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5 ETAPA FINAL DO PROGRAMA EXPERIMENTAL 154 5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS EMPREGADOS NA ETAPA FINAL

1.3 LIMITAÇÕES DA PESQUISA

1.4.2 Objetivos específicos

Os objetivos específicos são:

a) avaliar o desempenho dos concretos nos estados fresco e endurecido; b) classificar a reação e a resistência ao fogo das matrizes cimentícias

produzidas;

c) mensurar o efeito do agregado reciclado de borracha e da fibra metálica reciclada de pneus inservíveis nas características de estabilidade, estanqueidade e isolamento térmico de placas de vedação de concreto quando submetidos a altas temperaturas;

d) analisar as alterações químicas microestruturais das matrizes cimentícias após exposição ao fogo.

1.5 JUSTIFICATIVA

Inicialmente, um aspecto de relevância para justificar a utilização de resíduos de pneus inservíveis no concreto são os benefícios ao meio ambiente que podem ser

obtidos pela minimização dos impactos ambientais e sociais gerados pelo descarte indevido de pneus inservíveis, pelo acúmulo deste material sem destinação, bem como pela redução da extração de agregados naturais.

Após a realização de uma intensa revisão bibliográfica referente à aplicação de agregado reciclado de borracha e de fibra metálica em concreto, foi possível partir de premissas previamente consolidadas no que diz respeito à composição, à dosagem, às características no estado fresco e ao comportamento esperado em relação às propriedades mecânicas desses concretos. Essa discussão é apresentada no capítulo 3 de forma prolongada.

Contudo, foram identificadas brechas no conhecimento sobre o desempenho desses compósitos cimentícios quando submetidos ao fogo, o que subsidiou a definição da estratégia desta pesquisa.

O Quadro 1 apresenta um cenário resumido de estudos, mostrando que o concreto com utilização de agregado reciclado de borracha é um material legitimado, sendo que trabalhos desenvolvidos abordaram desde a avaliação no estado fresco, propriedades mecânicas, uso em concretos especiais, bem como possibilidade de confecção de elementos estruturais.

Quadro 1 – Principais pesquisas desenvolvidas sobre a dosagem de concreto com agregado reciclado de borracha

Fonte Objetivo da pesquisa País

Topçu

(1995) Propriedades de concretos com borracha Turquia Toutanji

(1996)

Uso de partículas de borracha de pneus em substituição a

agregados minerais Porto Rico

Segre (1999)

Reutilização de borracha de pneus usados como adição

em pasta de cimento Brasil - SP

Santos (2005)

Avaliação do comportamento do concreto com adição de

borracha com aplicação em placas pré-moldadas Brasil - AL Martins

(2005)

Concreto de alto desempenho com adição de resíduos de

borracha de pneu Brasil - SP

Freitas (2007)

Estudo do desempenho mecânico de concreto com adição de partículas de borracha para aplicação como material de

reparo em superfícies hidráulicas

Brasil - PR

Trigo (2008)

Estudo de lajes de concreto com adição de resíduo de

pneu Brasil - SP

Giacobbe (2008)

Estudo do comportamento físico-mecânico do concreto

com adição de borracha de pneus Brasil - SP Albuquerque

(2009)

Estudo das propriedades de concreto massa com adição

de partículas de borracha de pneu Brasil - RS Sukontasukkul

(2009)

Uso de borracha para melhoria das propriedades acústicas

Fonte Objetivo da pesquisa País

Najim e Hall (2010)

Propriedades no estado fresco e no estado endurecido de concretos convencionais e autoadensáveis com a

utilização de borracha

Iraque

Fazzan (2011)

Comportamento estrutural de lajes pré-moldadas treliçadas

com resíduo de borracha de pneu Brasil - SP Silva Júnior

(2014)

Avaliação do efeito da adição de resíduo de borracha de

pneu e brita calcária em compósitos cimentícios Brasil - RN Noor

(2014)

Avaliação da durabilidade de concretos com utilização de

borracha Japão

Guneyisi et al. (2014)

Investigação experimental da durabilidade de concretos

com utilização de borracha Turquia

Meherier (2016)

Investigação de propriedades mecânicas e da durabilidade de concretos com substituição de agregado miúdo por

borracha triturada

Canadá

Fonte: Elaborado pela autora (2020).

Todavia, pesquisas sobre o uso de borracha no concreto voltadas para a qualificação do desempenho térmico e do comportamento ao fogo ainda não estão consolidadas. O Quadro 2 indica uma súmula acerca da utilização de borracha triturada oriunda de pneus descartados no concreto no que se refere a altas temperaturas.

Quadro 2 – Principais pesquisas desenvolvidas sobre concreto com agregado reciclado de borracha submetido a altas temperaturas

Fonte Objetivo da pesquisa País Tipo de

espécimes

Hernásndez- Olivares e Barluenga (2004)

Desempenho ao fogo de concreto de alta resistência com agregado

reciclado de borracha Espanha Corpos de prova cúbicos e prismáticos Macedo e Tubino (2005)

Comportamento térmico e acústico de placas pré-moldadas com borracha de

pneu Brasil - GO Placas ~ 1,27 x 0,50 m Marques (2005)

Estudo da influência da adição de borracha vulcanizada em concreto à

temperatura ambiente e elevada temperatura Brasil - SP Corpos de prova cilíndricos Scuracchio, Waki e Bretas (2006)

Caracterização térmica e reológica de borracha de pneu Brasil - SP - Albuquerque (2009) Comportamento termomecânico de concreto massa com adição de partículas de borracha de pneu

Brasil - RS Corpos de prova cilíndricos Sukontasukkul (2009)

Propriedades térmicas e sonoras de painéis de concreto pré-moldado com

borracha de pneu

Tailândia Painéis de 1,0 x 1,0 m

Marques (2010) Comportamento ao fogo de concreto

com agregado reciclado de borracha Lisboa

Corpos de prova cúbicos e cilíndricos

Fonte Objetivo da pesquisa País Tipo de espécimes

Yesilata, Bulut e Turgut (2011)

Comportamento térmico de paredes exteriores de concreto com agregado

reciclado de borracha Turquia Modelo reduzido com 1,39 x 1,10 x 0,90 m. Correia et al. (2012)

Reação ao fogo do concreto fabricado com agregado de borracha reciclada ̶

somente ASTM E1354 (ASTM, 2017)

Portugal Corpos de prova cúbicos

Marques, Akasaki e Fioriti (2012)

Resistência mecânica de concretos com borracha de pneu submetidos à

elevada temperatura Brasil - SP Corpos de prova cilíndricos Arf, Abdullah e Abdulkadir (2017)

Propriedades mecânicas de concreto

com borracha após exposição ao fogo Iraque

Corpos de prova cúbicos e cilíndricos Fonte: Elaborado pela autora (2020).

Nota-se que pesquisas específicas envolvendo as propriedades do concreto com resíduo de borracha de pneu submetido a altas temperaturas ainda estão em desenvolvimento tanto na esfera nacional quanto internacional. O concreto com agregado reciclado de borracha ainda não foi classificado quanto à reação e à resistência ao fogo.

É possível constatar a escassez de experimentos com elementos de concreto com agregado reciclado de borracha em escala real. A maior parte das pesquisas utilizou corpos de prova cilíndricos, prismáticos ou cúbicos e esta tese avaliou um sistema de placas de vedação com dimensão total de 3,00 x 3,13 m.

O concreto reforçado com fibra de aço é um material compósito consagrado em pesquisas nacionais e internacionais, sendo que trabalhos desenvolvidos abordaram desde a avaliação do comportamento básico do material, passando pelo controle tecnológico, os procedimentos de dosagem, a normalização até a otimização de aplicações específicas. De forma prática, é possível encontrar, no mercado brasileiro, o concreto reforçado com fibra para revestimento de túneis, pavimentos e tubos de concreto para obras de saneamento. (FIGUEIREDO, 2011).

O Quadro 3 retrata um painel de estudos acerca do concreto com utilização de fibra metálica, corroborando que o concreto com utilização desse elemento é um material sancionado e disponível para aplicação na construção civil.

Quadro 3 – Principais pesquisas desenvolvidas sobre a dosagem e emprego de fibras metálicas no concreto

Fonte Objetivo da pesquisa País

ACI (2002) ACI 544.1R-96: Estado da arte sobre concreto reforçado com fibra

Estados Unidos

Fonte Objetivo da pesquisa País

Tlemat (2004)

Fibras de aço recicladas de pneus adicionadas ao concreto:

ensaio, modelagem e projeto Reino Unido Garcez

(2005)

Análise do comportamento de concretos reforçados com

fibras de aço submetidos a cargas de impactos Brasil - RS Van Chanh

(2005) Concreto reforçado com fibra de aço Vietnã

Marangon (2006)

Desenvolvimento e caracterização de concretos

autoadensáveis reforçados com fibras de aço Brasil - RJ Pasa

(2007)

Análise de estruturas de concreto reforçado com fibras de

aço via método dos elementos finitos Brasil - RS Velasco

(2008)

Concretos autoadensáveis reforçados com elevadas frações volumétricas de fibras de aço: propriedades

reológicas, físicas, mecânicas e térmicas

Brasil - RJ

ACI (2008)

ACI 544.3R-08: Guia para especificação, proporção, mistura, moldagem e acabamento de concreto reforçado

com fibra de aço

Estados Unidos Figueiredo

(2011) Concreto reforçado com fibras Brasil - SP

Graeff (2011)

Análise da longa duração de concretos reforçados com fibras de aço recicladas para aplicação em pavimentos de

concreto

Reino Unido

Quinino (2015)

Investigação experimental das propriedades mecânicas de

compósitos de concreto com adições híbridas de fibras. Brasil - RS Gil (2018) Contribuição ao estudo de dosagem de concretos

autoadensáveis reforçados com fibras metálicas Brasil - RS Christ

(2019)

Proposição de método de dosagem para concretos de ultra

alto desempenho com utilização de fibra de aço Brasil - RS Fonte: Elaborado pela autora (2020).

No entanto, a inserção de fibras metálicas industrializadas no concreto vem sendo estudada para mitigar os efeitos de fissuração e do desplacamento, assim como o aumento das propriedades mecânicas residuais quando submetido a altas temperaturas. O Quadro 4 apresenta um horizonte resumido de trabalhos sobre o emprego de fibra metálica no concreto submetido altas a temperaturas.

Quadro 4 – Principais pesquisas desenvolvidas sobre concreto com fibra metálica submetido a altas temperaturas

Fonte Objetivo da pesquisa País Tipo de

espécimes

Melo et al. (2002)

Influência da temperatura no desempenho de concretos reforçados

com fibras de aço

Brasil - MG Corpos de prova prismáticos Lima et al. (2003)

Presença de fibras de polipropileno e de aço em concretos de alto

desempenho expostos a temperaturas elevadas Brasil - RS Corpos de prova cilíndricos

Fonte Objetivo da pesquisa País Tipo de espécimes

Chen e Liu (2004)

Resistências residuais do concreto de alta resistência reforçado com fibras

híbridas após a exposição a altas temperaturas

China Corpos de prova cúbicos

Lau e Anson (2006)

Efeito de altas temperaturas no concreto de alto desempenho

reforçado com fibra de aço

China Corpos de prova cúbicos, cilíndricos e vigas de 10 x 10 x 40 cm Colombo, Di Prisco e Felicetti (2010)

Propriedades mecânicas do concreto reforçado com fibra de aço exposto a

altas temperaturas Itália Corpos de prova prismáticos, cilíndricos e vigas de 15 x 15 x 60 cm

Bezerra (2012) Concreto com fibras curtas de aço submetido à alta temperatura

Brasil - MG Corpos de prova prismáticos e cilíndricos Doherty et al. (2012)

Desplacamento explosivo de pilares de concreto com fibras de aço e de

polipropileno Reino Unido Pilares de 1,27 x 1,27 x 1,80 m Guedon (2013)

Projeto e execução de elementos pré- moldados em arco de com fibra de

aço para túneis

França Placas pré- moldadas em formato de arco para túneis Novák e Kohoutkova (2018), Goremikins et al. (2017) Investigação experimental do concreto reforçado com fibra de aço

sob temperatura elevada

República Tcheca Corpos de prova cúbicos e vigas de 15 x 15 x 70 cm Figueiredo et al. (2019)

Efeito do desplacamento explosivo de concretos com fibras de aço e

polímero recicladas de pneus

Reino Unido Corpos de prova cilíndricos e lajes de 10 x 22 x 50 cm Simonetti et al. (2019)

Propriedades mecânicas residuais de concretos com fibra de aço reciclada

de pneus após exposição a altas temperaturas

Brasil - RS

Corpos de prova cilíndricos

Fonte: Elaborado pela autora (2020).

Ao analisar o Quadro 4, é possível notar a carência de estudos com a fibra metálica reciclada de pneus inservíveis, sobre a validação da fibra metálica industrializada ou reciclada no concreto em relação à reação e à resistência ao fogo e de estudo sobre os elementos de concreto reforçado com fibra metálica em escala real. Da mesma forma que no Quadro 2, a maior parte das pesquisas utiliza espécimes em pequena escala.

Nos panoramas apresentados nos Quadros 2 e 4, não é constatada a verificação da normativa brasileira no que se refere à segurança contra incêndio, quesitos de reação e de resistência ao fogo, nem para o concreto com agregado de borracha reciclada nem para o concreto com fibra metálica reciclada.

Portanto, é possível notar que ainda há uma lacuna técnica e científica acerca da efetiva performance do concreto com a inserção de resíduo de pneus descartados quando submetidos a altas temperaturas, quando utilizados como placas de vedação. Diante dessas evidências, justifica-se o desenvolvimento desta tese de doutorado.