𝐶2𝑆;
Aluminato tricálcico: 3𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3 ou 𝐶3𝐴;
Aluminoferrato tetracálcico: 4𝐶𝑎𝑂. 𝐴𝑙2𝑂3. 𝐹𝑒2𝑂3 ou 𝐶4𝐴𝐹.
Na Tabela 2 quantificam-se as proposições médias dos principais componentes de
cimento e as suas propriedades durante e após a hidratação.
23
Tabela 2 - Características dos componentes do clínquer portland
Fonte: [8]
Os componentes que contribuem para a resistência da pasta de cimento são,
essencialmente, o silicato tricálcico e o silicato bicálcico. O primeiro, por reagir mais
rapidamente com a água, contribui para as resistências iniciais, enquanto o segundo contribui
em maior grau para as resistências a longo prazo, dado a sua reacção ser bastante mais lenta.
A finura é medida pela superfície específica. Os cimentos com finura normal apresentam
uma superfície específica “Blaine” da ordem de 3.000 a 3.500 cm2/g, enquanto os cimentos de
finura elevada podem apresentar superfícies específicas muito superiores. Dado que só a
superfície dos grãos de cimento participa nas reacções de hidratação, quanto maior a finura do
cimento, maior é a quantidade de componentes hidratados e, assim, maior a resistência da pasta
de cimento.
Os cimentos de classe de resistência mais elevada apresentam maior quantidade de
silicatos tricálcico e maior finura relativamente aos cimentos menos resistentes. Refira-se que
esses cimentos desenvolvem maiores resistências iniciais, embora exibam menor crescimento
das resistências a longo prazo [8].
Os cimentos que podem ser utilizados no betão simples, armado ou pré-esforçado são
definidos na norma NP EN 197-1.
Os cimentos podem ser classificados quanto à classe de resistência de acordo com
Tabela 3.
24
Tabela 3 - Cimentos. Classes de resistência
Fonte: [8]
1.2.3. Água de amassadura
A água de amassadura desempenha dois papéis importantes na massa fresca e na fase
de endurecimento do betão. No betão fresco, a água confere à massa a trabalhabilidade
adequada para permitir uma boa colocação e compactação. Na fase de endurecimento a água
participa nas reacções de hidratação do cimento que conferem a resistência necessária ao betão.
Todavia, deve-se limitar ao mínimo a quantidade de água utilizada no fabrico de betão, pois a
água em excesso evapora-se criando no betão uma rede de poros capilares que prejudicam a sua
resistência e durabilidade. Assim, a quantidade de água a utilizar deverá ser a indispensável
para se obter a trabalhabilidade pretendida. Refira-se que com o desenvolvimento dos
adjuvantes plastificantes com elevado desempenho é actualmente possível utilizar quantidades
muito pequenas de água no fabrico do betão sem prejudicar a trabalhabilidade.
Para que a água seja adequada ao fabrico do betão é necessário que não contenha
matérias prejudiciais. As águas potáveis e outras que não apresentem cheiro nem sabor podem
ser utilizadas no fabrico do betão.
Não devem ser utilizadas águas com pH inferior a 4 nem as que contenham óleos,
gorduras, hidratos de carbono e sais prejudiciais. Quando as águas apresentam resíduos em
suspensão deve limitar-se a sua utilização, dado que estas matérias prejudicam a ligação pasta
de cimento agregados. Na Tabela 4 apresentam-se as características que devem obedecer às
águas para amassadura de betões.
25
Tabela 4 – Características das águas para amassadura de betões
Fonte: [8]
1.2.4. Adições
As adições são materiais inorgânicos, finamente divididos que podem ser adicionados
ao betão com a finalidade de melhorar certas propriedades ou para adquirir propriedades
especiais. Estes materiais podem ser de origem natural como o filler calcário e as pozolanas
naturais finamente moídas, ou ter origem em sub-produtos industriais como as cinzas volantes,
as escórias de alto forno e a sílica de fumo ou microssílica. As adições classificam-se em dois
tipos, tendo ou não propriedades hidráulicas latentes ou propriedades pozolânicas [8]:
As adições do tipo I, são adições quase inertes, como o filler calcário, não têm
propriedades hidráulicas latentes nem propriedades pozolânicas;
As adições do tipo II são as que apresentam propriedades hidráulicas latentes, como a
escória granulada de alto forno moída, ou propriedades pozolânicas, como as pozolanas
naturais, as cinzas volantes ou a sílica de fumo.
Quando as adições foram inicialmente introduzidas como um componente do betão
foram vistas essencialmente como um produto substituto do cimento, isto é, a sua utilização era
considerada apenas sob o ponto de vista económico. Todavia, esta situação tem mudado
significativamente nos últimos anos. Com efeito, a utilização destes produtos tem sido
incrementada com o objectivo de melhorar algumas propriedades do betão, tais como a
durabilidade e a resistência.
26
O fíller calcário tem um efeito benéfico nas seguintes propriedades do betão:
trabalhabilidade, permeabilidade, exsudação, calor de hidratação, atenuando ainda a tendência
do betão para fendilhar.
As adições com propriedades pozolânicas, isto é, as que apresentam reactividade como
hidróxido de cálcio, ao reagirem com este composto libertado nas reacções de hidratação do
cimento, dão origem a silicatos de cálcio hidratados semelhantes aos produzidos pelo cimento
portland. A pasta de cimento endurecida apresenta, desta forma, um maior teor de silicatos de
cálcio hidratados e um menor teor de hidróxido de cálcio, melhorando a sua compacidade e
aumentando a sua resistência à deterioração. As escórias de alto forno têm composição idêntica
à do cimento, apresentando assim propriedades hidráulicas que necessitam apenas de um meio
com pH elevado para que se possam desenvolver de forma adequada. Este meio alcalino é, no
betão, fornecido pelo hidróxido de cálcio que se liberta nas reacções de hidratação do cimento.
Os betões com escórias apresentam menor calor de hidratação e maior resistência ao ataque
químico.
Os betões fabricados com adições do tipo II apresentam, em geral, menores resistências
iniciais, mas a prazo (3 – 6 meses) exibem: maiores resistências mecânicas, em resultado da sua
maior compacidade e do maior teor em silicatos de cálcio; maior resistência ao ataque químico
devido à menor porosidade, menor teor em hidróxido de cálcio e maior resistência à penetração
de cloretos.
Refira-se que com a utilização de sílica de fumo o problema da redução de resistência
inicial é eliminado devido à elevada finura deste material e à sua elevada reactividade [8].
1.2.5. Adjuvantes
Os adjuvantes são produtos que são adicionados em pequenas quantidades referidas à
massa de cimento (< 5%), antes ou durante a amassadura, provocando as modificações
requeridas das propriedades normais do betão fresco ou endurecido.
Existem actualmente uma grande variedade de produtos com a finalidade de modificar
as propriedades tecnológicas do betão, tornando difícil a sua classificação. Sob o ponto de vista
prático, o que tem maior interesse são os efeitos que se procuram alcançar com a utilização de
adjuvantes, sendo os principais os seguintes [7]:
Melhorar a trabalhabilidade;
Retardar a presa;
Acelerar a presa;
Acelerar o endurecimento nas primeiras idades;
27
Aumentar a resistência aos ciclos gelo-desgelo;
Diminuir a permeabilidade;
Criar uma ligeira expansão;
Ajudar a bombagem;
Inibir a corrosão de armaduras.
Embora todos os adjuvantes sejam importantes para se atingir determinada propriedade
para o betão, os que merecem maior atenção são os destinados a melhorar a trabalhabilidade.
Conforme foi referido atrás, deve-se limitar ao mínimo a quantidade de água utilizada no
fabrico do betão. Os adjuvantes têm aqui um papel importante, pois permitem reduzir a água
de amassadura sem prejudicar a trabalhabilidade.
Estes adjuvantes são designados por redutores de água, distinguindo-se dois tipos: os
plastificantes e os superplastificantes.
Os plastificantes permitem, em geral, uma redução de água da ordem de 5 a 15%
mantendo a trabalhabilidade do betão. Os superplastificantes permitem reduções de água muito
superiores, da ordem de 25 – 35% ou mais [7].
A actuação destes produtos no betão pode ser resumida da seguinte forma [8]:
Redução da tensão superficial da água, aumentando a sua capacidade de alastramento
sobre as superfícies das partículas e o seu poder de penetração;
Efeito lubrificante, diminuindo o atrito existente entre as partículas finas e entre esta e
a água;
Efeito dispersor e desfloculante devido à absorção das moléculas do adjuvante pelas
partículas sólidas que as torna electricamente carregadas e assim repelentes.
Enquanto nos plastificantes o efeito lubrificante é preponderante, nos superplastificantes
o efeito dispersor é predominante.
Com estes tipos de adjuvantes consegue-se [8]:
Aumentar a tensão de rotura;
Reduzir a dosagem de cimento, sem alterar a tensão de rotura nem a trabalhabilidade;
Aumentar a trabalhabilidade, mantendo as dosagens de água e cimento;
Diminuir a porosidade e permeabilidade.
Dado que as propriedades do betão dependem em grande parte da razão A/C, pode
afirmar-se que o surgimento dos superplastificantes revolucionou de certa forma a utilização
do betão, tornando possível colocá-lo e compactá-lo onde anteriormente não era viável e
permitindo o fabrico de betões de alta resistência e alto desempenho.
28
Refira-se que actualmente é possível fabricar betões com razões água-cimento até
valores da ordem de 0,2, atingindo resistências da ordem de 150 MPa. Estes betões são
praticamente impermeáveis, apresentando características de durabilidade excepcionais,
permitindo a utilização em ambiente extremamente agressivos sem que haja preocupações
relativas à deterioração das construções [8].
1.3. Composição do betão
Sob o ponto de vista do projecto de estruturas interessam basicamente duas propriedades
fundamentais a que o betão deve satisfazer: “resistência” e “durabilidade”. No entanto, para
que estas propriedades possam ser atingidas é necessária que o betão possa ser colocado e
compactado de forma adequada, surgindo assim uma terceira propriedade fundamental a
trabalhabilidade. Desta forma, o estudo da composição do betão deve ser efectuado tendo por
base o objectivo de, para cada situação particular, o betão atingir a resistência, durabilidade e
trabalhabilidade adequadas.
O comportamento do betão, para além da composição granulométrica dos agregados,
depende essencialmente de três factores: do tipo e dosagem do ligante; da dosagem de água e
dos adjuvantes. É certo também que a colocação, compactação, cura e protecção desempenham
um papel fundamental para que um betão com determinada composição possa vir a desenvolver
todas as suas potencialidades.
A dosagem do ligante influencia essencialmente a trabalhabilidade, embora tenha
também uma influência importante na resistência e durabilidade do betão. As misturas quando
são pobres em ligantes apresentam-se ásperas, pouco trabalháveis, com tendência a segregar e
têm um acabamento superficial difícil. Quando são muito ricas em ligante apresentam-se
excessivamente coesivas e aderentes sendo mais difíceis de colocar e compactar em obra [8].
Caso seja necessário utilizar misturas muito ricas em ligante, devido a exigências de
resistência e/ou durabilidade, deve-se utilizar adjuvantes para minorar os efeitos atrás referidos.
O tipo de ligante exerce uma influência importante na durabilidade do betão. Sob este
aspecto, importa salientar o papel das adições activas que ao preencherem os espaços vazios
entre as partículas de cimento conduzem a pastas mais compactas e, portanto, menos
permeáveis. Por outro lado, aumentam a resistência do betão ao ataque químico por reduzirem
a quantidade de hidróxido de cálcio originado durante a hidratação do cimento.
A razão água-cimento (A/C) é o parâmetro que mais influencia as propriedades do betão.
Quanto maior for o seu valor, mais porosa e permeável é a pasta de cimento, tornando o betão
29
menos resistente e mais sensível à acção dos agentes agressivos que originam a deterioração
das estruturas.
Importa referir que a razão água-cimento é definida como a razão entre a dosagem
efectiva de água e a dosagem de cimento. A dosagem efectiva de água é a diferença entre a
quantidade total de água presente no betão fresco e a quantidade de água absorvida pelos
agregados. Isto significa que para o cálculo da razão A/C não é considerada a parcela de água
absorvida pelos agregados dado que a sua influência no comportamento da pasta de cimento é
desprezável.
Nas Figuras 3 e 4 está ilustrado a influência da razão A/C na resistência à compressão
do betão e na permeabilidade de pastas de cimento. Os resultados indicados mostram que
duplicando a razão A/C a resistência é reduzida na ordem de 50% e que a permeabilidade
aumenta acentuadamente com a razão A/C a partir de valores da ordem de 0,5.
Para se obter betões de boa qualidade é sempre necessário limitar a razão A/C a valores
baixos conforme se pode verificar nas figuras atrás referidas. A trabalhabilidade adequada pode
ser obtida com a utilização de adjuvantes plastificantes [18].
Refere-se que a norma NP EN 206-1 impõe requisitos relativos à mínima dosagem de
ligante e à máxima razão água-ligante que devem ser satisfeitos em função das diferentes
classes de exposição ambiental de forma a assegurar uma durabilidade adequada para as
estruturas.
Figura 3 - Variação da tensão de rotura do betão com a razão A/C.
Fonte: [8].
30
Figura 4 - Influência da razão A/C na permeabilidade.
Fonte: [8].
Outro factor importante na definição da composição do betão é a máxima dimensão do
agregado. Esta deve ser escolhida de modo a que o betão possa ser colocado e compactado à
volta das armaduras sem que haja segregação.
A máxima dimensão do agregado não deve exceder [8]:
Um quarto da menor dimensão do elemento estrutural;
A distância livre entre os varões da armadura diminuídas de 5 mm;
1.3 vezes a espessura do recobrimento das armaduras.
1.4. Caracteríscas do betão convencional
Nos tópicos que seguem será feita uma descrição das características do betão que realçam
os objectivos desta pesquisa.
1.4.1. Resistência à compressão
A resistência à compressão é a característica mecânica mais importante do betão, pois
nas estruturas a função deste material é essencialmente resistir às tensões de compressão
31
enquanto as armaduras têm a função de resistir às tensões de tracção. A resistência à compressão
é determinada em provetes submetidos a uma solicitação axial num ensaio de curta duração,
isto é, com uma velocidade de carregamento elevada. Dado que a forma dos provetes, a
velocidade de carregamento e outros factores tais como a idade do betão e as condições de cura
têm uma influência significativa na resistência medida, os métodos de ensaio são normalizados
[8].
Os provetes geralmente utilizados para determinar a resistência à compressão do betão
têm a forma cúbica ou prismática, sendo, entre estes últimos, os cilindros com altura dupla do
diâmetro os mais usuais. Na Figura 5 está indicada a relação entre a resistência medida em
prismas e em cubos, verificando-se que a resistência do betão diminui com o aumento da
esbelteza dos provetes.
Figura 5 - Relação entre a resistência medida em provetes prismáticos e a
resistência medida emprovetes cúbicos
Fonte: [8].
A norma NP EN 206-1 estabelece que a resistência à compressão deve ser determinada
em provetes cúbicos de 150 mm ou provetes cilíndricos de 150/300 mm. A resistência cilíndrica
é da ordem de 0,80 da resistência cúbica. Esta diferença é originada pelo atrito entre as faces
dos provetes e os pratos das prensas que impedem a deformação transversal do betão
conduzindo a maiores valores da resistência. Este fenómeno é mais significativo nos provetes
com menor esbelteza.
Uma vez que o endurecimento do betão se processa ao longo do tempo, a resistência à
compressão, tal como as outras características deste material, evolui também no tempo. Como
para efeito de dimensionamento das estruturas se considera a resistência do betão aos 28 dias,
estabeleceu-se esta idade para caracterizar esta propriedade. Assim, a resistência à compressão
é determinada sobre moldes cilíndricos ou cúbicos, mantidos em condições saturadas, aos 28
dias de idade.
A resistência do betão apresenta uma variabilidade significativa resultante quer da
própria heterogeneidade do material, quer das condições de fabrico (controlo de qualidade).
32
Desta forma, a resistência não pode ser caracterizada apenas pelo valor médio dos
resultados obtidos de ensaios de um determinado número de provetes. É necessário também ter
em conta a dispersão dos valores.
Adaptou-se, assim, o conceito de resistência característica que é um valor estatístico
que tem em conta a média aritmética das tensões de rotura média (fcm) obtidas nos ensaios
dos provetes e o coeficiente de variação () dos valores medidos. A resistência característica
do betão (fck) é o valor que apresenta 95% de probabilidade de ser excedido, Figura 6.
Figura 6 - Valor característico da resistência (fck).
Fonte: [8].
Admitindo uma distribuição normal, a resistência característica é dada pela seguinte
expressão [8]:
𝑓𝑐𝑘 = (1 − 1.64𝛿)𝑓𝑐𝑚
Em que:
𝑓𝑐𝑘 = (1 − 1.64𝛿)𝑓𝑐𝑚
e
𝛿 = √1
𝑛∑ (
𝑓𝑐𝑖 − 𝑓𝑐𝑚
𝑓𝑐𝑚)
2𝑛
𝑖=1
(1)
O coeficiente de variação é determinado essencialmente pela qualidade dos meios
empregues para fabricar o betão que influenciam a precisão com que é efectuada a dosagem
33
dos seus componentes, pela organização do estaleiro e ainda pelo controlo exercido sobre o
fabrico. Como valores de referência podem considerar-se os seguintes [8]:
Condições de execução médias - = 0,20 a 0,25;
Condições de execução boas - = 0,15 a 0,20;
Condições de execução muito boas - = 0,10 a 0,15.
Um coeficiente de variação superior a 0,25 não é admissível na execução de estruturas
de betão armado. Quanto maior for o coeficiente de variação, maior é o afastamento entre o
valor médio e o valor característico da resistência. Assim, existe toda a vantagem, sob o ponto
de vista económico, em fabricar e controlar o betão de forma eficiente.
1.4.2 Consistência
A consistência deve ser especificada através de uma classe ou, em casos especiais,
através de um valor pretendido, tendo em consideração o método de ensaio mais adequado:
Ensaio de Abaixamento;
Ensaio de Vêbê;
Ensaio de Compactação;
Ensaio de Espalhamento.
No entanto, o ensaio mais utilizado nas obras correntes é o Ensaio de Abaixamento, o
qual também foi usado neste trabalho.
Cada betão produzido é ensaiado, no seu estado fresco, ao abaixamento, através do Cone
de Abrams, para determinar a sua consistência e fluidez. Este ensaio é adequado a mudanças
de consistência do betão correspondentes a abaixamento entre 10 mm e 210 mm e deve
obedecer ao exposto na NP EN 12350-2. [27]
A metodologia de ensaio consiste em encher com betão fresco um molde metálico de
forma tronco-cónica e dimensões normalizadas (com 30 cm de altura, 20 cm de diâmetro na
base e 10 cm de diâmetro no topo), como representado na Figura 7, em 3 camadas compactadas
com 25 pancadas cada uma (pancadas executadas com barra de compactação de dimensões
normalizadas) e seguidamente esvaziar o molde (subindo-o), medindo-se o abaixamento do
betão com uma régua de escala igualmente normalizada, como indicado na Figura 8.
34
Figura 7 – Cone de Abrams.
Figura 8 – Medição do abaixamento
Fonte: [9].
O ensaio só é válido se o abaixamento for verdadeiro, ou seja, se o abaixamento não
deformar (ver Figura 9). Caso se sucedam dois ou mais abaixamentos deformados, tal indica
que o betão não possui a plasticidade e coesão adequadas para efetuar o ensaio, devendo
realizar-se uma nova amassadura.
35
a) b)
Figura 9 – a) Abaixamento verdadeiro; b) Abaixamento deformado.
Fonte: [9].
O resultado de cada ensaio de abaixamento deve encontrar-se dentro dos limites de
consistência estabelecidos, que fazem corresponder diferentes classes a intervalos de
diferentes valores de abaixamento, como indicado na Tabela 5.
Tabela 5 - Classes de abaixamento do betão.
Fonte: [9].
Existem, no entanto, algumas classes recomendadas, consoante as condições
ambientais, o tipo de betão ou a sua aplicação de acordo com a Tabela 5 [4]:
Betões para bombear → Classe ≥ S3 ;
Pavimentos com meios tradicionais de colocação e acabamento → Classe ≥ S3;
Superfícies com betão à vista → Classe ≥ S3;
Elevado tempo de transporte e/ou clima quente → Classe ≥ S3;
Betões de alta resistência → Classe ≥ S4
36
CAPÍTULO II. BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO
(BRVL)
2.1. O vidro
O vidro é uma substância inorgânica, amorfa e fisicamente homogênea. É obtido a partir
do aquecimento de óxidos ou seus derivados até uma temperatura entre 1.600ºC e 1.800ºC.
Nessa temperatura os constituintes do vidro se tornam fluídos podendo passar pelo processo de
moldagem e após essa etapa são resfriados em condições bastante controladas.
Em geral, os vidros possuem como constituinte principal a sílica ou o óxido de silício -
𝑆𝑖𝑂2 (Tabela 6). Segundo Fragata et al. (2007) o vidro no estado amorfo é constituído
essencialmente por sílica (𝑆𝑖𝑂2 - 72,5%) e uma menor percentagem de sódio (𝑁𝑎2𝑂 - 13,2%)
e cálcio (𝐶𝑎𝑂 - 9,18%) [15]. Na Tabela 7 é possível visualizar algumas composições químicas
do vidro pesquisadas por diferentes autores, em estudos com aplicação do resíduo de vidro na
produção de outros materiais.
Tabela 6 - Composição do vidro
Fonte: [28].
37
Tabela 7 - Composições químicas do resíduo de vidro utilizado em pesquisas
Fonte: [32, 31, 13].
Na Tabela 8 é apresentada a composição química dos cimentos utilizados em algumas
pesquisas com foco na utilização de resíduos de vidro a fim de comparações com a composição
química do resíduo de vidro.
Tabela 8 - Composição química do cimento utilizado em algumas pesquisas
Fonte: [32, 31, 13].
Com as Tabelas apresentadas, pode-se fazer uma comparação inicial dos principais
componentes da composição do resíduo de vidro e do cimento. Os óxidos 𝑆𝑖𝑂2, 𝐴𝑙2𝑂3 e 𝐶𝑎𝑂
fazem parte do sistema ternário da composição química dos principais cimentos encontrados
38
no mercado e ao analisar as composições químicas do resíduo de vidro apresentadas na Tabela
8, verifica-se que os óxidos somados ultrapassam 70% do total, o que indica esse resíduo como
um material para fins cimentícios. Dessa forma é possível concluir que a substituição do resíduo
de vidro por cimento em argamassas e betões, possui grandes probabilidades de ser viável.
2.2 A recilagem do vidro
O crescimento da população e da economia mundial tem provocado um aumento
considerável do consumo de materiais. A geração de resíduos torna-se inevitável e a busca por
alternativas para o destino desses resíduos torna-se cada vez mais comum entre as indústrias.
A preocupação com resíduos de maneira geral é pequena em Angola quando comparado
com outros países. Existe a falta de estudos em Angola a cerca da utilização de resíduos na
produção de novos materiais, porém não há uma política do governo de incentivo a compra de
produtos ambientalmente saudáveis que privilegia produtos contendo resíduos. Na Tabela 9 são
apresentados os índices de reciclagem de garrafas de vidro em diversos países.
Tabela 9 - Reciclagem de embalagens de vidro no mundo (2011)
Fonte: [22].
Em regra, os resíduos deveriam ser tratados e depositados no local em que foram
gerados. Todavia, isso raramente acontece devido à falta de planeamento das indústrias no
momento da concepção do projecto. Tal debilidade leva as indústrias a procurarem o destino
final para os resíduos gerados longe do local de remessa.
39
Dessa forma, o vidro laminado utilizado na construção civil, após sua vida útil, deve
retornar para as suas beneficiadoras e estas são responsáveis pelo destino final do resíduo de
vidro. Algumas empresas optam por encaminhar os vidros laminados inutilizados para uma
fábrica de reciclagem a qual é responsável por separar as duas camadas do vidro da película
intermediária do PVB através de processos de moagens.
2.3 Incorporação do resíduo de vidro laminado na produção de betão
As pesquisas analisadas avaliaram a incorporação do resíduo de vidro como substituto
parcial do agregado grosso, agregado fino ou do material cimentício no preparo de betão. Uma
das restrições apontadas por alguns pesquisadores para utilização do vidro no preparo de betões
é a provável ocorrência de reação álcali-sílica (RAS) entre os álcalis do cimento e a sílica
presente no vidro.
Taha e Nounu (2009) afirmam que a utilização do resíduo de vidro como substituto da
areia em betões possui alto risco de ocorrência da reação álcali-sílica, o que pode gerar fissuras
e danos à durabilidade do betão. Os autores concluíram que para evitar a ocorrência de RAS
deverá ser utilizado algum supressor desse tipo de reacção, tais como escória de alto forno,
metacaulim, pó de vidro pozolânico e nitrato de lítio. Shi e Zeng (2007) também afirmam que
para contornar a expansão devido a RAS podem ser utilizados adições minerais e um cimento
pozolânico.
Diversos autores relatam que o tamanho das partículas pode influenciar directamente no
aparecimento da reação álcali-sílica, prejudicando fortemente a durabilidade das estruturas de
betão. Ismail e Al-Hashmi (2009), Idir, Cyr e Tagnit-Hamou (2011), Shi et al. (2005), Ling e
Poon (2012) e outros afirmam que as expansões devido a RAS são controladas quando o resíduo
de vidro utilizado apresenta uma granulometria fina.
O vidro é um material amorfo e de acordo com sua composição química possui altos
níveis de sílica que é um dos requisitos primários para seu funcionamento como material
pozolânico. Outro requisito para a determinação do grau de pozolanicidade é a dimensão das
partículas uma vez que a reactividade aumenta com a diminuição do tamanho das mesmas.
2.3.1 Propriedades do betão com resíduo de vidro laminado no estado
fresco
A importância da trabalhabilidade em tecnologia do betão é alta, independente da
sofisticação usada nos procedimentos de dosagem. Uma mistura de betão que não possa ser
lançada facilmente ou compactada em sua totalidade provavelmente não apresentará
características de resistência e durabilidade esperadas [21].
40
A trabalhabilidade do betão é influenciada por factores intrínsecos ao betão tais como
relação água/materiais secos, tipo e consumo de cimento, traço, teor de argamassa e agregados.
Além dos factores intrínsecos existem factores externos de influência como as condições de
transporte, lançamento, densidade e distribuição das armaduras e outros.
Nassar e Soroushian (2012) verificaram que à medida que aumentava o teor de
substituição de cimento por resíduo de vidro um ligeiro aumento na consistência do betão era
verificado. Já nos estudos de Antônio (2012) e Shayan e Xu (2006) as misturas que tiveram a
substituição do cimento pelo resíduo de vidro apresentaram diminuição da consistência à
medida que o teor de substituição aumentava.
Nos estudos de Taha e Nounu (2008, 2009) E Cassar e Camilleri (2012) o ensaio de
consistência pelo abaixamento do tronco de cone não mostrou variação nos resultados nas
amostras com substituição do cimento pelo resíduo de vidro. Taha e Nounu (2008) ainda
afirmam que a incorporação do resíduo trouxe melhorias para as propriedades do betão no
estado fresco em razão das propriedades de forma e textura das partículas de vidro.
Os efeitos a cerca da massa específica dos betões com resíduo de vidro relatados nos
estudos de Nassar e Soroushian (2012) e Shayan e Xu (2006) foi que a medida que se aumentava
o teor de resíduo de vidro na mistura a densidade diminuía já que à densidade das partículas de
vidro eram inferiores à densidade do cimento.
Esses estudos corroboram os resultados de Taha e Nounu (2008, 2009) que também
verificaram a diminuição da densidade do betão devido à substituição do cimento pelo resíduo
de vidro. Os autores também atribuem o efeito da diminuição da densidade do betão à menor
massa específica do resíduo de vidro em comparação com a do cimento.
Já nos estudos de Chidiac e Mihaljevic (2011) só houve diferença significativa para os
resultados de densidade do betão, nas misturas com teor de substituição de 25% as quais foram
ligeiramente mais baixas do que as amostras de controle. A densidade dos betões com 10% de
substituição se equiparou com a densidade do betão convencional.
Cassar e Camilleri (2012) estudaram betões com teores de substituição do cimento pelo
resíduo de vidro em proporções de 10 a 50%. Os autores verificaram que apenas para as
misturas com 50% de substituição, a densidade foi menor do que o betão convencional,
enquanto os betões com teores de substituição de 10 a 40% não houve diferença significativa
com os resultados apresentados pelo betão convencional.
41
2.3.2 Propriedades do betão com resíduo de vidro laminado no estado
endurecido
O betão é um dos materiais mais consumidos no mundo, o que o torna um material de
grande importância para a construção civil. Os requisitos de desempenho mais solicitados do
betão, no estado endurecido, são a resistência e a durabilidade, sendo que essas propriedades
são dependentes tanto das propriedades e proporções dos materiais que constituem o betão
como dos procedimentos de execução do mesmo.
As principais propriedades mecânicas do betão são resistência à compressão, resistência
à tracção e módulo de elasticidade. Essas propriedades poderão ser influenciadas com a
incorporação de resíduos na matriz do betão e em alguns casos podem ser até mesmo
aperfeiçoadas. As propriedades mecânicas dos betões produzidos com a substituição parcial do
cimento por resíduo de vidro estão sendo assuntos de algumas pesquisas uma vez que esse
resíduo poderá aprimorá-las em função das possíveis reacções pozolânicas.
Taha e Nounu (2008) verificaram uma diminuição de 16% na resistência à compressão
aos 28 dias dos betões com substituição de 20% do cimento pelo resíduo de vidro. Apesar da
diminuição os autores concluíram ser viável a substituição de parte do cimento pelo vidro
finamente moído de forma a aproveitar suas propriedades pozolânicas.
Cassar e Camilleri (2012) verificaram que das misturas com substituições de 0 a 50%
de cimento por resíduo de vidro, apenas os betões com 50% de teor de substituição não
alcançaram a resistência à compressão projectada de 30 MPa. Os autores verificaram também
que com o aumento da substituição a resistência à compressão dos betões diminuía.
Cassar e Camilleri (2012) concluíram que o tamanho das partículas usadas na pesquisa
(entre 100-600 μm) eram superiores ao tamanho ideal para haver reacções pozolânicas relatado
em outros estudos. Ao comparar os resultados de resistência à compressão aos 28 e 90 dias
confirmou-se a inexistência de reacções pozolânicas, uma vez que não houve diferença entre
os valores apresentados.
Segundo Chen et al. (2006) o vidro pode ser utilizado como substituto do cimento
dependendo do tamanho das partículas, as quais devem ser inferiores a 75 μm para que haja
reacção pozolânica e consequentemente ganhos na resistência do betão. Os autores estudaram
betões com substituição parcial do cimento e areia por partículas de vidro finamente moídas
(módulo de finura igual à 0,94). Os resultados de resistência à compressão das misturas com
substituição apresentaram-se inferiores aos resultados dos betões convencionais (sem
substituição) em todas as idades.
42
Shayan e Xu (2004) verificaram que há um grande potencial na utilização de resíduo de
vidro em betão, principalmente quando este é usado na forma de pó. Os autores verificaram que
os betões com teores de substituição do cimento pelo resíduo de vidro apresentaram valores de
resistência à compressão mais baixa do que as amostras de convencionais devido ao teor de
cimento ser mais baixo nessas misturas, porém com o decorrer da idade os betões com
substituição foram ganhando resistência de forma a se aproximar do betão convencional (Figura
10).
Figura 10 – Resistência à compressão dos betões com resíduo de vidro
Fonte: [30].
Chidiac e Mihaljevic (2011) estudaram a incorporação de resíduo de vidro na
preparação de blocos de betão. Os autores avaliaram a substituição de 10 e 25% do cimento
pelo resíduo de vidro para a preparação dos betões. Os resultados de resistência à compressão
dos blocos preparados com betão com resíduo de vidro atingiram a resistência mínima exigida
e em um ano as amostras com 10% alcançaram a resistência da amostra de controle.
Shao et Al. (2000) pesquisaram o uso de sílica activa, vidro finamente moído e cinzas
volantes em substituição ao cimento no betão. Eles utilizaram substituições de até 30% do
cimento e partículas com dimensões de 150 μm, 75 μm, e 38 μm. Os autores verificaram que
para substituições do cimento por partículas de vidro com granulometria de 38 μm as
propriedades mecânicas foram aprimoradas em função das reações pozolânicas, sendo que os
betões com 30% de substituição do cimento por vidro com essa granulometria tiveram um
ganho de 120% na resistência até os 90 dias.
Nassar e Soroushian (2012) utilizaram resíduo de vidro com partículas de tamanho
médio de 13 μm como substituto parcial do cimento na preparação de betões com agregados
reciclados. A utilização do resíduo de vidro nessa pesquisa teve o intuito de aproveitar suas
43
propriedades pozolânicas de forma a melhorar as propriedades dos betões com agregados
reciclados. Os resultados foram betões com uma maior durabilidade que apresentaram valores
satisfatórios nos ensaios de absorção, permeabilidade e ataque por cloretos. A resistência desses
betões com resíduo de vidro apresentou bons resultados em idade mais avançada, por meio da
melhoria das características dos poros, pois houve preenchimento dos mesmos pelas partículas
de vidro, e a conversão de CH para C-S-H disponível na pasta de argamassa de cimento.
Segundo Nassar e Soroushian (2012) o aumento significativo da resistência em idade
posterior (56 dias) foi conseguido através da formação de uma microestrutura densa e menos
permeável, que deve ser o resultado do efeito de enchimento dos poros pelas partículas de vidro
indicando a existência do efeito filler.
Shayan e Xu (2006) prepararam 10 misturas diferentes de betão com utilização de
resíduos de vidro em substituição da areia e do cimento conforme mostra na Tabela 10. Nos
resultados dos ensaios de resistência à compressão verificou-se que aos 28 dias apenas três
misturas, contendo 20% de resíduo de vidro, atingiram 40 MPa (betão convencional). No
entanto, em 404 dias, todas as outras misturas contendo 30% de pó de vidro alcançaram a
resistência de 55 MPa, apesar da redução de 30% de cimento nas misturas. Os autores
concluíram que esse resultado indica o desenvolvimento de uma resistência maior que pode
estar ligada a reação pozolânica entre as partículas de vidro e do cimento em idades mais
avançadas (Figura 11).
44
Tabela 10 - Proporções das misturas realizadas.
Fonte: [31].
Figura 11 - Resistência à compressão dos betões estudados.
Fonte: [31].
A partir da Figura 11 é possível constatar que das misturas que fizeram a substituição
do cimento pelo resíduo de vidro (Mix 3 e Mix 4) apenas a mistura com 20% de substituição
ultrapassou a resistência de projecto de 40 MPa e teve um ganho de resistência à compressão
considerável aos 404 dias. A mistura com 30% de substituição só alcançou a resistência de
projecto aos 90 dias. Shayan e Xu (2006) concluíram que houve um desenvolvimento de reação
45
pozolânica nessas misturas e que a diminuição na resistência é devida a redução do teor de
cimento.
Antônio (2012) estudou a aplicação da utilização do resíduo de uma Estação de
Tratamento de Efluentes (ETE) do processo de lapidação do vidro sodo-cálcico na produção de
betões. O resíduo gerado por essa estação de tratamento possui uma grande quantidade de
dióxido de silício (𝑆𝑖𝑂2) e óxido de alumínio (𝐴𝑙2𝑂3) resultante da utilização de floculantes e
clarificantes para o tratamento de efluentes provenientes dos pavilhões industriais onde ocorre
a lapidação das chapas de vidro.
Antônio (2012) estabeleceu em sua pesquisa teores de substituição do cimento (CPV-
ARI-RS) de 0, 5, 10, 15 e 20% por resíduo de ETE coletado. Os ensaios de resistência à
compressão e à tracção por compressão diametral foram realizados para as idades de 3, 7 e 28
dias (Tabela 11) e os ensaios de módulo de elasticidade após os 28 dias.
Tabela 11 - Resultados dos ensaios de resistência à compressão e à tracção de betões com
resíduo de ETE
Fonte: [3].
46
A partir dos resultados obtidos, foi possível concluir que ao final dos 28 dias os betões
com 15% de substituição obtiveram os melhores resultados dentre os betões preparados,
apresentando os valores mais próximos aos do betão convencional e a menor variação entre os
corpos de prova rompidos. No que se refere à resistência à tracção, constatou-se que não houve
variação significativa estatisticamente aos 28 dias de idade em nenhum dos betões,
independentemente do teor de substituição do cimento pelo resíduo de vidro da ETE.
Os estudos de Antônio (2012) corroboram com os resultados da pesquisa de Taha e
Nounu (2008), a qual não se observou diferenças significativas nos resultados de resistência à
tracção apresentados pelos betões com resíduo de vidro substituindo o cimento e o betão
convencional.
Já nos estudos de Shayan e Xu (2006) verificou-se que com o aumento do teor de
substituição do cimento pelo resíduo de vidro houve uma diminuição nos resultados de
resistência à tracção a qual foi verificada aos 130 dias.
Taha e Nounu (2008), Antônio (2012), Chidiac e Mihaljevic (2011) verificaram que o
módulo de elasticidade dos betões com substituição do cimento por resíduo de vidro não
mostraram diferenças significativas, ou seja, os resultados das médias pertenciam a um mesmo
grupo homogêneo.
Shayan e Xu (2006) verificaram uma diminuição nos resultados de módulo de
elasticidade das misturas com percentuais de substituição do cimento pelo resíduo de vidro
quando comparadas com a amostra de referência. Os autores constataram uma tendência de
crescimento considerável do módulo de elasticidade em idades mais avançadas.
A Figura 12 mostra imagens obtidas a partir de microscopia eletrônica de varredura
(MEV) de betões com substituição de 30% do cimento pelo resíduo de vidro em pesquisas
realizadas por Shayan e Xu (2004).
(a) (b) (c)
Figura 12 – MEV dos betões na pesquisa de Shayan e Xu (2004) (a) Betão com
Substituição (b) Betão com Substituição (c) Betão convencional.
47
Fonte: [31].
As imagens apresentadas nas Figuras 13 (a) e 14 (b) mostram a microestrutura densa
que desenvolveu as pastas com incorporação de 30% de resíduo de vidro e ilustra o consumo
de partículas finas de resíduo de vidro pela sua reacção pozolânica [33].
Ao analisar a microestrutura dos betões com incorporação de resíduo de vidro, Shayan
e Xu (2006) constataram enriquecimento de sílica, assimilação de partículas de vidro nas pastas
e uma quantidade de sódio (Na) elevado em algumas imagens analisadas que podem ser
observadas na Figura 13.
Figura 13 – Micrografia e EDS de betão com 30% do cimento substituído por resíduo de
vidro
Fonte: [31].
Figura 14 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção do resíduo de vidro no
betão
Fonte: [31].
48
Shayan e Xu (2006) observaram algumas partículas ocasionais com cerca de 20 μm de
diâmetro, na mistura com 30% de substituição, que parecem ter reagido com o betão e que os
produtos da reação continham pequenas quantidades de sódio (Na) e grandes quantidades de
cálcio (Ca) (Figura 14). Essa composição se mostrou diferente daquela verificada em que houve
reação parcial ou inexistente do resíduo de vidro no betão e que pode ser visualizada na Figura
15.
Figura 15 - Micrografia e EDS de betão em que houve reacção parcial ou inexistente do
resíduo de vidro no betão
Fonte: [31].
De acordo com Shayan e Xu (2006) as análises de micrografia eletrônica de varredura
não mostraram nenhuma reacção deletéria apesar do alto teor alcalino do resíduo de vidro e que
os álcalis contidos originalmente no vidro foram ligados em materiais pastosos e cristalinos que
resultaram da reacção pozolânica do vidro.
Resultados da pesquisa de Chen et al. (2006) indicaram que as partículas de vidro
desempenharam um papel muito importante nas misturas de betões em todas as idades. Através
das micrografias realizadas em amostras de betões foi possível observar as reacções pozolânicas
que ocorreram com a formação de C-S-H conforme pode ser constatado na Figura 16.
49
Figura 16 – Micrografia de betão com resíduo de vidro: ocorrência de reacção
pozolânica
Fonte: [3].
50
CAPÍTULO III. ESTUDO DE CASO
3.1. Considerações gerais
Com a finalidade de verificar até que ponto o uso de resíduo de vidro laminado melhora
o betão, foi desenvolvido um programa de ensaios compreendendo à análise de diversos
parâmetros intrinsecamente relacionados com aspectos das características do betão.
Realizaram-se dois tipos de betões, um convencional (100% de cimento) e outro equivalente,
mas com resíduo de vidro laminado em substituição parcial de (5%) do cimento.
O procedimento dos ensaios procurou comparar o betão convencional e o betão com
resíduo de vidro laminado, procurando avaliar a viabilidade técnica da utilização deste resíduo
na preparação de betões. Para isso, foram feitas primeiramente a caracterização dos materiais
que foram utilizados nos betões bem como a caracterização física do resíduo de vidro laminado.
Estabeleceu-se um planeamento para os ensaios com intuito de definir quais os dados,
em que quantidades e em que condições estes devem ser colectados durante os ensaios. O
planeamento visa basicamente aperfeiçoar a execução e análise dos ensaios que foram
realizados neste trabalho.
Assim sendo, foram definidas primeiramente quais as variáveis envolvidas na pesquisa,
divididas em variáveis dependentes, variáveis independentes e variáveis de controle conforme
mostra o Tabela 12.
Tabela 12 - Variáveis da pesquisa
Fonte: [Autores da Monografia].
Os ensaios foram realizados dentro do programa nas datas previstas de forma que os
equipamentos utilizados foram os mesmos em todos os procedimentos e os operadores
mantiveram o mesmo procedimento durante os ensaios. A Figura 17 apresentada abaixo um
51
organograma das fases de caracterização dos materiais utilizados e dos ensaios realizados no
betão.
Figura 17 - Organograma do programa de ensaios
Fonte: [Autores da Monografia].
PROGRAMA DE ENSAIOS
CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS
AGREGADO FINO
Análise física
AGREGADO GROSSO
Análise física
RESÍDUO DE VIDRO
LAMINADO
Análise física
CIMENTO
Análise físca
PREPARAÇÃO DOS BETÕES
BETÃO CONVENCIONAL (100% de cimento)
e
BETÃO COM RESÍDUO DE VIDRO LAMINADO (95% de cimento + 5% de pó de vidro)
Betão no estado fresco
Consistência
Betão no estado endurecido
Resistência à compressão
52
3.2. Materiais
Os materiais utilizados para o preparo de 12 corpos de provas de betão foram: areia
natural, brita de origem granítica, cimento Portland adquiridos no mercado formal angolano,
água potável e resíduo de vidro laminado cedido pela obra do empreendimento condomínio V-
Gardens.
3.2.1. Agregado fino
Os ensaios de caracterização da areia foram realizados no Laboratório de Engenharia
Civil da Universidade Metodista de Angola– LEC-UMA. As propriedades físicas da areia estão
descritas na Tabela 13 e a curva granulométrica está ilustrada na Figura 18.
Tabela13 - Propriedades físicas da areia
Fonte: [Autores da Monografia].
Figura 18 - Curva granulométrica da areia
Fonte: [Autores da Monografia].
53
3.2.2. Agregado grosso
O agregado grosso utilizado no programa de ensaios é proveniente do processo de
britagem de rochas graníticas. Esse agregado foi lavado a fim de remover qualquer impureza
que pudesse influenciar nas propriedades do betão. Após esse procedimento a amostra foi seca
na estufa e acondicionada em tabuleiros metálicos. A caracterização da brita foi realizada no
LEC-UMA e os resultados são apresentados na Tabela 14.
Tabela 14 - Caracterização da brita
Fonte: [Autores da Monografia].
A distribuição granulométrica da brita utilizada atendeu às normas ATM de
regulamentação. A curva granulométrica da brita é apresentada na Figura 19.
Figura 19 - Curva granulométrica da brita
Fonte: [Autores da Monografia].
54
3.2.3. Cimento
O cimento utilizado para os ensaios foi do tipo Portland CEM II A-L 42,5 N, fabricado
no país, precisamente na província do Cuanza Sul, da marca Yetu (nosso cimento). Por meio
de ensaio calculou-se a massa específica de 2.707 kg/m3.
3.2.4. Resíduo de vidro laminado
O resíduo de vidro laminado (RVL) utilizado foi cedido pela direcção da obra do
condominio V-Gardens, localizada em Luanda - Angola. O material foi triturado por meio de
martelos para separar a película de PVB do vidro. Tal procedimento não consegue separar
totalmente estes materiais, por isso o resíduo de vidro resultante ainda possui uma pequena
parcela de PVB em sua composição.
Para realizar a caracterização do resíduo, foram realizados alguns procedimentos que
são apresentados na Figura 20.
a) b)
Figura 20 - Procedimentos realizados antes da caracterização do resíduo de vidro
Fonte: [Autores da Monografia].
O vidro foi recebido no Laboratório de Engenharia Civil da Universidade Metodista de
Angola (LEC-UMA) com trincas, vindo da obra conforme mostra a Figura 20 a). Por se
55
apresentar altamente compactado as três camadas, foi necessário realizar primeiramente um
trituramento com auxílio de martelos como mostra a Figura 20 b).
Após esse procedimento verificou-se que os grãos apresentavam-se ainda com uma
granulometria superior ao desejado. Optou-se então por separar os grãos com dimensão superior
através dos peneiros afim de que a finura do RVL se equiparasse com a finura do cimento.
O processo de trituração do RVL foi determinada de forma que a finura do resíduo se
equiparasse com a finura do cimento Portland determinada pela NBR 11579 – Cimento
Portland. Determinação da Finura por meio da peneira 75 μm (nº 200) - Método de ensaio
(ABNT, 1991). A quantidade de pó passado no peneiro 75 μm (nº 200) foi de 960 g, conforme
a Figura 21.
Figura 21 - Pó de resíduo de vidro laminado
Fonte: [Autores da Monografia].
3.3 Preparação das misturas e ensaios
Primeiramente foram realizadas as caracterizações dos materiais. Em seguida foram
preparados os betões com as substituições citadas para a realização dos ensaios no estado fresco
e no estado endurecido de forma que seus resultados pudessem ser analisados.
O estudo da composição dos betões foi baseado no método ABCP (ver anexo A). A
partir desses estudo foi definido o traço unitário para 1 metro cúbico, uma vez que a betoneira
possuí uma capacidade de 125 litros, o traço foi ajustado para 0,035 metros cúbicos, pois
pretendíamos moldar apenas 6 corpos de provas para cada tipo de betão, assim obtivemos um
56
traço unitário em massa de 1: 2,26: 0,33: 1,26: 0,5 (cimento; areia; brita 1 ; brita 2; água) a
relação água/cimento (a/c) de 0,5 (ver anexo A) . Para esse traço, a resistência aos 28 dias do
betão foi projectada para ser de 34 MPa.
Foram preparadas amostras de betão sem adição de resíduo de vidro laminado e
amostras com substituição parcial do cimento pelo resíduo na proporção de 5 % em massa. As
percentagens e idades de realização dos ensaios foram definidas em função da revisão
bibliográfica, a qual mostrou que não é viável a utilização de percentagens elevadas de
substituição do cimento por resíduo de vidro laminado, e que em idades mais avançadas, o betão
com o resíduo tende a obter ganhos na sua resistência. Foram adoptadas nomenclaturas
específicas para cada traço de betão produzido que se encontram na Tabela 15, juntamente com
a composição em massa das misturas.
Tabela 15 - Nomenclatura dos traços moldados de acordo com o percentual de
substituição em massa do cimento pelo resíduo e composição em massa das misturas.
Fonte: [Autores da Monografia].
Os betões produzidos de acordo com a composição estabelecida foram caracterizados
nos estados fresco e endurecido. No estado fresco foram realizados ensaios de determinação de
índice de consistência. Já no estado endurecido foram realizados os ensaios de resistência à
compressão axial.
Para a preparação dos traços de betão foi utilizada uma betoneira, com capacidade de
125 litros. A sequência de colocação dos materiais na betoneira se manteve constante para que
fosse evitada a perda do material e a mistura ficasse mais homogênea.
O primeiro passo foi girar a betoneira só com água, para garantir que todo o material
necessário para o betão não ficasse aderido às paredes do equipamento. Logo após esse passo,
foi acrescida toda a brita e parte da água. Após esse momento foi acrescido o cimento, feito a
mistura por ±1 minuto onde já era possível verificar que o mesmo envolvia completamente os
grãos da brita.
No traço em que havia a substituição, o resíduo foi colocado na betoneira juntamente
com o cimento. Em seguida era acrescentada a areia, seguindo-se do acréscimo do restante de
57
água em intervalos para que a homogeneização fosse mais eficaz. Ao final de todas as
betonagens foi verificado um aspecto liso e bem homogêneo.
Logo após a preparação dos traços do betão iniciavam-se as moldagens dos corpos de
prova em formas cilíndricas de 30 cm de altura e 15 cm de diâmetro e cubos de 15 cm de lados
e que pode ser visualizada na Figura 22. Esses corpos de prova foram submetidos aos ensaios
de resistência à compressão.
Figura 22 - Preparação dos corpos de provas
Fonte: [Autores da Monografia].
Os corpos de prova foram desmoldados em um período de 24 h e depois identificados
para armazenagem na caixa húmida. Para garantia da humidade necessária para a cura dos
corpos de prova, os mesmos foram mantidos imersos em água saturada dentro da caixa húmida
até a data pré-determinada de realização dos ensaios.
Os corpos de prova que foram submetidos aos ensaios de resistência à compressão
tiveram suas faces de trabalho rectificadas para evitar irregularidades na superfície, havendo
assim, uma melhor distribuição da carga durante o ensaio.
3.3.1 Ensaios no betão no estado fresco
Após o término da mistura na betoneira foram coletadas amostras para os ensaios de
consistência através da medida do abaixamento tronco-cónica.
Os ensaios de consistência pelo abaixamento tronco-cónica, foi adoptada a classe S3 na
qual a faixa de consistência vai de 100 a 150 mm ( Tabela 16).
58
Tabela 16 - Classe de abaixamento do betão
Fonte: [9].
3.3.2 Ensaios no betão no estado endurecido
No estado endurecido foram realizados os ensaios mecânicos de resistência à
compressão.
Os corpos de prova foram mantidos até a data do ensaio imersos em caixas com água
saturada, atendendo as prescrições estabelecidas pelas normas utilizadas no LEC-UMA.
3.3.2.1 Resistência à compressão axial
O ensaio de resistência à compressão foi realizado com o auxílio de uma prensa (Figura
23), pertencente ao Laboratório de Engenharia Civil (LEC) da Universidade Metodista de
Angola (UMA). Para cada traço e cada idade, foram testados 2 corpos de prova sendo as idades
de ensaios de 3 e 7 dias.
Figura 23 - Prensa utilizada no ensaio de resistência à compressão
Fonte: [Autores da Monografia].
59
3.4. Resultados e Discussões
3.4.1 Análise da consistência pelo abaixamento tronco-cónica
Os resultados dos ensaios para determinação da trabalhabilidade foram realizados
conforme NP EN 12350 – Ensaios do betão fresco, ensaio de abaixamento segundo à norma
NP EN 12350 os resultados encontram-se expostos na Tabela 17.
Tabela 17 - Resultados do ensaio de abaixamento do tronco de cone
Fonte: [Autores da Monografia].
A partir da Tabela 17, pode ser notada que não houve diminuição no índice de
consistência das amostras, porém todas as misturas foram consideradas trabalháveis,
apresentando um aspecto coeso, plástico e dentro da classe de consistência determinada. Esses
resultados corroboram com as pesquisas de Taha e Nounu (2008, 2009) E Cassar e Camilleri
(2012) que relatam que ensaio de consistência pelo abaixamento tronco-cónica não mostrou
variação nos resultados nas amostras com substituição do cimento pelo resíduo de vidro. Taha
e Nounu (2008) ainda afirmam que a incorporação do resíduo trouxe melhorias para as
propriedades do betão no estado fresco em razão das propriedades de forma e textura das
partículas de vidro. Em detrimento do teor de substituição ser menor justifica-se assim
independentemente do resídou de vidro laminado moido ter elevada superfície específica não
prejudicou a homogeneização da mistura, devido a quantidade de teor utilizada que não
dificultou a passagem da água.
3.4.2. Análise da resistência à compressão axial
A caracterização dos betões no estado endurecido foi realizada por meio dos ensaios de
resistência à compressão axial.
Foram testados oito corpos de prova (cubos e cilindros), isto é, quatro para o betão sem
substituição (100% cimento) e quatro para o betão com substituição de resíduo de vidro
laminado, esses corpos de prova foram rebentados nas seguintes idades 3 e 7 dias todos
ensaiados conforme a norma. Os valores da resistência à compressão axial para cada traço
podem ser observados nas Tabela 18 e 19.
60
Tabela 18 - Resistência à compressão nos cilindros
Tabela 19 - Resistência à compressão nos cubos
Fonte: [Autores da Monografia].
As Figuras 24 e 25 representam o gráfico dos resultados de resistência à compressão
axial dos betões estudados. Os betões com substituição do cimento Portland pelo resíduo de
vidro laminado obtiveram resultados de resistência inferiores ao betão convencional. O
consumo de cimento do traço convencional é de 15 kg/m³ enquanto que para as misturas resíduo
de vidro, é de 14,25 Kg/m³ para 0.035 m3, o que pode ter contribuído para a redução da
resistência do betão com resíduo.
Figura 24 - Resistência à compressão axial nos cilindros de betão
61
Figura 25 - Resistência à compressão axial nos cubos de betão
Fonte: [Autores da Monografia].
A princípio, observa-se que a dosagem com percentual de substituição não ultrapassou
a resistência à compressão do traço convencional.
As Figuras 24 e 25 mostram que há um aumento da resistência com o aumento da idade
quer no betão convencional assim como no betão com resíduo, ressaltando que os incrementos
de resistências aos 91 dias são consideráveis. Esse resultado foi análogo na pesquisa de Idir,
Cyr e Tagnit-Hamou (2011), em que as amostras com resíduos analisadas alcançaram
resistências próximas à amostra de referência em idades mais avançadas.
É possível observar que a substituição do cimento pelo resíduo de vidro laminado, a
resistência à compressão diminui. Uma vez que se manteve a mesma relação água/cimento para
todas as misturas.
Porém existem ganhos na resistência à compressão no decorrer da idade para todas as
misturas do betão. Provavelmente algumas amostras desse traço apresentaram resultados não
esperados em função de factores externos que podem ter influenciado no resultado apresentado.
Através dessa comparação, pode-se constatar que a diminuição da resistência à
compressão axial, verificada no betão produzidos com o resíduo de vidro, foi devido à
diminuição do consumo de cimento na mistura. Ao comparar o consumo de cimento da mistura
do betão convencional com a mistura do betão com substituição do cimento pelo resíduo de
vidro laminado, verifica-se uma diferença de 0,75 kg/m3.
62
CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS
O objectivo desse estudo foi avaliar o potencial de aplicação do resíduo de vidro
laminado (proveniente de obras civis) na preparação de betões com o intuito de propor a
utilização desse resíduo como um substituto parcial do cimento, podendo ser incorporado na
preparação dos betões ou até directamente ao cimento no processo de fabrico.
A partir dos resultados e analises, observou-se que a substituição parcial do cimento
pelo resíduo de vidro laminado na proporção de 5% nos betões preparados não produziu uma
melhoria considerável nas propriedades analisadas. Entretanto também não gerou perdas
significantes nas propriedades físicas e mecânicas em relação ao betão convencional.
Dessa forma conclui-se que os resultados apontam para a viabilidade técnica e
economica da utilização do resíduo de vidro laminado na produção de betões como substituto
parcial do cimento. Porém, novas pesquisas devem ser realizadas no sentido de estudar o
comportamento de outras propriedades não analisadas nesta monografia, sobretudo dos
parâmetros relativos à durabilidade, resistência à compressão diametral e módulo de
elasticidade.
A caracterização do resíduo de vidro laminado (RVL) permitiu a melhor avaliação das
propriedades pozolânicas desse material. A partir dos ensaios foi possível comparar a finura do
resíduo com a do cimento, sendo que 98% das partículas de vidro estavam abaixo de 75 μm.
Dessa forma, o resíduo de vidro laminado pode ser considerado um material pozolânico de
acordo com sua composição física.
Durante a preparação da composição dos betões com um percentual de substituição não
foi possível constatar diferença na trabalhabilidade das misturas. Através dos ensaios de
consistência pelo abaixamento tronco-cónica, não verificou-se diminuição da consistência das
amostras, porém todas apresentaram um aspecto coeso e plástico.
Os resultados obtidos no ensaio de resistência à compressão axial mostraram, a
princípio, que a mistura com percentual de substituição reduziu a resistência à compressão ds
composição do betão convencional.
Através da análise comparativa realizada sobre os resultados desse ensaio, verificou-se
o decréscimo da resistência à compressão com o percentual de substituição do resíduo. Esta
diminuição é devido à variação no consumo de cimento e ao aumento na relação A/C nas
misturas.
63
A realização desse trabalho incitou a busca por outras análises que seriam inviáveis
executar devido ao tempo disponível para essa pesquisa. Dessa forma, sugerem-se algumas
pesquisas para estudos futuros:
Análise das propriedades relativas à durabilidade dos betões produzidos com o resíduo
de vidro laminado;
Estudo da utilização desse resíduo como adição na preparação de betões e a
possibilidade de utilização do mesmo em maiores teores;
Investigação do tipo de cimento mais adequado para aplicação do resíduo de vidro
laminado em betões para diversos tipos de granulometrias.
64
REFERÊNCIAS BIBLIORAFICAS.
[1] ABIVIDRO - Associação Técnica Brasileira das Indústrias Automáticas de Vidro.
Disponível em: http://www.abividro.org.br, acesso em 9 de Junho de 2013.
[2] ALFREDO MAIA – Medidas não chega. Jornal de Notícias, p.3, 12/04/2004.
[3] ANTÔNIO, A.P. Potencialidades do aproveitamento do resíduo de estação de
tratamento de efluentes do processo de lapidação do vidro sodo-cálcico na produção de
concretos. Dissertação (Mestrado). Curso de Mestrado em Engenharia Civil. Universidade
Federal do Espírito Santo (UFES). Vitória, ES, 2012.
[4] BARBOSA, M.V.C; O Betão: Definição, caracterização e propriedades, 2013.
[5] BARBOZA, A.S.R et al.Avaliação do uso de bambu como material alternativo para
execução de habitação de interesse social. Ambiente Construído, v.8, p. 115-129, 2008.
[6] CALMON, J. L. Resíduos industriais e agrícolas. In: Isaia, Geraldo Cechella. (Org.).
Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e Engenharia de Materiais. 1 ed.
São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, 2007, v. 2, p. 1590-1627.
[7] COUTINHO, A.S. - Fabrico e propriedades do betão. Volume I - Laboratório Nacional
de Engenharia Civil, 1988.
[8] COSTA, A. ; APPLETON, J. –Estruturas de betão – Parte II – Materiais, 2002.
[9] COUTINHO, J.S. Materiais de Construção ii, 2003.
[10] DORA MOTA – Cinza de casca de arroz usada para fazer betão ecológico.
Universidades, O Comércio do Porto, 07/03/2003, p.9.
[11] EDUARDA FERREIRA – Cascas de arroz em vez de cimento. Ciência, Jornal
Notícias, p.17, 22/03/2001.
65
[12] EMÍLIA MONTEIRO – Cimento fabricado das cascas de arroz. Tubo de Ensaio,
Público, 4/05/2001.
[13] FEDERICO, L.M.; CHIDIAC, S.E. Waste glass as a supplementary cementitious
material in concrete – Critical review of treatment methods. Cement and Concrete
Composites, nº37, p.606-610,2009.
[14] GOBBI, A.; MATTANA, A. J.; MEDEIROS, de M. H. F. Uso de análise hierárquica
para a escolha de adições pozolânicas para o concreto: Uma aplicação inicial.Anais do 53°
Congresso Brasileiro do Concreto, Florianópolis, 2011.
[15] JORDONI, L. S. Estudo da aplicação de resíduo de vidro laminado na produção de
concretos. 142p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação
em Engenharia Civil, Universidade Federal do Espírito Santo, Vitória, 2013.
[16] JOHN, VANDERLEY M; AGOPYAN, Vahan.Reciclagem de Resíduos da Construção.
Seminário Reciclagem de resíduos sólidos domiciliares.São Paulo, 2000.
[17] J. SAMPAIO, J.S. COUTINHO, M.N. SAMPAIO – Portuguese rice husk ash as a
partial cement replacement. Proceeding of International Conference: Sustainable
Construction into the next Millennium: Environmentally friendly and innovative cement
based materials, Ed. N.P. Barbosa, R.N. Swamy and C. Lynsdale, pp.125-137, João Pessoa,
Brasil, 2-5 Nov. 2000.
[18] J. SOUSA COUTINHO – The combined benefits of CPF and RHA in improving the
durability of concrete structures. Department of Civil Engineering, FEUP, Universidade
do Porto, R. Dr. Roberto Frias s/n, 4200-465Porto, Portugal. Elsevier
Science Ltd., 2001, pp.51-59.
[19] JOHANSEN, V., “Cement production and cement quality”. Materials Science of
concrete. Ed. J.P. Skalny, The American Ceramic Society, USA, 1989.
66
[20] LIMA, S. A; ROSSIGNOLO, J. A. Estudo das características químicas e físicas da
cinza da casca de castanha de caju para uso em materiais cimentícios. Acta Scientiarum
Technology, v.32,p.383-389,2010.
[21] MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: microestrutural, propriedades e
materiais, 3 ed. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, p. 674, 2008.
[22] MME - Ministério de Minas e Energia. Secretaria de Geologia, Mineração e
Transformação Mineral. Anuário Estatístico do Setor Transformação de Não Metálicos.
Brasilía, 2012.
[23] MONTOYA, P.J.; MESEGUER, A. G.; CABRÉ, F. M. – Hormigón Armado, 11ª edición
– Editorial Gustavo Gili, Barcelona.
[24] NP EN 206-1– Betão: Especificação, desempenho, produção e conformidade. 2005.
[25] NP EN 12620 – Agregados para betão. 2004.
[26] NP EN 13055-1 – Agregados leves parte 1: Agregados leves para betão, argamassa e
caldas de injecção.
[27 ] NP EN 12350-2- Ensaios de abaixamento.
[28] SICHIERI, E. P.; CARAM, R.; SANTOS, J. C. P. dos.Vidros na Construção Civil. In:
Isaia, Geraldo Cechella. (Org.). Materiais de Construção Civil e Princípios de Ciência e
Engenharia de Materiais. 1 ed. São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto - IBRACON, v. 1,
cap.21, p. 655-691, 2007.
[29] SHAYAN, A.; XU, A. Performance of glass powder as a pozzolanic material in
concrete: A field trial on concrete slabs. Cement and Concrete Research, nº36, p.457-
468,2006.
[30] SHAYAN, A.; XU, A. Value-added utilization of waste glass in concrete. Cement and
Concrete Research, nº34,2004.
67
[31] SHAYAN, A.; XU, A. Performance of glass powder as a pozzolanic material in
concrete: . Cement and Concrete Research, nº36, p.457-468,2006.
[32] TOPÇU, I; CANBAZ, M. Properties of concrete containing waste glass. Cement and
Concrete Research, nº34, p.267-274,2004. A field trial on concrete slabs.
[33] USGS (U.S. Geological Survey) – Cement Statistics and Information.
minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/cement/.
[34] World Cement Production - Cement consumption by continent:1985-2020.
www.palladian-publications.com/Cement/WC_regional_review_july04.htm.
[35] VARGAS, Isabela M.; WIEBECK, Hélio. Reciclagem de Vidro Laminado: Utilização
dos vidros de baixa granulometria como carga abrasiva na formulação de vernizes de alto
tráfego para pisos de madeira. Polímeros: Ciência e Tecnologia, vol.17, nº2, p.137-144, 2007.
68
ANEXO A - Cálculo da composição do betão C20/25
O cálculo da composição do betão, foi realizado de acordo com o método ABCP, seguindo a
orientação do livro Bernardo F. Tutikian, Bernardo F. Tutikian Concreto: Ciência e Tecnologia
Geraldo, IBRACON, 2011
Dados
Cimento
𝛾 = 2707 𝑘𝑔/𝑚3
Areia
𝑀𝐹 = 4,0 𝐼𝑛𝑐ℎ 13,3% 5% 𝑑𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒
𝛾 = 2600 𝑘𝑔/𝑚3
𝛿 = 1585 𝑘𝑔/𝑚3
Brita
𝛾 = 2760 𝑘𝑔/𝑚3
𝛿 = 1178 𝑘𝑔/𝑚3 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑎𝑐𝑡𝑎
𝛿 = 1515 𝑘𝑔/𝑚3 𝑠𝑜𝑙𝑡𝑎 B1
𝛿 = 1536 𝑘𝑔/𝑚3 𝑠𝑜𝑙𝑡𝑎 B2
𝐷𝑚á𝑥 = 25 𝑚𝑚
𝐵𝑒𝑡ã𝑜 (𝐶20/25) 𝐴𝑏𝑎𝑖𝑥𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑆3; 𝑆𝑑 = 5,5 𝑀𝑃𝑎
𝐹𝑐𝑘 = 25 𝑀𝑃𝑎 ; 𝐵1 = 20%; 𝐵2 = 80%
Onde:
𝛾 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐𝑖𝑓𝑖𝑐𝑎
𝛿 − 𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑢𝑛𝑖𝑡á𝑟𝑖𝑎
𝑀𝐹 − 𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑓𝑖𝑛𝑢𝑟𝑎
Resolução
𝐹𝑐28 = 𝐹𝑐𝑘 + 1,65 × 𝑆𝑑
𝐹𝑐28 = 25 + 1,65 × 5,5
𝐹𝑐28 = 34 𝑀𝑃𝑎
Relação a/c ( Figura A.1)
𝑎
𝑐= 0,5
69
Consumo de água ( Tabela A.1)
𝐶𝑎 = 210 𝑙/𝑚3
Consumo de cimento
𝑐𝑐 =𝑐𝑎
𝑎𝑐⁄
𝑐𝑐 =𝑐𝑎
𝑎𝑐⁄
=210
0,5 ; 𝑐𝑐 = 420 𝐾𝑔/𝑚3
Consumo de brita
𝑀𝐹 = 4,0
1𝑚3 − 0.575 (Tabela A.2)
𝐶𝑏 = 0,575 × 1178; 𝐶𝑏 = 677,35 𝑘𝑔/𝑚3
𝐶𝑏1 = 677,35 × 0,20; 𝐶𝑏1 = 136 𝑘𝑔/𝑚3
𝐶𝑏2 = 677,35 × 0,80; 𝐶𝑏2 = 542 𝑘𝑔/𝑚3
Consumo de areia
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (𝐶
𝛾𝑐+
𝐶𝑏
𝛾𝑏+
𝐶𝑎
𝛾𝑎)
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 1 − (420
2707+
677,35
2760+
210
1000)
𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 0,38 𝑚3
𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 𝑉𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 × 𝛾𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎; 𝐶𝑎𝑟𝑒𝑖𝑎 = 0,38 × 2600 = 988 𝐾𝑔/𝑚3
Apresentação do traço
Cim:areia:brita1: brita2: água
𝑐𝑐 = 420 𝑘𝑔 𝑚3⁄ ; 𝐶𝑎 = 988 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 136 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 542 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 210 𝑙
𝑐𝑐
𝑐𝑐:
𝐶𝑎
𝐶𝑐:
𝐶𝑏1
𝐶𝑐:𝐶𝑏2
𝐶𝐶:𝐶á𝑔𝑢𝑎
𝐶𝑐
420
420:
988
420:136
420:542
430:210
430
1: 2,35: 0,32: 1,29: 0,5 Este traço é para um metro cubico.
70
Atendendo que a betoneira é de 125l e pretende-se moldar 6 corpos de provas apresentaremos
o traço para 0,035 metros cubicos.
𝑐𝑐 = 15 𝑘𝑔 𝑚3⁄ ; 𝐶𝑎 = 67 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 5 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 19 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 8 𝑙
15
15:
34
15:
5
15:19
15:
8
15
1: 2,26: 0,33: 1,26: 0,5
Para introdução da quantidade de pó do resíduo de vidro laminado, foi considerado 5% do
consumo de cimento, tendo gerado o seguinte traço:
𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 𝐶𝑐 × 5%; 𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 15 × 5% ; 𝐶𝑝ó 𝑑𝑒 𝑣𝑖𝑑𝑟𝑜 = 0,752 𝑘𝑔/𝑚3
𝐶𝑐 = 14.248 𝑘𝑔/𝑚3 ; 𝐶𝑎 = 27 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏1 = 5 𝑘𝑔/𝑚3; 𝐶𝑏2 = 19 𝑘𝑔; 𝐶á𝑔𝑢𝑎 = 8 𝑙
Figura A.1 – Curva de Abrams do cimento
71
Tabela A.1 – Determinação aproximada do consumo de água (Ca)
Consumo de água aproximado (l/m3)
Abaixamento
(mm)
Dmáx agregado grosso (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
40 a 60 220 195 190 185 180
80 a 100 225 200 195 190 185
100 a 120 230 205 200 195 190
120 a 140 235 210 205 200 195
140 a 160 240 215 210 205 200
Tabela A.2 – Determinação do consumo de agregado grosso (Cb)
MF Dimensão máxima (mm)
9,5 19,0 25,0 32,0 38,0
1,8 0,645 0,770 0,795 0,820 0,845
2,0 0,625 0,750 0,775 0,800 0,825
2,2 0,605 0,730 0,755 0,780 0,805
2,4 0,585 0,710 0,735 0,760 0,785
2,6 0,565 0,690 0,715 0,740 0,765
2,8 0,545 0,670 0,695 0,720 0,745
3,0 0,525 0,650 0,675 0,700 0,725
3,2 0,505 0,630 0,655 0,680 0,705
3,4 0,485 0,610 0,635 0,660 0,685
3,6 0,465 0,590 0,615 0,640 0,665
3,8 0,445 0,570 0,595 0,620 0,645
4,0 0.425 0,550 0,575 0,600 0,625
72
ANEXO B - Distribuição granulometrica da brita nos peneiros
No presente anexo é apresentado a distribuição das britas nos peneiros afim de aferir as
suas granulométrias.
Tabela B.1 Análise granulométrica
BRITA
Amostra
Peneiro
(mm)
Massa retida no peneiro
(g) % Retida no peneiro
% Retida
acumulada %Passante
25 1177 39,23% 39,23% 60,77%
16 1702 56,73% 95,96% 4,04%
12,5 86 2,87% 98,83% 1,17%
9,5 29 0,97% 99,80% 0,20%
4,75 5 0,17% 99,96% 0,04%
Fundo 1 0,03% 100,00% 0,00%
TOTAL 3000 100,00%
73
ANEXO C - Distribuição granulométrica da areia nos peneiros
No presente anexo é apresentado a distribuição da areia nos peneiros afim de aferir as
suas granulométrias e calculado o seu módulo de finura.
Tabela C.1 Análise granulométrica
AREIA
Amostra
Peneiro
(mm)
Massa retida no peneiro
(g) % Retida no peneiro % Retida
acumulada %Passante
9,5 0 0,00% 0,00% 100,00%
4,75 21 0,70% 0,70% 99,30%
2 33 1,10% 1,80% 98,20%
1,18 160 5,33% 7,13% 92,87%
0,25 2599 86,63% 93,77% 6,23%
0,18 104 3,47% 97,23% 2,77%
0,075 83 2,77% 100,00% 0,00%
Fundo 0 0,00% 100,00% 0,00%
TOTAL 3000
MF 4,006333333 400,63%
74
ANEXO D - Massa volumica e teor de absorção de água da brita
O anexo abaixo refere-se a uma Tabela do LAB-UMA, a qual permite calcular a massa
volumica e o teor de absorção da água da brita.
Tabela D.1 Determinação da massa volúmica e absorção de água da brita
75
Figura D.2 – Brita imersa na água
76
ANEXOS E - Teor de humidade e inchamento da areia
Tabela E.1 Cálculo do teor de humidade e indice de inchamento da areia
77
ANEXO F - Consistência do betão com resíduo de vidro laminado
Figura F.1 – Abaixamento do betão comresíduo de vidro laminado
78
Figura F.2 – Abaixamento do betão convencional
79
ANEXO G - Resistência à compressão dos betões
Figura G.1 – Rebentamento do cubo de betão com resíduo de vidro lamindado aos 7 dias
Figura G.2 – Rebentamento do cilindro de betão com resíduo de vidro lamindado aos 7
dias
80
Figura G.3 – Rebentamento do cubo de betão convencional aos 7 dias
Figura G.4 – Rebentamento do cilindro de betão convencional aos 7 dias
Top Related