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CONCRETO LEVE PRODUZIDO COM POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS) E
RESÍDUOS DE BORRACHA DE PNEU (RBP).
Igor Cortez Gomes da Silva^1 Zodínio Laurisa M. Sampaio^2
RESUMO: O aumento da população mundial, a prática da obsolescência programada e o consumismo exacerbado pelas sociedades levam a uma exploração desenfreada dos recursos naturais do planeta. Muitas vezes as extrações de matérias-primas e o descarte de resíduos não são realizados da forma correta causando, dessa maneira, prejuízos ao meio ambiente. Percebendo-se esse problema, a Engenharia Civil tem procurado amenizar tal situação reaproveitando materiais que antes seriam descartados e, portanto, não possuíam nenhum emprego nessa engenharia. Neste trabalho analisou-se o comportamento do concreto com a adição de Resíduos de Borracha de Pneu (RBP) e Poliestireno Expandido (EPS) com relação as propriedades físicas de porosidade, de índice de vazios, de absorção e massa específica. Já os aspectos mecânicos foram analisados mediante ensaios de resistência à compressão, à tração e à abrasividade. Os resultados demonstraram que com a adição do RBP e do EPS o concreto aumentou a porosidade, índice de vazios, absorção e reduziu densidade, resistência a compressão e a tração. O concreto com adição do RBP e do EPS torna-se uma opção viável para contextos onde requeiram proteção acústica/térmica, resistência a fissuração/fadiga ou que explorem as principais qualidades dos componentes citados. Palavras-chave: Análises. Concreto leve. Reaproveitamento.
ABSTRACT: The increase in world population, the practice of programmed obsolescence, and consumerism exacerbated by societies leads to a rampant exploitation of the planet's natural resources. Often extractions of raw materials and the disposal of waste are not carried out in the correct way, causing, in this way, damages to the environment. Realizing this problem, Civil Engineering has sought to soften this situation by reusing materials that would previously be discarded and, therefore, did not have any jobs in this engineering. In this work the behavior of the concrete with the addition of Rubber Tire (RBP) and Expanded Polystyrene (EPS) was analyzed in relation to the physical properties of porosity, voids index, absorption and specific mass. The mechanical aspects were analyzed by tests of resistance to compression, traction and abrasiveness. The results showed that with the addition of RBP and EPS the concrete increased the porosity, voids index, absorption and reduction of, density, compressive strength and traction. The concrete with RBP and EPS becomes a viable option for contexts where they require acoustic / thermal protection, resistance to cracking / fatigue or that explore the main qualities of the mentioned components. Keyword: Reviews. Lightweight concrete. Reuse.
(^1) Graduando em Engenharia civil. Centro Universitário UNIFACEX. E-mail: cortezgomesdasilva@gmail.com 2 Profº Dr. em Ciência e Engenharia de materiais.Centro Universitário UNIFACEX. E-mail: zodinio@hotmail.com.
1 INTRODUÇÃO
A construção civil consome bastante de matérias-primas advindas da natureza gerando assim, como consequência, grandes impactos ambientais. Desde a Rio 1992 (Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento), houve um aumento no investimento de pesquisas voltadas para a eficiência na construção civil, procurando-se reaproveitar materiais que antes seriam descartados no meio ambiente (PEDROSO, 2016). Entre os materiais largamente descartados, sem tratamento, podem se citar: tijolos quebrados, gesso, resíduo de polimento de porcelanato, resíduo de pedra calcária e resíduos de borrachas de pneu (RBP) (SAMPAIO, 2017). O concreto é o material construtivo mais utilizado no mundo, o que o torna um excelente material para incorporar esses resíduos (SAMPAIO, 2017). Pesquisas realizadas pela Ferderación Iberoamericana de Hormigón Premesclado (FIHP) demonstraram que a produção anual de concreto chega a 11 bilhões de toneladas sendo equivalente a 1,9 tonelada de concreto por pessoa/ano valor apenas abaixo do consumo humano de água (PEDROSO, 2016). Ultimamente vários trabalhos relacionados a concreto têm sido realizados. Abordando a substituição de alguns componentes do traço, como por exemplo, a areia por borracha de pneu. A utilização de RBP tem ganhado grande aceitação devido aos benefícios da presença desse material, o n d e p o d e - s e c itar: proteção térmica, acústica, capacidade de absorção de impacto (mais dúctil) e melhoramento da durabilidade (SAMPAIO, 2017). O EPS é um material utilizado como alternativa para produção de concretos leves e isolantes térmicos (ROCHA, 2016). Quando bem utilizado, demonstra vários benefícios como diminuição da massa específica e assim reduzindo a questão de esforços aplicados em partes de uma estrutura e também no seu transporte (ROCHA, 2016).
Figura 1: Molécula do EPS.
Fonte: Autoria própria, 2018.
Ultimamente, com o crescimento de campanhas que abordam a questão da consciência ambiental, tem-se procurado desenvolver estudos que abordam a questão da diminuição da extração de recursos naturais e diminuição na geração de resíduos. Segundo Ducman e Mirtic (2009), existem duas razões para o reuso de materiais: redução de custos pelo fato de que ao invés de adquirir novos materiais pode se utilizar o que antes seria descartado e a outra razão que seria reaproveitar o que iria se descartado e assim não gerar mais custos com relação a transporte e a taxas que podem ser pagas pela deposição destes materiais em aterros. Pelo fato do aumento da demanada por parte da sociedade, o presente consumo em grandes quantidades de pneu e a não existencia de locais para onde sejam destinados de maneira correta tais materiais, torna-se fácil encontrar os derivados do petróleo descartados pelo meio ambiente. (MARQUES et al., 2013). Atualmente no cenário do trânsito rodoviário brasileiro existe mais de 80 milhões de transportes sendo que na década passada houve um aumento de mais de 100%. Os resíduos do polimero já foram e são introduzidos como alternativa na indústria da construção (MARQUES et al, 2013). Segundo Fantilli e Gorino (2016), constatou-se após ensaios que o RBP contrubuiu tanto a redução da resitência a compressão como para o aumento da elasticidade. Em ensaios realizados por Gupta et al. (2014), o modelo de RBP que obteve maior desempenho com relação a testes mecânicos foi o de fibra, similar ao mostrado na Figura 2. A borracha sintética é um polímero que contem monômeros como: Isopreno,
Butadieno, Cloropreno e Isobutileno (NUNES e COUTINHO; 2005). Pode-se visualizar tais moléculas na Figura 3.
Figura 2: RBP.sintéticas.
Fonte: Autoria prórpia, 2018. Figura 3: Moléculas de borracha
Fonte: Autoria própria, 2018.
Sua descoberta veio através de Charles Goodyear de forma acidental na década de 30 do século XIX (FAZZAN, 2011). Sabe-se que a borracha possui como grande característica a elasticidade, no entanto, o material possui também resistência, abrasividade, absorção de energia, leveza e propriedades térmicas e acústicas (RODRIGUES e SANTOS, 2013).
3 MATERIAIS E MÉTODOS
No presente trabalho foram confeccionados traços de concreto com a adição de teores distintos de EPS e RBP e moldados corpos de provas com o intuito de verificar os comportamentos com relação as propriedades de coesão,
Tabela 2: Caracterização dos agregados. Areia Brita
Ensaios Resultados Resultados
Módulo de finura 3,11 % 1 %
Diâmetro máximo 4,75 mm 12,5 mm
Massa específica real 2,62 g/cm³ 2,56 g/cm³
Massa unitária 1,44 g/m³ 1,42 g/cm³
Fonte: Autoria própria, 2018.
A água empregada para produção de ensaios e elaboração do concreto advém da rede pública de distribuição da Companhia de Águas e Esgoto do Rio Grande do Norte (CAERN). O traço de referência utilizado foi o 1 de cimento: 2 de areia: 2 de brita: 0, de água: e 0,01 de aditivo superplastificante MC-POWERFLOW 3100 tudo isso em relação a massa do cimento. O EPS e o RBP foram incluídos depois no lugar do agregado miúdo. As proporções usadas estão expostas na Tabela 3.
Tabela 3: Proporções dos materiais utilizados nos traços.
Traços Cimento Areia Brita Água Aditivo RBP EPS
I (referencial) 1 2 2 0,43 0,01 - -
II 1 2 2 0,43 0,01 0,03 0,
III 1 2 2 0,43 0,01 0,03 0,
IV 1 2 2 0,43 0,01 0,03 0,
Fonte: Autoria própria, 2018.
Antes da confecção dos referidos traços, um estudo preliminar foi realizado com o objetivo de determinar a melhor proporção de mistura do concreto leve, considerando os aspectos de coesão e resistência (Figura 4, Figura 5 e Figura 6).
Figura 4: Testes para obtenção da melhor proporção.
Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 5: Corpo de prova 5 x 10 cm para analise da confecção.
Fonte: Autoria própria, 2018. Figura 6 : Testes mecânicos para obtenção da melhor proporção.
Fonte: Autoria própria, 2018.
Foram produzidos em cada traço para as avaliações nos ensaios 12 corpos de prova (CP) de 10 x 20 cm (Figura 7) e 2 placas (PL) de 4 x 15 x 50 cm (Figura 8)
Figura 9: Ensaio de abatimento do tronco do cone.
Fonte: Autoria própria, 2018. Tabela 4: Ensaios de abatimentos do tronco do cone (cm). Traços I (referencial)
Resultados 22, II 9, III 4, IV 0, Fonte: Autoria própria, 2018.
Com as placas foi feito o ensaio de abrasividade/desgaste, onde essas foram colocadas em locais com grande circulação de pessoas para sua análise, conforme a Figura 10. O período adotado para tal foi de 1 mês. As placas foram pesadas após
24h e depois com 1 mês da sua data de confecção, de acordo com a Tabela 5, para avaliar a perda ou ganho de massa. Figura 10: Análise da abrasividade.
Fonte: Autoria própria, 2018. Tabela 5: Pesos dos CP’s 10 x 20 cm e das PL’s de 4 x 15 x 50 cm (Kg). Traços Fresco Endurecido 1 mês depois I – CP (referencial) 3,74 3,65 - II – CP 3,01 2,84 - III – CP 3,22 3,10 - IV – CP 2,97 2,90 - I – PL (referencial) - 6,84 6, II – PL - 5,92 5, III – PL - 6,24 6, IV – PL - 5,28 5, Fonte: Autoria própria, 2018. Com relação aos ensaios mecânicos foram realizados os seguintes ensaios: resistência à compressão – NBR NM 5739 (ABNT, 1994) através de CP’s cilíndricos de 10 x 20 cm, tração (NM 8, 1994) por meio de compressão diametral, porosidade (NBR 9778, 2005), índice de vazios (NBR 9778, 2005), absorção (NBR 9778, 2005),
Areia Inf. Lim. Esp. Sup. Lim. Esp.
120 100 80 60 40 20 0 12,5 6,3 2,4 0,6 0, Tamanho das particulas (mm)
0, 0, 0, 0, 0, 0 12,5 9,5 6,3 4,75 Ø < 4, Tamanho das particulas (mm)
Tabela 7: Caracterização dos agregados. Areia Brita
Ensaios Resultados Resultados
Módulo de finura 3,11 % 1 %
Diâmetro máximo 4,75 mm 12,5 mm
Massa específica real 2,62 g/cm³ 2,56 g/cm³
Massa unitária 1,44 g/m³ 1,42 g/cm³
Fonte: Autoria própria, 2018. Figura 11: Granulometria da areia.
Fonte: Autoria prórpia, 2018.
Figura 12 : Granulometria brita.
Fonte: Autoria prórpia, 2018.
Porcentagem Acumulaa (%)
Porcentagem Acumulada (%)
Os resultados de consistência demonstraram que a medida que o teor de EPS foi aumentando, a consistência foi diminuindo. O aumento do volume do material sólido particulado (EPS) tende a diminuir a plasticidade do concreto diminuindo assim a consistência. Resultados similares já foram relatados por diversos autores (FANTILLI e GORINO, 2016), (DUCMAN e MIRTIC, 2009). Para realização do ensaio foram retiradas amotras de cada traço, ou seja, quatro vezes realizou-se o teste. Com relação a coesão, o traço de referência foi o que apresentou melhor resultado. Enquanto que se adicionava mais RBP’s e EPS’s nos traços, constatou-se que os concretos leves foram ficando menos coesos devido a não interação dos agregados leves a pasta do cimento. A respeito do Slump test, cujos resultados encontram-se na Figura 13, aquele com maior abatimento foi o traço I (referência) e os traços seguintes, gradualmente,
conseguiram obter menor efeito, chegando no último que foi nulo por consequência do traço adquirir pouquíssima trabalhabilidade decorrente do que foi citado anteriormente sobre a comprometedora relação entre os componentes da mistura.
Figura 13: Slump test.
Fonte: Autoria própria, 2018.
Nos ensaios de compressão (Figura 14) e tração (Figura 15) seguiu-se uma lógica similar das análises anteriores. A resistência diminuiu a medida que se adicionou os derivados do petróleo, por conta de uma fraca adesão entre o RBP, EPS e a pasta. Dessa forma, os locais onde se fixaram tais partículas funcionaram como orifícios, onde se concentravam cargas, ocasionando em uma facilitação ao processo de rompimento. O ensaio de compressão utilizou para cada traço 3 CP’s com 7 dias e 3 CP’s com 28 dias resultando 6 CP’s para cada traço. No ensaio de
(cm) 25 22, 20 15 10 9, 5 4, 0 0 Traço I Traço II Traço III Traço IV
Figura 16: Ensaio de massa específica
Fonte: Autoria própria, 2018.
Figura 17: Ensaio de absorção
Fonte: Autoria própria, 2018.
O comportamento citado no parágrafo anterior sobre o aumento da diferença dos resultados a partir da adição de RBP/EPS repetiu-se nos ensaios de porosidade (Figura 18) e índice de vazios (Figura 19). Esses testes possuem uma relação direta, onde quando se aumenta a porosidade, aumenta o índice de vazios que aumentou a absorção. Neste caso, pode-se atribuir esse aumento ao desconfinamento da composição dos traços (Traço II, III, IV). Para realização dos ensaios citados neste parágrafo foram utilizados 9 CP’s por traço.
Traço I Traço II Traço III Traço
1, 1, 0, 0,
2,0 1,8 1,9^ 1,
(g/cm³) - 28 dias 2,5^ 2,
Traço I Traço II Traço III Traço
0, 0,
0,
2, 1, 1,
2,
(%) - 28 dias 2, 2,5 2,
Figura 18: Ensaio de porosidade.
Fonte: Autoria própria, 2018 Figura 19: Ensaio de índice de vazios.
Fonte: Autoria própria, 2018.
No exame de desgaste das placas (Figura 20) viu-se que no período de 30 dias houve pequenas alterações nas massas dessas. Conclui-se assim, que no
período de realização do teste o concreto leve, por consequência, seus materiais, se comportaram bem na avaliação realizada. Nos testes foram utilizadas duas PL’s por traço totalizando assim oito.
Traço I Traço II Traço III Traço
0,
1,
4, 2,
4,2 3,9 4,
(%) - 28 dias 6,
Traço I Traço II Traço III Traço
0,
1,
4, 2,
4,2 3,8 4,
(%) - 28 dias 6,
diminuição da resistência do concreto advém da questão da não interação entre a pasta e os Polímeros.
REFERÊNCIAS
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