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.