PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AJUSTE … foi realizada de acordo com a NBR 7217/87 - “Agregado - Determinação da Composição Granulométrica”. 60º Congresso Brasileiro de Cerâmica

PROPOSTA DE METODOLOGIA PARA AJUSTE DA RELAÇÃO

ÁGUA/MATERIAL SECO DURANTE A DOSAGEM DE CONCRETOS DESENVOLVIDOS COM A INCORPORAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DE

CONSTRUÇÃO CLASSE A

Negri, R.(1); Gemelli, E.(2); Oliveira, A.(1);

(1) CATOLICASC; (2) UDESC;

Rua Visconde de Taunay, 427 - Centro - Joinville – SC - CEP: 89203-005;

[email protected]

RESUMO

No presente trabalho verificou a interferência causada na consistência dos concretos

confeccionados com diferentes adições de RCD (Resíduos de Construção e Demolição). Para tanto, foram dosados amostras de concreto fresco, variando as proporções de agregado de RCD na massa de agregado graúdo em 0%, 30%, 50%

e 100%, para 4 diferentes relação água/material seco, compondo um total de 16 dosagens diferentes. Para cada dosagem foi medida a consistência da massa,

através do ensaio de abatimento de tronco de cone – “Slump Test”. Os resultados obtidos demonstraram que os concretos confeccionados com resíduos sólidos inertes graúdos de construção e demolição apresentam uma diminuiu gradual da

trabalhabilidade com o incremento dos resíduos na mistura, no entanto, mantém um comportamento proporcional. Devido ao grande aumento da coesão e diminuição da

trabalhabilidade, os concretos confeccionados com agregados miúdos de RCD não são viáveis tecnicamente. Com os resultados encontrados foi possível elaborar uma metodologia que possibilita o ajuste no processo de previsão do abatimento do

ensaio de tronco de cone, a ser utilizado na dosagem dos concretos confeccionados com resíduos sólidos graúdos de construção (RCD), baseado no procedimento do

IPT utilizado para concretos convencionais. Palavra chave: Resíduos de Construção; Concretos Não Estruturais; Reciclagem;

INTRODUÇÃO

Durante muito tempo os setores econômicos, em geral, desenvolveram suas

atividades extraindo e utilizando materiais naturais não renováveis, sem a

consciência de sua extinção.

Na década de 80, com o surgimento de políticas nacionais voltadas à

conservação do meio ambiente, passa a existir uma maior preocupação com o

término dos recursos naturais, através da minimização dos desperdícios, diminuição

60º Congresso Brasileiro de Cerâmica15 a 18 de maio de 2016, Águas de Lindóia, SP

2144

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do consumo de energia e, principalmente, controle da poluição. Na indústria da

construção civil, não foi diferente.(1)

Devido ao aumento da população e a alta concentração nas cidades e

consequente aumento da demanda por habitações, os resíduos de construção e

demolição estão cada vez mais presentes nas discussões ambientais, trazendo

prejuízos à conservação dos recursos naturais e ao meio ambiente, principalmente

pela sua má disposição.

Pesquisas realizadas em várias cidades brasileiras têm apontado que o

volume gerado de resíduos de construção e demolição de obras civis representa

aproximadamente 60% a 70% do total do volume de todos os resíduos gerados nas

cidades. Nesse mesmo estudo o autor estima valores de geração entre 230 a 760

kg/hab.ano de resíduos de construção, com uma mediana de 510 kg/hab.ano. (2)

Segundo John (1999) (3) outra justificativa para a implementação de técnicas de

reciclagem dos resíduos de construção de demolição (RCD) está relacionado as

grandes distância, nos centros urbanos, dos pontos de descarte e da obtenção de

agregados naturais, devido ao esgotamento das reservas próximas. Sendo assim, o

emprego de parte dos Resíduos da Construção Civil e Demolição como agregado

reciclado, passou a ser uma ação interessante. (4)

O entulho de obra, material proveniente de construção e ou pequenas

demolições durante o processo de execução, pode ser reciclado de forma manual ou

mecânica na própria obra e aplicado em argamassas e concretos sem função

estrutural ou ainda, adicionados em pequenas frações aos concretos convencionais

para estruturas de baixas solicitações. O material pode comumente ser utilizado em

concretos para contra pisos, calçadas e drenos. (5) Nesse contexto, é possível

perceber que o retorno de tais materiais a cadeia produtiva é extremamente

interessante e possível. Analisando-se a logística urbana atual, onde é comum a

destinação dos resíduos em aterros denominados “Aterro de resíduos de construção

e demolição”, percebe-se que um dos destinos mais economicamente viáveis, pela

própria existência de área física para beneficiamento nos aterros, é a produção de

peças pré-moldadas (pavimentos tipo paver e lajotas, tubos, guias, etc),

confeccionadas com concretos compostos totalmente ou parcialmente de agregado

de RCD.

Sendo assim, estudos relacionados a dosagem de concretos feitos a partir de

agregados reciclados da porção mineral dos resíduos da construção civil, avaliando


2145

objetivamente a influência em suas características, são de fundamental importância

para que o uso destes materiais seja realizado de forma consciente e com

segurança.

Dentre as propriedades dos concretos a Trabalhabilidade tem relevante

importância nos processos produtivos, sendo que sua inadequada especificação e

previsão pode representar perdas de produtividade e qualidade do produto final.

MATERIAIS E MÉTODOS

Amostragem e Caracterização

As amostras dos agregados naturais e de RCD foram coletadas recipiente de

armazenamento do Laboratório de Materiais de Construção da UDESC, seguindo os

procedimentos de redução de amostra recomendados pela NBR 9941/87 - “Redução

de amostra de campo de agregados para ensaio de laboratório”.

Os agregados reciclados de RCD foram caracterizados qualitativamente

através da metodologia proposta pela NBR 15.116/04 - “Agregados reciclados de

resíduos sólidos da construção civil – Utilização em pavimento e preparo de concreto

sem fim estrutural – Requisitos”. Após a preparação os resíduos foram separados

visualmente e classificados em quatro grupos:

Concretos e argamassas – fragmentos que apresentam pasta de

cimento endurecida em mais de 50% do volume;

Pedras – fragmentos constituídos de rocha em mais de 50% do

volume;

Cerâmicos – fragmentos de cerâmica branca ou vermelha em mais de

50% do volume;

Outros (vidro, madeira, papel, metal, plástico, amianto, etc.).

As proporções são calculas em porcentagens, com base no peso de cada

fração componente do agregado.

Os materiais granulares utilizados na confecção dos concretos foram

ensaiados e caracterizados de acordo com as normas da ABNT, sendo mais

relevante para nosso estudo a análise granulométrica das amostras dos agregados

que foi realizada de acordo com a NBR 7217/87 - “Agregado - Determinação da

Composição Granulométrica”.


2146

Dosagens e Traços

De modo a atender os objetivos desejados foram confeccionadas 18 dosagens

diferentes de concretos, sendo:

Quatro dosagens com 0% em peso de RCD graúdo (concreto

convencional), variando o fator água-cimento;

Quatro dosagens com 30% em peso de RCD graúdo, variando o fator

água-cimento;


água-cimento;


água-cimento;

Antes de se iniciar o programa experimental foram realizadas 3 dosagens de

teste, com o intuito de verificar a influência do fator água/cimento sobre a faixa de

trabalhabilidade desejava. Constatou-se a necessidade de se trabalhar com fatores

água/cimento relativamente altos, principalmente para os concretos confeccionados

com RCD. Com base nisso se decidiu trabalhar com consumos de cimento acima de

300 kg/m3 e traço em massa de 1:5, que para fatores água/cimento baixos, geram

concretos com resistências a compressão em níveis de peças estruturais, perdendo

sensivelmente a resistência, quando aumentada à concentração de água na mistura.

A porcentagem de agregados miúdos no total de agregados utilizados foi de

40% em peso.

Na Tabela I são apresentados os traços utilizados nas 16 dosagens elaboradas

no programa experimental.

Tabela I – Traços e Dosagens Experimentais – Agregado Graúdo de RCD

Resíduo 0%

Fator a/c Traço em Peso Volume

N CP'S Consumo de Cimento

kg/m3 CIM AGM AGG RCD AGG + RCD

0,55

1 2 3 0 1,94

10 374

0,62 5 365

0,7 5 355

0,75 5 348


2147

Resíduo 30%




0,62

1 2 1,89 0,81 1,96

5 364

0,67 5 357

0,75 5 347

0,82 5 339

Resíduo 50%




0,62

1 2 1,25 1,25 1,95

5 365

0,68 5 357

0,75 5 348

0,82 5 340

Resíduo 100%




0,3

1 2 0 2,13 1,95

10 364

0,7 5 355

0,75 5 349

0,82 5 340 CIM – Peso de cimento; AGM – Peso de agregado miúdo; AGG – Peso de agregado graúdo; RCD –

Peso Agregado Graúdo de RCD;

Os traços foram calculados com o objetivo de obter os dados necessários

para a faixa de estudo, mantendo o princípio de não se alterar o volume total de

agregados e obter a menor variação possível do consumo de cimento.

Metodologia de Preparo dos Concretos

A mistura foi realizada em equipamento mecânico (betoneira eixo basculante

de 250 l). O tempo de mistura foi de 1 minuto e 30 segundos por dosagem, contados

após o lançamento de todos os materiais em seu interior. O volume de concreto

confeccionado por mistura foi de aproximadamente 15 litros, chegando a 20 litros

para os traços com 10 corpos-de-prova.

Todos os materiais sólidos foram pesados e separados em recipientes. A

quantidade de água foi medida em proveta graduada.

A ordem de adição dos materiais no misturador foi: parte do agregado graúdo

mais parte da água, cimento, agregado miúdo, restante da água e restante do

agregado graúdo. Esta medida foi tomada na tentativa de diminuir a perda de


2148

materiais finos, nas paredes do misturador e no ar. Antes de se lançar os materiais

no misturador suas paredes eram molhadas, evitando perda de água durante a

mistura.

Teste De Consistência “Slump Test”

Após o término da mistura e amassamento de cada dosagem foi realizado o

teste de consistência, representado pela trabalhabilidade e coesão do concreto.

Para tanto, foi utilizada a metodologia mais usual para verificação de

consistência em concretos, denominada “Slump Test”, que é normalizada pela

NBR 7223/83 – “Concreto – determinação da consistência pelo abatimento de tronco

de cone”. A coesão foi verificada visualmente pela presença de segregação dos

agregados no ato da execução do ensaio de consistência. A metodologia utilizada

pode ser verificada nas Figuras 1 e 2.

Figura 1 – Teste de Consistência –

“Slump Test’’ – Concreto de Baixa

Trabalhabilidade e Alta Coesão”.

Figura 2 – Teste de Consistência –

“Slump Test’’ – Concreto de Alta

Trabalhabilidade e Coesão Satisfatória”.

RESULTADOS E DISCUSSÃO Consistência Através Do Abatimento Em Tronco De Cone – Slump Test

Na Tabela II são apresentados os resultados do ensaio de “Slump Test” (ST),

obtidos no laboratório para cada dosagem, com adições diferenciadas de agregados

de RCD graúdo e com as respectivas relações água/material seco (H).


2149

Tabela II – Resultados da Análise de Consistência – Adição de Agregado Graúdo de

RCD

Resíduo 0% Resultados

Fator a/c Cimento Agregado

Miúdo

Agregado

Graúdo ST (cm) H %

0,55

1 2 3

3 9,17%

0,62 9 10,33%

0,7 18 11,67%

0,75 20,5 12,50%



Miúdo Agregado

Graúdo ST (cm) H %

0,62

1 2 2,7

4 10,88%

0,67 7 11,75%

0,75 18,5 13,16%

0,82 21 14,39%



Miúdo Agregado

Graúdo ST (cm) H %

0,62

1 2 2,5

3 11,27%

0,68 8 12,36%

0,75 17 13,64%

0,82 22 14,91%



Miúdo

Agregado

Graúdo

ST

(cm) H %

0,63

1 2 2,13

3 12,28%

0,71 8 13,84%

0,75 15 14,62%

0,82 22 15,98%

Através dos resultados apresentados foi possível estabelecer relações

matemáticas lineares entre o fator água/materiais secos e o “Slump Test”. Tal

procedimento foi realizado para cada percentual de substituição de RCD graúdo

adicionado. O ajuste foi realizado através do método dos mínimos quadrados em

software Excel. Na sequência são apresentados os ajustes nas Figuras 3, 4, 5 e 6.


2150

Figura 3 – Ajuste de Equação para 0%

de RCD.

Figura 4– Ajuste de Equação para 30% de

RCD.

Figura 5 – Ajuste de Equação para

50% de RCD.

Figura 6 – Ajuste de Equação para 100%

de RCD.

Como pode ser observado o menor coeficiente de correlação encontrado foi

R2 = 94,82%, para a adição de 30% de RCD. Também verificou-se que os

coeficientes angulares das retas é praticamente os mesmos (Coeficiente Angular

0,0018), sendo as retas paralelas entre si.

Na tentativa de encontrar a equação que descrevesse o fenômeno, estudou-se

o comportamento do incremento da relação água/material seco com a adição do

agregado graúdo de RCD. Para tanto, pode-se escrever a seguinte equação:


2151

KSTH .0018,0% (A)

Onde: ST - Abatimento em cm; K - Constante Função do Percentual de RCD;

H% - Relação Água/Material Seco em percentual em peso;

A Tabela III apresenta os resultados obtidos para a constante K em função do

percentual de RCD graúdos.

Tabela III – Relação % RCD e a Constate “K” da Equação

% RCD K

0 % 0,0864

30 % 0,1028

50 % 0,1077

100 % 0,1198

Figura 7 – Ajuste para a Constate “K”.

Desta forma também através do método dos mínimos quadrados foi possível

realizar o ajuste da curva apresentada na Figura 7, que representa a relação da

constante “K”. O presente ajuste representa o comportamento das retas

anteriormente apresentadas, com a variação do percentual de agregado de RCD

adicionado na mistura. Assim a equação que descreve o fenômeno é:

100]0864,0)(0569,0)(0236,0[0018,0% 2 xRCDRCDSTH (B)


2152

Onde: RCD - Peso de Agregado Graúdo Reciclado/Peso Total de Agregados;

ST - Abatimento Esperado (cm); H% - Relação Água/Material Seco em

percentual em peso;

A Figura 8 apresenta o ábaco obtido através dos dados estudados.

0 % 25 % 50 % 75 % 100 %

% RCD

5.0 cm

10.0 cm

15.0 cm

20.0 cm

25.0 cm

30.0 cm

Abatim

en

to (

cm

)

Erro Residual Médio = 1,23 x 10-4 %; Erro Residual Máximo = 2,47 x 10-4 %

Figura 8 – Ábaco do Percentual de Água/Material, em relação à Consistência

(ST) e Proporção de RCD/Agregado Graúdo.

CONCLUSÕES

Os agregados graúdos provenientes do beneficiamento dos resíduos sólidos de

construção apresentaram características físicas e químicas diferentes dos

agregados convencionais, mas atenderam aos requisitos exigidos pelas normas da

ABNT.


2153

Basicamente os agregados de RCD apresentaram maior absorção de água e,

consequentemente, maior porosidade, além de apresentar superfícies mais ásperas,

forma e tamanho de partícula mais variada.

A adição de agregado de RCD na massa do concreto refletiu em diminuição na

trabalhabilidade da mesma, devido às características de absorção, peso unitário e

textura do agregado. Sendo assim, a relação água/material seco aumenta

praticamente 40% quando foi substituído 100% do agregado graúdo natural por

agregado graúdo reciclado.

O teor de materiais pulverulentos dos agregados de RCD é relativamente

maior, principalmente nos agregados miúdos. Logo, a adição de agregado miúdo de

RCD não é recomendada pela grande quantidade de material pulverulento e

interferências na trabalhabilidade.

Geralmente as metodologias de projeto de traço para concretos iniciam o

processo de elaboração “desejando” que o produto final atenda as seguintes

características mínimas: trabalhabilidade mínima e resistência final aos 28 dias.

Com esse intuito é que se elaborou o Ábaco da Figura 8. Como pode ser

verificado, conhecendo-se o percentual de agregado graúdo de RCD e o Abatimento

do “Slamp Test” desejado é possível encontrar a relação água/material seco,

parâmetro necessário para o desenho do traço.

Através dos dados apresentados pode-se concluir que a importância da

reciclagem se reveste muito mais ao caráter preservacionista do que do ponto de

vista de melhoria da tecnologia envolvida na produção de concretos. A utilização

dessa alternativa mostra-se atualmente como uma solução inteligente e racional,

para o problema da disposição final desses resíduos, sendo também incentivada a

nível nacional pela legislação atual.

A viabilidade da utilização dos concretos confeccionados com resíduos da

construção civil já foi comprovada em outros estudos, originando até normas

técnicas específicas. O presente trabalho vem reafirmar a possibilidade de utilização

com segurança dos concretos de RCD, desde que monitoradas as características

dos agregados.

O comportamento dos concretos reciclados difere a princípio do

comportamento dos concretos convencionais, no entanto, é possível conhecer essas

diferenças e através disso utilizar racionalmente os produtos oriundos da atividade

de reciclagem, com qualidade técnica e viabilidade econômica.


2154

REFERÊNCIAS

(1) SCHENINI, P. C.; BAGNATI, A. M. Z.; CARDOSO, A. C. F. Gestão de

Resíduos da Construção. Artigo COBRAC 2004. UFSC. Florianopolis, 2004.

(2) PINTO, T. P. Metodologia para a gestão Diferenciada de Resíduos Sólidos

da Construção Urbana. 1999. Tese. DECC -USP. São Paulo, 1999.

(3) JOHN, V. M. Reciclagem de Resíduos na Construção Civil: Contribuição

para Metodologia de Pesquisa e Desenvolvimento. 1999. 120 p. Tese (Livre

Docência) Departamento de Engenharia de Construção Civil -USP. São

Paulo, 1999.

(4) BORGES, I. J. P. et al. Plano de Gestão dos Resíduos da Construção Civil

para o Município de Joinville. OAP Consultores Associados Ltda. Prefeitura

Municipal de Joinville, Joinville, 2005.

(5) ALTHEMAN, D. Avaliação da Durabilidade de Concretos Confeccionados

com Resíduos da Construção Civil. 2002. Relatório Final de Iniciação

Científica - FAPESC. DEC - FECUNICAMP. Campinas, 2002.

PROPOSED METHODOLOGY FOR SETTING THE RELATION WATER / DRY MATERIAL

DURING CONCRETE DOSAGE DEVELOPED WITH THE CONSTRUCTION OF SOLID

WASTE CLASS A MERGER

ABSTRACT

This study found the interference caused the consistency of concrete made with different additions of CDW (Construction and Demolition Waste). For this purpose, fresh concrete samples were measured by varying the RCD aggregate ratios in the

mass of coarse aggregate at 0%, 30%, 50% and 100% for 4 different water / dry material, comprising a total of 16 doses many different. For each dose was measured

dough consistency through the frusto-conical rebate test - "Slump Test". The results demonstrated that concrete made from coarse inert solids construction and demolition wastes have gradually decreased with the increase of the workability of

the waste in the mixture, however, maintains a proportional behavior. Due to the large increase in cohesion and decreased workability, the concrete made with CDW

fine aggregates are not technically feasible. With the results it was possible to develop a methodology that enables the adjustment in the frustum test the reduction in the forecasting process to be used in dosage of made concrete with solid waste

construction of coarse (RCD), based on IPT procedure for conventional concrete.

Key-words: Construction waste; Concrete Structural not; Recycling;


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