Utilização de vidro reciclado para produção de concreto verde em Fernando de Noronha

7/24/2019 Utilizao de vidro reciclado para produo de concreto verde em Fernando de Noronha

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VI Encontro Nacional e IV Encontro Latino-americano sobre Edificaes e Comunidades Sustentveis - VitriaES - BRASIL - 7 a

9 de setembro de 2011

Utilizao de vidro reciclado para produo de concreto verde emFernando de Noronha

ngelo Just da Costa e Silva (1), Fred Rodrigues Barbosa (2), Joo Manoel F. Mota(3),Joo Ribeiro de Carvalho (4)

(1) Professor Doutor, Departamento de Engenharia Civil, UNICAP - email:[email protected](2) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP, Engenheiro da COMPESA e Mestrando

do Departamento de Engenharia Civil, UFPE - email:[email protected](3) Professor do Departamento de Engenharia Civil da FAVIP e Doutorando do Departamento de

Engenharia Civil, UFPE - email:[email protected](4) Graduando da Escola PolitcnicaUniversidade de Pernambuco, Brasil e-mail:

[email protected]

Resumo:A indstria da construo civil passa por um processo de transformao onde tenta se adequar aospadres de desenvolvimento sustentvel requeridos na atualidade. Esta ao representa um grande

desafio, uma vez que esta indstria responsvel por um grande consumo de matria-prima. Observa-seque este desafio assume caractersticas ainda mais relevantes quando so consideradas as condies de

obteno de matria-prima para locais de difcil acesso, como acontece com as ilhas e arquiplagos.Nestas circunstncias, os agregados midos e grados utilizados para a produo do concreto no estodisponveis prximos ao local de produo, provocando um acrscimo substancial no custo de produodo concreto; principalmente devido logstica para aquisio e transporte. Alm disso, h que seconsiderar o risco associado produo de resduos nestas reas, em especial no Arquiplago de

Fernando de Noronha, onde se observa uma elevada quantidade de vidro sendo lanada para coletaseletiva e necessitando de uma destinao adequada. Como alternativa; este trabalho avalia a

viabilidade de utilizao de vidro como agregado mido para a produo de concreto. Foramproduzidas trs famlias de amostras, sendo uma com 100% de p de vidro como agregado mido, umasegunda com 50% de substituio do agregado natural por p de vidro e uma ltima com 100% deagregado natura, a qual serviu como referncia para as avaliaes comparativas de resistncia compresso aos 7 e 28 dias. Os ensaios realizados indicam um grande potencial de utilizao do p devidro para a produo tanto de concretos estruturais como no estruturais.Palavras-chave: Desenvolvimento sustentvel,concreto verde,resduo de vidro

Abstract:The construction industry is going through a transformation process where it tries to adapt to sustainabledevelopment standards required today. This action represents a major challenge, since this industry isresponsible for a large consumption of raw material. Observe that this challenge takes on features evenmore relevant when we consider the conditions for obtaining raw material for hard to reach places, likethe islands and archipelagos. Under these circumstances, and coarse aggregates used in the productionof concrete are not available near the site of production, causing a substantial increase in productioncost of concrete, mainly due to acquisition logistics and transportation. Furthermore, we must considerthe risk associated with waste production in these areas, especially in the Archipelago of Fernando deNoronha, where we observe a large amount of glass being released to collection and requiring properdisposal. Alternatively, this study evaluates the feasibility of using glass as fine aggregate for concreteproduction. Three families were produced from samples, one with 100% of powdered glass as fineaggregate, a second with 50% replacement of natural aggregate by glass powder and a last with 100%natural aggregates, which served as reference for benchmarking compressive strength at 7 and 28 days.The tests indicate a great potential for use of powdered glass to produce both structural and non

structural concrete.Key-words: Containment structure, Tyres, Reuse.
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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1. INTRODUO

A elevada produo de resduos slidos um problema mundial. Encontrar solues adequadas para a

disposio final dos resduos provenientes das diversas indstrias representa um grande desafio para omeio cientfico e tecnolgico, tendo em vista os graves problemas ambientais que podem ser gerados poruma disposio inadequada.

A gesto de resduos assume caractersticas ainda mais relevantes quando analisada sob a tica de reascomo ilhas e arquiplagos. Nestes ambientes a necessidade de desenvolver uma forma sustentvel deiterao com o meio ambiente torna-se vital para garantir a sobrevivncia das comunidades.

Outro aspecto que merece destaque encontra-se na complexidade em gerir a extrao de recursos naturaisnestas reas; uma vez que so muito escassos. Quando esta avaliao recai sobre as prticas da indstriada construo civil, onde o consumo destes recursos significativo, a logstica para os suprimentos podeassumir carter decisivo na viabilidade dos empreendimentos.

Para ilustrar esse fenmeno, pode-se considerar a escassez de areia no Arquiplago de Fernando deNoronha e o alto custo do frete martimo (mdia de R$0,80/kg). Considerando para a areia uma densidademdia de 1.500 kg/m3 torna-se evidente o impacto provocado por este insumo na cadeia produtiva, almda necessidade de encontrar formas para substituir este recurso por outro de menor valor agregado.

Fernando de Noronha um arquiplago vulcnico isolado no Atlntico Equatorial Sul distante 545 km dacidade co Recife, constitudo por 21 ilhas, ilhotas e rochedos de natureza vulcnica. Sua ilha principalpossui uma rea de 18,4 km2 cujo maior eixo possui cerca de 10 km, largura mxima de 3,5 km epermetro de 60 km. A ilha principal, cujo nome o mesmo do arquiplago, constitui 91% da rea total ,destacando-se ainda as ilhas Rata, Sela Gineta, Cabeluda, So Jos e as ilhotas do Leo e da Viva.Estudos realizados demonstram que a formao do arquiplago data de dois a doze milhes de anos.

Tais caractersticas apenas reforam a gravidade do problema em pauta, uma vez que o acmulo deresduos em uma rea to pequena poder provocar danos irreparveis ao ecossistema da ilha. Soluesalternativas devem ser buscadas, principalmente sob o enfoque do reaproveitamento dos resduos geradosna ilha.

Dentre os diversos resduos gerados, o vidro assume um papel relevante; uma vez que sua produo anualno Brasil ultrapassa o patamar de 800.000 toneladas, mas apenas 27,6% (220,8 miltoneladas) destasembalagens so recicladas. Deste montante, 5% so gerados por engarrafadores de bebidas, 10% porsucateiros e 0,6% oriundo de coletas promovidas pelas vidrarias. O restante, 12%, provm de refugos devidro gerados nas fbricas. Dos outros 72,4%, parte descartada, parte reutilizada domesticamente eparte retornvel. No mundo, vrios estudos esto sendo feitos com o intuito de verificar a possibilidadeda utilizao de sucata de vidro em substituio a uma porcentagem dos agregados. (CEMPRE, 2007).

A utilizao de embalagens de vidro no arquiplago de Fernando de Noronha no foge s caractersticas

observadas no restante do pas; contudo h o agravante em relao ao descarte deste material, uma vezque so elevados os custos relativos ao frete martimo para garantir a disposio deste resduo nocontinente.

De uma forma geral, a quantidade de vidro recolhida no arquiplago gera o equivalente a 1,73 m3/dia dep de vidro, ou seja, cerca de 52,50 m3/ms deste material. Remover este volume para o continenteimplicaria em uma despesa equivalente a R$ 700.000,00 por ano, apenas com o transporte martimo.

No continente, o principal mercado para a sucata de vidro formado pelas vidrarias, que compram omaterial de sucateiros na forma de cacos ou recebem o material diretamente em suas campanhas dereciclagem. Porm, a reciclagem de vidro tem vrios fatores limitantes como impurezas, custos detransporte proibitivos e mistura de sucatas de cores diferentes que so difceis de serem separadas.

Em que pesem tais fatores limitantes, a reciclagem do vidro desponta como uma soluo desejvel paraambientes como ilhas e arquiplagos. Segundo o Conama (2007), o vidro classificado como resduo


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reciclvel para outras destinaes. Ele dever ser reutilizado, reciclado ou encaminhado a reas dearmazenamento temporrio, sendo disposto de modo a permitir a sua utilizao ou reciclagem futura.

Dentro da indstria da construo civil, a produo de concreto surge como um celeiro potencial paraabsorver alguns tipos de resduos. O uso de outros materiais no concreto, na forma de agregados fino ougrosseiro j foi estudado por vrios pesquisadores. Alguns desses materiais so adicionados com o intuitode melhorar as caractersticas mecnicas dos concretos como a slica, misturas de materiais pozolnicos,cinzas, p de basalto, escrias, etc. (BABU, PRAKASH, 1995). Outros simplesmente so adicionadospara utilizar a capacidade de encapsulamento do concreto, que por sua vez pode estar destinada diminuio da periculosidade do material agregado (adio de resduos classe I) ou diminuio daquantidade de material destinado ao aterro (adio de diferentes tipos de produtos polimricos).

O uso de vidro j foi estudado e atualmente existem pases utilizando este material como agregado fino noconcreto. Como exemplos das diversas pesquisas realizadas, destacam-se os estudos de Polley et al.(1998), de Shao et al. (2000) e Babu e Prakash (1995). Os primeiros pesquisaram o uso de vidroreciclado como substituto do agregado fino (areia) no concreto chegando a resultados satisfatrios; j ossegundos pesquisaram o uso de slica, vidro finamente modo e cinzas volantes, mas em substituio aocimento adicionados em propores de at 30% em peso com tamanho de partcula abaixo de 0,15 mm.Esses autores verificaram que o concreto produzido com a adio de vidro finamente modo (


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presena da umidade e racha o concreto. O grupo de Colmbia substituiu parte

do cimento por metacaolin mineral, que absorve os ons do lcalis de modo queno reajam com a slica (MEYER, 2005).

Como exemplos da utilizao de vidro em escala real, pode-se destacar o exemplo da Austrlia que jutiliza o vidro modo proveniente do lixo em concretos para construo (CRENTSIL, K. S, BROWN, T,TAYLOR, 2001 apud LPEZ, AZEVEDO, BARBOSA NETO, 2005) e ainda do estado norte-americanode Nova York que j apresenta recomendaes para o uso deste material em concretos.

O presente trabalho busca contribuir para esta discusso atravs de uma avaliao comparativa dedesempenho mecnico para diferentes famlias de concreto, onde parte do agregado fino natural substituda por p de vidro.

2. MATERIAIS UTILIZADOS E METODOLOGIA

2.1. Caracterizao dos Materiais2.1.1. Cimento Portland

Foi utilizado nesta pesquisa o cimento CP II F 32, cujas caractersticas fornecidas pelo fabricante constamda tabela 2.

TABELA 2 - Caractersticas fsicas e qumicas do cimento utilizado.

*NI = No Informado

2.1.2. Agregados Utilizados

Os agregados naturais utilizados; tanto mido quanto grado, possuem natureza mineralgica quartzosa.Ambos representam os materiais que so comercializados em Fernando de Noronha. O agregado gradofoi caracterizado quanto a sua granulometria e densidade de massa aparente no estado seco.

O agregado artificial para este estudo foi produzido a partir de resduo de vidro proveniente do processode coleta seletiva de resduos slido domiciliares, atualmente implantado em Fernando de Noronha. Oprocesso de preparao do agregado consistiu em submeter o resduo de vidro triturao em moinho demartelo at obter-se uma granulometria semelhante do agregado mido natural.

As tabelas 3 a 5 apresentam as principais caractersticas dos agregados utilizados e a figura 1 representa acurva granulomtrica da areia.


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TABELA 3 - Caractersticas da areia natural e brita 1

Caracterstica Areia Brita 1Densidade de Massa Aparente(kg/dm3)

1,47 1,43

Mdulo de Finura 2,25 6,94

Coeficiente de Uniformidade(C = d60/d10)

3,00 1,40

TABELA 4 - Caractersticas da areia artificialp de vidro

Caracterstica P de Vidro

Massa Especfica (g/cm3) 2,47

Massa Unitria Agregado Solto (g/cm3) 1,53

Massa Unitria Agregado mido (g/cm3) 1,29

Teor de Umidade (%) 4,00

Mdulo de Finura 2,76

Dimetro Mximo (mm) 4,80

TABELA 5 - Composio granulomtrica da areia e brita utilizadas.

Peneiras (mm)Areia

(%retida)

P de Vidro

(%retida)

Brita 1

(% retida)

25 0,00 0,00 0,00

19 0,00 0,00 0,30

12,5 0,00 0,00 49,50

9,5 0,00 0,00 43,90

6,3 0,10 0,00 6,20

4,8 0,90 0,15 0,10

2,4 3,20 12,80 0,00

1,2 8,10 18,80 0,00

0,6 26,30 27,85 0,00

0,3 37,40 20,05 0,00

0,15 16,50 11,10 0,00

0,01 7,50 9,25 0,00


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0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

70,0%

80,0%

90,0%

100,0%

0,01 0,1 1 10 100

Peneiras (mm)

%P

assante

FIGURA 1Curva granulomtrica da areia natural

2.2. Arranjo Experimental

O trabalho consistiu em avaliar o desempenho dos concretos produzidos com substituio gradativa deagregado mido natural (areia) por agregado mido artificial (p de vidro).

A primeira fase do experimento consistiu na definio dos parmetros principais de anlise para esteestudo; assim foram definidas as principais caractersticas do concreto a ser dosado, bem como asfamlias que seriam alvo do estudo.

Optou-se pela utilizao de 3 (trs) famlias de estudo, mantendo-se um mesmo trao base. Estas famlias

diferem entre si pelo proporcionamento entre os teores de agregados midos naturais e artificiais. Atabela 5 apresenta as caractersticas das famlias produzidas.

TABELA 5Famlias de Concreto produzidas para o estudo.

Famlias de Concreto TUM (c: a: vd: b: a/c) Proporo vidro - areia

Famlia 1 1: 0: 1,95: 2,90: 0,55 1000

Famlia 2 1: 0,97: 0,97: 2,90: 0,55 5050

Famlia 3 1: 1,95: 0: 2,90: 0,55 0100

Para cada famlia foram moldados 15 corpos-de-prova de 10 cm x 20 cm. A moldagem seguiu osprocedimentos da NBR 5738 (ABNT, 1994) e o adensamento mecnico foi executado em duas camadas.Todos os CPs moldados foram imersos em tanque de cura aps 24 horas da moldagem e permaneceramneste estado at 24 horas antes da realizao dos ensaios.

O trao utilizado foi especificado para atender a classe de agressividade II, conforme os parmetrosprescritos na NBR 6118 (ABNT, 2004). A tabela 6 apresenta uma descrio para os parmetrosconsiderados.


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TABELA 6Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto.

Concreto TipoClasse de agressividade

I II III IV

Relao gua/cimento em massaCA 0,65 0,60 0,55 0,45

CP 0,60 0,55 0,50 0,45

Classe de resistncia do concreto(ABNT NBR 8953)

CA C20 C25 C30 C40

CP C25 C30 C35 C40

1 O concreto empregado na execuo das estruturas deve cumprir com os requisitos estabelecidos na ABNTNBR 12655.2 CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado.3 CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido.

Para cada uma das famlias estudadas foram avaliados os seguintes parmetros: consistncia da misturano estado fresco e densidade e resistncia compresso no estado endurecido.

2.2.1. Ensaio de resistncia compresso

Os ensaios de resistncia compresso foram realizados nas idades de 7 e 28 dias, segundo a NBR 5739(ABNT, 1980). O equipamento utilizado foi uma prensa eletromecnica com carga mxima para 100toneladas, com sistema de medio digital, acoplado a um microcomputador com impressora, paraprocessamento e obteno dos resultados.

A tabela 7 apresenta os resultados dos ensaios de compresso realizados para cada uma das famliasestudadas.

TABELA 7Resultados dos ensaios de resistncia compresso para as famlias estudadas.

FamliasProporo vidro -

areia

Resistncia

Compresso:

mdia aos 7dias(MPa)

Resistncia

Compresso:

mdia aos 28dias(MPa)

Abatimento

(mm)

Densidade

(kg/m3)

1 1000 10,5 18,3 140 2191

2 5050 15,0 25,4 110 2310

3 0100 22,0 31,2 115 2414

3. ANLISE DOS RESULTADOS

3.1. Ensaio de Resistncia Compresso

A figura 4 apresenta os resultados dos ensaios de resistncia compresso para cada uma das famliasestudadas.


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FIGURA 4Resultados de resistncia compresso

Os resultados demonstram que o melhor desempenho foi obtido para a famlia 3 onde o percentual de pde vidro na mistura de 0% e o de areia natural de 100%, aqui tomada como referncia por representaro procedimento tradicional de execuo (ver tabela 7).

Contudo, as avaliaes realizadas tambm indicam desempenhos satisfatrios para a utilizao do p devidro em substituio areia natural, principalmente para a famlia 2 onde os teores empregados foram de50%-50%. Observando-se os resultados expressos na figura 4 pode-se verificar que a diferena deresultados entre as famlias 2 e 3 foi significativamente reduzida entre as idades de 7 dias (rendimento de68,2%) e 28 dias (rendimento de 81,4%).

Alm disso, h que se considerar que os valores obtidos para a famlia 2 j indicam a possibilidade deutilizao da mistura para a produo de concretos estruturais, tendo em vista a pequena variao dos

resultados dos diversos corpos-de-prova, caracterizando a uniformidade da mistura.Para os ensaios na famlia 1, com a utilizao de 100% de agregado fino artificial de p de vidro, observa-se que os resultados se mostraram inferiores aos demais; cerca de 30% abaixo daqueles obtidos para afamlia 2 e cerca de 50% abaixo daqueles obtidos para a famlia 3.

Em que pese restarem dvidas em relao ao processo de produo do p de vidro, ou seja, dapossibilidade de melhorar a granulometria do material para garantir um desempenho satisfatrio damistura; verifica-se a possibilidade de utilizao deste material na produo de concretos massa ouconcretos no estruturais.

Nesta anlise outros pontos precisam ser considerados, pois o desempenho mecnico apenas um dosfatores a serem considerados no estudo comparativo destas misturas; uma vs que a garantia da

viabilidade deste procedimento permite no apenas que seja evitada uma disposio inadequada deresduos no arquiplago como tambm uma reduo direta de custos operacionais com transporte destesresduos para o continente; alm dos custos relacionados com a destinao final, j no continente. Almdisso, surgem outros benefcios indiretos, pois a utilizao do p de vidro poder implicar nodesenvolvimento de mo-de-obra para aperfeioar os procedimentos de coleta seletiva do vidro, bemcomo o procedimento de cominuio do vidro, gerando impactos tambm na economia.

4. CONCLUSES E RECOMENDAES.

incontestvel a importncia de uma gesto segura e eficiente para a disposio final dos resduosslidos gerados. Dentre as diversas possibilidades; a reutilizao dos resduos desponta como umaalternativa segura e eficiente para esta problemtica.

Alm disso; a indstria da construo civil pode assumir papel de destaque nesta avaliao, uma vez quepossui elementos capazes de absorver boa parte dos resduos gerados no apenas em seus processos


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produtivos, como tambm oriundos de outras indstrias. O principal elemento desta indstria o concretoe sua relevncia pode ser entendida em decorrncia do seu potencial de estabilizar diversos tipos deresduos.

Embora existam alguns procedimentos para a reutilizao do vidro; em ambientes como ilhas earquiplagos, onde a dificuldade de obteno de matria-prima para o concreto, aliada aos elevadoscustos de transporte martimo para estes insumos pode representar um fator de deciso para osinvestimentos na cadeia produtiva da construo civil, verifica-se a viabilidade da utilizao do p devidro em substituio parcial ou total da areia natural para a produo de concretos.

Os resultados obtidos para a substituio parcial foram semelhantes aos do concreto de referncia (famlia3), demonstrando inclusive a possibilidade de utilizao para fins estruturais. Alm disso, os resultadosrelativos substituio total, embora significativamente inferiores aos da mistura de referncia, aindarepresentam a possibilidade de utilizao deste tipo de mistura para a produo de concretos noestruturais ou concretos massa.

Destacam-se ainda diversos benefcios indiretos em decorrncia da aplicao desta metodologia, uma vezque o desempenho mecnico apenas um dos fatores a serem considerados no estudo comparativo destasmisturas, pois garante apenas a utilizao das misturas para fins estruturais. H que se considerar noprocesso que os resultados positivos implicam em uma garantia da viabilidade deste procedimento porpermitir no apenas que seja evitada uma disposio inadequada de resduos no arquiplago de Fernandode Noronha como tambm garantir uma reduo direta de custos operacionais com transporte destesresduos para o continente; alm dos custos relacionados com a destinao final, j no continente.

Anlises sob o enfoque social permitem inferir que outros benefcios indiretos podem surgir, pois autilizao do p de vidro poder implicar no desenvolvimento de mo-de-obra para aperfeioar osprocedimentos de coleta seletiva do vidro, bem como o procedimento de cominuio do vidro, gerandoimpactos tambm na economia.

No que se refere a temtica da durabilidade , os autores recomendam para trabalhos futuros, a anlise dodesempenho dos traos dessa pesquisa em ensaios de absoro, capilaridade, carbonatao e ensaioacelerado de ataque de ons cloretos.Outra sugesto de pesquisa o estudo dos traos utilizados nessapesquisa variando sua relao gua/cimento simulando os quatro ambientes de agressividadedeterminados pela NBR 6118/2007.

REFERNCIAS

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