Baixe Resíduos de Cimento Cerâmico na Produção de Argamassas: Substituição de Areia Natural e outras Teses (TCC) em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!
UTILIZAÇÃO DE AGREGADO RECICLADO CERÂMICO NA
PRODUÇÃO DE ARGAMASSA DE ASSENTAMENTO
Gabriela Cavazzana Soares^1 Rafael Marçal^2 RESUMO Este artigo de pesquisa tem como objetivo analisar a utilização de resíduos de bloco estrutural cerâmico como agregado miúdo na produção de argamassas de assentamento, por meio da substituição de 25%, 50%, 75% e 100% da areia natural por esse tipo de resíduo. O método para execução da pesquisa consiste na caracterização dos materiais empregados, na avaliação das propriedades nos estados fresco e endurecido das argamassas e na realização do ensaio de compressão axial. Verificou-se que o traço com 2 5 % de agregado reciclado apresentou valor de resistência à compressão superior ao traço de referência, proporcionando um resultado positivo para a substituição analisada. Sendo possível concluir que a substituição de agregados naturais por reciclados pode ser uma alternativa viável que contribui com a sustentabilidade no setor da construção civil. Palavras-Chave: Argamassa. Resíduo cerâmico. Agregado reciclado. Sustentabilidade. 1 INTRODUÇÃO O crescimento e a evolução da construção civil, além de aumentar o consumo de recursos naturais, também provoca uma grande geração de resíduos sólidos, contribuindo com diversos impactos ambientais. Em muitos países não há planos para tratamento desses resíduos, que são simplesmente depositados sobre o solo (ANDRADE et al, 2018; MARTÍNEZ, P. et al, 2016; SILVA; BRITO; DHIR, 2016). Conforme a Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais - ABRELPE ( 2018 ), os municípios brasileiros coletaram cerca de 45 milhões de toneladas de resíduos de construção e demolição em 201 7 , sendo equivalente a uma geração de 600 gramas de resíduos por habitante por dia. Entretanto a geração pode ser (^1) Graduanda em Engenharia Civil pelo Centro Universitário Toledo (^2) Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
ainda maior, pois grande parte dos resíduos não é enviada à aterros controlados, sendo assim descartados de forma inadequada no meio ambiente. Devido à escassez de áreas para deposição de resíduos, se fez necessário que a construção civil analisasse suas atividades, tendo como foco soluções sustentáveis que contribuíssem para o reaproveitamento dos materiais descartados. Dessa forma, os impactos ambientais causados pelo descarte de resíduos podem ser minimizados através da reciclagem. Pois, com a possibilidade de utilizá-los para obtenção de novos materiais, se torna possível que a construção civil absorva grande parte dos seus próprios resíduos, contribuindo para a sustentabilidade do setor (ANDRADE et al, 2018; BOHNENBERGER et al, 2018). Segundo Corinaldesi e Moriconi (2009), aproximadamente 75% dos resíduos dispostos em aterros controlados teriam um grande potencial de reciclagem. Dentre os diversos materiais descartados pela construção civil estão os blocos cerâmicos para alvenaria estrutural, que são desperdiçados quando se quebram durante o transporte, armazenagem e também execução de uma obra. Os resíduos de blocos são definidos conforme a Resolução 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA (2002) como sendo resíduos da construção civil classe A e podem ser transformados em agregados miúdos para produção de outros materiais como argamassas, por exemplo (MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, 2002). Durante a execução de uma obra, grande quantidade de argamassa é utilizada e sendo a areia o componente de maior porção nos traços de argamassas, a substituição desse componente por agregado reciclado é uma alternativa que pode ser considerada benéfica, pois serão minimizados os impactos ambientais causados durante a obtenção dessa matéria-prima através da exploração de jazidas (MARTÍNEZ, I. et al, 2013; MARTÍNEZ, P. et al, 2016). Uma argamassa deve possuir capacidade de retenção de água adequada para que a hidratação do cimento seja garantida. Com a adição de partículas finas de resíduo de bloco cerâmico esta capacidade é aumentada, evitando a evaporação da água e secagem da argamassa que prejudicaria a hidratação do cimento. Consequentemente, esta característica favorável, provoca um ganho de resistência mecânica para a argamassa (JIMÉNEZ et al, 2013; SILVA; BRITO; VEIGA, 2009).
3 METODOLOGIA
O método para execução dessa pesquisa consiste na caracterização dos materiais empregados e na realização dos ensaios necessários para avaliar as propriedades das argamassas nos estados fresco e endurecido. 3.1 Caracterização dos materiais Todos os materiais que compõem as argamassas foram caracterizados anteriormente à sua utilização, de acordo com as suas respectivas normas. 3.1.1 Cimento Portland Para a produção das argamassas, utilizou-se o cimento composto CP II-F-32 em saco de 50kg, pois este tipo é indicado para produção de argamassa de assentamento, sendo adquirido na cidade de Araçatuba (SP). Determinou-se sua massa específica por meio do ensaio descrito na NBR 16605 (ABNT, 2017). A figura 1 mostra o aparelho empregado durante o ensaio. Figura 1: Frasco volumétrico de Le Chatelier (AUTORA, 2018) 3.1.2 Cal Utilizou-se cal hidratada CH-III em saco de 20 kg, também obtida na cidade de Araçatuba (SP).
Para a caracterização da cal realizou-se o ensaio para determinação da massa específica, descrito na NBR 16605 (ABNT, 2017). 3.1.3 Agregado miúdo Os agregados utilizados foram areia natural (AN) e agregado reciclado (AR), ambos provenientes da região de Araçatuba (SP). O AR foi obtido através do beneficiamento de resíduos de blocos cerâmicos gerados em uma obra de alvenaria estrutural, onde eram empregados blocos com resistência à compressão média de 8 MPa. A figura 2 mostra as principais etapas do processo de beneficiamento do AR. Figura 2 : Agregado reciclado (AUTORA, 2018) Os resíduos cerâmicos foram separados manualmente dos demais resíduos de construção civil, posteriormente foram triturados, com a operação de um triturador de mandíbulas, e peneirados para que as partículas maiores que 4,75mm fossem removidas. 3.2 Proporções da mistura Foram preparados cinco traços de argamassas com 0%, 25%, 50%, 75% e 100% de substituição de AN por AR, em volume. Todas as argamassas foram produzidas utilizando o traço 1:0,25:3 (cimento : cal : agregado) em volume, que foi convertido para traço em massa.
Figura 4 : Aparelho para determinação da consistência das argamassas (AUTORA, 2018) A quantidade de água na mistura foi dosada para que todas as argamassas alcançassem um índice de consistência de 260 ± 5 mm, de acordo com o procedimento descrito na NBR 13276 (ABNT, 2016). 3.3.2 Densidade de massa Inicialmente foi realizada a calibração do recipiente cilíndrico utilizado no ensaio, para definir seu volume. Imediatamente após o preparo das argamassas, estas foram colocadas no recipiente calibrado para pesagem, conforme ilustrado na figura 5. Figura 5 : Argamassa no recipiente cilíndrico (AUTORA, 2018)
Determinou-se a densidade de massa seguindo os procedimentos descrito na NBR 13278 (ABNT, 2005). 3.4 Propriedades no estado endurecido Com as argamassas no estado endurecido, determinou-se a densidade de massa aparente, absorção de água, índice de vazios, massa específica, resistência à compressão axial e resistência à tração por compressão diametral.
3. 4. 1 Densidade de massa aparente Seguindo a NBR 13280 (ABNT, 2005), a determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido das argamassas foi realizada com três corpos de prova de cada traço, conforme apresentado na figura 6 , com idade de 28 dias. Figura 6 : Corpos de prova no estado endurecido (AUTORA, 2018) 3.4.2 Absorção de água, índice de vazios e massa específica Determinou-se a absorção de água por imersão, índice de vazios, massa específica da amostra seca, massa específica da amostra saturada e massa específica real das argamassas conforme a NBR 9778 (ABNT, 2009). 3.4.3 Resistência à compressão De acordo com a NBR 7215 (ABNT, 1997), os corpos de prova cilíndricos foram capeados com enxofre a quente antes de serem submetidos à compressão. A figura 7 mostra o processo de capeamento dos corpos de prova.
Os corpos de prova foram mantidos úmidos até o momento do ensaio, que foi realizado aos 28 dias de cura. 4 RESULTADOS 4 .1 Caracterização dos materiais Por meio do ensaio para determinação da massa específica, para a cal foi encontrado o valor de 2,45g/cm³ e o cimento apresentou o valor de 3,07g/cm³. Na tabela 2 estão apresentados os resultados dos demais ensaios, realizados para a caracterização do cimento utilizado. Tabela 2 : Características – CP II-F- 32 Ensaios físicos de Cimento Portland Composto Determinações Referência normativa Limites Resultados Finura na Peneira μm (nº #200) (%) NBR 11579 ≤ 12 0, Área específica (cm²/g) NBR 16372 ≥ 2600 3410 Água de consistência normal (%) NBR 16606 - 27, Tempo de início de pega (min) NBR 16607 ≥ 60 210, Tempo de fim de pega (min) NBR 16607 ≤ 600 277, Expansibilidade à quente (mm) NBR 11582 ≤ 5,0 0, Resistência à compressão Determinações Referência normativa Limites Resultados Resistência 1 dia (MPa) NBR 7215 - 18, Resistência 3 dias (MPa) NBR 7215 ≥ 10 29, Resistência 7 dias (MPa) NBR 7215 ≥ 20 35, Resistência 28 dias (MPa) NBR 7215 ≥ 32 43, Ensaios químicos de Cimento Portland Composto Determinações Referência normativa Limites Resultados Óxido de Magnésio - MgO (%) NBR NM 11- 2 ≤ 6,5 3, Resíduo Insolúvel - R.I. (%) NBR NM 15 ≤ 2,5 0, Perda ao Fogo - P.F. (%) NBR NM 18 ≤ 6,5 5, Anidrido Sulfúrico - SO 3 (%) NBR NM 16 ≤ 4,0 2, Anidrido Carbônico - CO 2 (%) NBR NM 20 ≤ 5,0 4, Óxido de Silício - SiO 2 (%) - - 18, Óxido de Alumínio - Al 2 O 3 (%) - - 4, Óxido de Ferro - Fe 2 O 3 (%) - - 2, Óxido de Cálcio - CaO (%) - - 61, Óxido de Cálcio livre - CaOlivre (%) - - 1, Fonte: Adaptado de Companhia Siderúrgica Nacional (2018)
Em relação aos agregados, as características físicas dos dois tipos estão apresentadas na tabela 3. Tabela 3 : Características – Agregado miúdo Determinações Referência normativa
AN AR
Massa específica (g/cm³) NBR NM 52 2,63 2, Massa específica aparente seca (g/cm³) NBR NM 52 1,59 1, Material fino passante na peneira 75μm (%) NBR NM 248 0,27 12, Dimensão máxima característica (mm) NBR NM 248 1,18 2, Módulo de finura NBR NM 248 1,84 2, Fonte: Autora (2018) A distribuição granulométrica do agregado natural e do agregado reciclado estão apresentadas, respectivamente, nas figuras 9 e 10. Figura 9: Agregado natural – Distribuição granulométrica (AUTORA, 2018) Figura 10: Agregado reciclado – Distribuição granulométrica (AUTORA, 2018)
Figura 12 : Densidade de massa das argamassas (AUTORA, 2018) 4.2.3 Absorção de água, índice de vazios e massa específica Na tabela 5 estão exibidos os valores obtidos com os ensaios de absorção de água, índice de vazios e massa específica dos traços produzidos, analisados no estado endurecido das argamassas. Tabela 5: Resultados da determinação da absorção, índice de vazios e massa específica Ensaios REF AR 25 AR 50 AR 75 AR 100 Absorção de água por imersão (%) 10,44 13,00 16,78 18,44 21, Índice de vazios (%) 20,14 23,97 29,02 30,63 33, Massa específica amostra seca (g/cm³) 1,93 1,84 1,73 1,66 1, Massa específica amostra saturada (g/cm³) 2,13 2,08 2,02 1,97 1, Massa específica real (g/cm³) 2,42 2,43 2,44 2,39 2, Fonte: Autora (2018)
4. 2. 4 Resistência à compressão Na figura 13 estão apresentados os resultados dos ensaios de resistência à compressão das argamassas, realizados com idades de 7 e 28 dias. 1900 1950 2000 2050 2100 2150 REF AR 25 AR 50 AR 75 AR 100 Densidade de massa (kg/m³) Traços estado fresco estado endurecido
Figura 13 : Resistência à compressão das argamassas (AUTORA, 2018) 4.2. 5 Resistência à tração Os resultados da determinação da resistência à tração por compressão diametral, que foi realizada com os corpos de prova das argamassas na idade de 28 dias, estão apresentados na figura 1 4. Figura 14 : Resistência à tração das argamassas (AUTORA, 2018) 20 25 30 35 40 REF AR 25 AR 50 AR 75 AR 100 Resistência à compressão (MPa) Traços 7 dias 28 dias 2, 2, 3, 3, REF AR 25 AR 50 AR 75 AR 100 Resistência à tração (MPa) Traços
Em relação à resistência à compressão das argamassas, destaca-se o traço AR 25 que apresentou valor superior ao traço REF, proporcionando um resultado positivo para a substituição analisada. Portanto a substituição de agregados naturais por reciclados pode ser uma alternativa viável, que contribui com a redução de impactos ambientais gerados pelo setor da construção civil, no que diz respeito a exploração de recursos naturais e deposição de resíduos de blocos cerâmicos. Por outro lado, há um aumento no consumo de água usada para produção das argamassas, então deve-se buscar formas alternativas para alcançar a consistência ideal, evitando esse acréscimo de água, causado pela substituição dos agregados. Com o intuito de aplicar a argamassa produzida com agregados reciclados em obras da construção civil, também é necessário que seja avaliada a durabilidade desse material, através de novas pesquisas. REFERÊNCIAS ABRELPE, Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil 2017. Disponível em: http://www.abrelpe.org.br/download-panorama-2017/. Acesso em: 06 de nov. 2018. ANDRADE, J. J. de O. et al. Evaluation of mechanical properties and carbonation of mortars produced with construction and demolition waste. Construction and Building Materials, Edinburgh, v. 161, p. 70-83,
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 11- 2 : Cimento Portland - Análise química - Determinação de óxidos principais por complexometria - Parte 2: Método ABNT. Rio de Janeiro,
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 15 : Cimento Portland - Análise química - Determinação de resíduo insolúvel. Rio de Janeiro, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 16 : Cimento Portland - Análise química - Determinação de anidrido sulfúrico. Rio de Janeiro, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 18 : Cimento Portland - Análise química - Determinação de perda ao fogo. Rio de Janeiro, 2012.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 20 : Cimento Portland e suas matérias primas - Análise química - Determinação de dióxido de carbono por gasometria. Rio de Janeiro, 2012. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 52 : Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Rio de Janeiro, 20 09. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248 : Agregados - Determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215 : Concreto e argamassa: Determinação da resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1997. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7222 : Concreto e argamassa: Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova. Rio de Janeiro, 2011. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778 : Argamassa e concreto endurecidos - Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2009. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11579 : Cimento Portland - Determinação do índice de finura por meio da peneira 75 μm (nº 200). Rio de Janeiro, 2013. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 11582 : Cimento Portland - Determinação da expansibilidade Le Chatelier. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13276 : Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2016. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13278 : Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: Determinação da densidade de massa e do teor de ar incorporado. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13280 : Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: Determinação da densidade de massa aparente no estado endurecido. Rio de Janeiro, 2005. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16372 : Cimento Portland e outros materiais em pó - Determinação da finura pelo método de permeabilidade ao ar (método de Blaine). Rio de Janeiro, 2015.
MINISTÉRIO DO MEIO AMBIENTE, CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE - CONAMA. Resolução nº 307, de 05 de julho de 2002. Brasília DF, n. 136, 17 de julho de 2002. SILVA, J; BRITO, J. de; VEIGA, R. Incorporation of fine ceramics in mortars. Construction and Building Materials, Edinburgh, v. 23, n. 1, p. 556-564, jan. 2009. SILVA, R.V; BRITO, J. de; DHIR, R.K. Performance of cementitious renderings and masonry mortars containing recycled aggregates from construction and demolition wastes. Construction and Building Materials, Edinburgh, v. 105, p. 400-415, fev. 2016.
