FACULDADE EDUCACIONAL DE MEDIANEIRA CURSO: ENGENHARIA CIVIL
GISELE MARIA ESCHER
CONCRETO PERMEÁVEL PARA PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO FLUXO COM USO DE RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Medianeira - PR 2020
GISELE MARIA ESCHER
CONCRETO PERMEÁVEL PARA PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO FLUXO COM USO DE RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Trabalho apresentado ao curso de Graduação de Engenharia Civil, para a disciplina de Trabalho de Conclusão de Curso na Faculdade Educacional de Medianeira – UDC Medianeira.
Orientação: Profª. Ma.: Dayana Ruth Bola Oliveira
Co-orientação: Profº Me.: Roque Rodrigo Rodrigues
Medianeira - PR Novembro - 2020
CONCRETO PERMEÁVEL PARA PAVIMENTAÇÃO DE BAIXO FLUXO COM USO DE RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Por
GISELE MARIA ESCHER
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil, para obtenção do Grau de Bacharel em Engenharia Civil, pela banca examinadora formada por:
_____________________________________________________ Orientadora Profّª.: Dayana Ruth Bola Oliveira, Ma.
_____________________________________________________ Co-orientador Profّº.: Roque Rodrigo Rodrigues, Me.
_____________________________________________________ 1º Membro: Prof.: William Torres, Me.
_____________________________________________________ 2º Membro: Profª.: Carlos William de Almeida Rezende, Me.
AGRADECIMENTOS
À Deus e a Nossa Sra. Aparecida, pela força, bênçãos e todas as realizações diárias alcançadas.
Ao meu namorado Jhonatan Orth, por todo apoio, incentivo, ajuda e compreensão ao longo desta caminhada.
À minha irmã Suelen Escher, por toda ajuda e disposição em qualquer momento.
Aos meus pais Hildo e Loiri Escher, meu irmão Alex Escher, e meus futuros sogros Antônio e Eronilse Orth que com muito carinho e apoio, me incentivaram e me apoiaram nessa etapa, além de todo auxílio a mim dado.
A minha orientadora Profª. Ma. Dayana Ruth Bola de Oliveira pela sua paciência, compreensão e inteira colaboração que teve comigo ao longo do desenvolvimento desse projeto.
Ao meu co-orientador Prof. Me. Roque Rodrigo Rodrigues por suas sugestões, orientações e incentivo.
A minha amiga Gabriela M. Faquim, por todo companheirismo e ajuda, e aos demais colegas de classe.
A Faculdade UDC Medianeira pela disponibilidade de laboratórios e infraestrutura, além do grande auxilio e atenção dos funcionários.
A empresa Transremove pela doação dos resíduos para realização desse trabalho.
Agradeço a todos que de alguma forma me ajudaram e tiraram algum tempo para me apoiar e animar nas horas difíceis.
Determinação, coragem e autoconfiança são fatores decisivos para o sucesso. Se estamos possuídos por uma inabalável determinação, conseguiremos superá-los. Independentemente das circunstâncias, devemos ser sempre humildes, recatados e despidos de orgulho.
ESCHER, Gisele Maria. Concreto permeável para pavimentação de baixo fluxo com uso de resíduos de construção e demolição. 2020. 66 páginas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Educacional de Medianeira – UDC Medianeira. Medianiera, 2020.
RESUMO
Devido ao crescimento acelerado das áreas urbanas surgiram problemas como alta impermeabilização do solo e a grande geração de resíduos de construção e demolição (RCD). No Brasil, estima-se que em 2018 teriam sido coletadas o total de 122.012 toneladas/dia de RCD. Visando soluções para os problemas citados, esta pesquisa estudou a viabilidade da utilização de RCD em concreto permeável para pavimentação com baixo fluxo, o que minimizaria a extração de matéria prima natural e problemas gerados pela destinação incorreta do RCD. Para este estudo, foram realizados inicialmente ensaios de caracterização dos materiais, e confeccionados corpos de provas com três traços diferentes, nas substituições de 0%, 25% e 50% de agregado graúdo natural por RCD, afim de avaliar por meio dos ensaios de resistência a compressão e abrasão, eflorescência e permeabilidade a influência destas substituições no comportamento físico e mecânico do concreto permeável com idades de 7, 14 e 28 dias. Analisando os resultados, conclui-se que o concreto permeável produzido com RCD apresentou resultados satisfatórios de resistência à compressão aos 28 dias, atingindo os valores de 5,64 e 4,08 MPa para os traços T25 e T50, respectivamente, estando dentro dos parâmetros determinados por norma de 2,8 a 28 MPa. Quanto aos ensaios de permeabilidade observou-se que os resultados foram superiores conforme o aumento do percentual de substituição, alcançando no traço T50 um coeficiente de permeabilidade de 0,89 cm/s, já os valores de resistência à abrasão não sofreram muitas variações. O fenômeno de eflorescência, se apresentou em todos os corpos de prova expostos ao ensaio com água destilada, já os corpos de provas expostos as condições ambientes não apresentaram sinais de eflorescência. Em uma análise geral os valores atingidos neste trabalho foram satisfatórios, pois atenderam os parâmetros necessários para este tipo de concreto estudado, possibilitando sua aplicação em locais de baixo fluxo.
ESCHER, Gisele Maria. Permeable concrete for low flow paving using construction and demolition waste. 2020. 66f. Course Conclusion Paper (Graduation in Civil Engineering) - Medianeira Educational Faculty - UDC Medianeira. Medianiera, 2020.
ABSTRACT
Due to the accelerated growth of urban areas, problems arose, such as high waterproofing of the soil and the large generation of construction and demolition waste (RCD). In Brazil, it is estimated that in 2018 a total of 122,012 tons / day of RCD would have been collected. Aiming at solutions to the aforementioned problems, this research studied the feasibility of using RCD in permeable concrete for paving with low flow, which would minimize the extraction of natural raw material and problems generated by the incorrect destination of the RCD. For this study, materials characterization tests were initially carried out, and specimens with three different strokes were made, replacing 0%, 25% and 50% of natural coarse aggregate by RCD, in order to evaluate through resistance tests compression and abrasion, efflorescence and permeability the influence of these substitutions on the physical and mechanical behavior of permeable concrete aged 7, 14 and 28 days. Analyzing the results, it is concluded that the permeable concrete produced with RCD presented satisfactory results of compressive strength at 28 days, reaching the values of 5.64 and 4.08 MPa for the T25 and T50 lines, respectively, being within the parameters determined by standard from 2.8 to 28 MPa. As for the permeability tests, it was observed that the results were higher as the percentage of substitution increased, reaching in the T50 line a permeability coefficient of 0.89 cm / s, since the abrasion resistance values did not suffer many variations. The efflorescence phenomenon was present in all specimens exposed to the test with distilled water, whereas specimens exposed to ambient conditions did not show signs of efflorescence. In a general analysis, the values achieved in this work were satisfactory, as they met the necessary parameters for this type of studied concrete, enabling its application in low flow locations.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Concreto Permeável ... 19
Figura 2 - Porosidade média (%) ... 28
Figura 3 - Fluxograma da estratégia de pesquisa ... 30
Figura 4 - Processo do RCD. a) Local da coleta de RCD. b) Triturador modelo TE2. c) Processo de trituração. d) Material Triturado e peneirado... 35
Figura 5 - Procedimento do Slump test. a) Preenchimento do molde com concreto. b) Adensamento de cada camada. c) Removido o troncôconico e o excesso de concreto. d) Retirada do molde. ... 37
Figura 6 - Realização do ensaio de eflorescência. a) Corpos de prova referência. b) Corpos de prova submetidos ao ensaio. ... 40
Figura 7 – Processo do ensaio de resistência à abrasão. a) Disposição do jato de granalha de aço em relação ao corpo de prova; b) Corpos de prova após a deformação; c) Pesagem do corpo de prova após a deformação; d) Pesagem do corpo de prova após o preenchimento da cavidade. ... 41
Figura 8 - Procedimentos para o ensaio de Permeabilidade. a) Envolvimento do corpo de prova ao papel filme. b) Cobrimento do mesmo com fita adesiva. c) Aplicação de silicone entre o corpo de prova e o tubo de PVC. d) Aplicação da fita silver tape e saturação do corpo de prova. ... 42
Figura 9 - Resultado do abatimento do tronco do cone. a) T50. b) T25. c) T0. ... 44
Figura 10 - Corpo de prova exposto a condições ambientes ... 46
Figura 11 - Resultado do ensaio de Eflorescência. ... 47
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 - Curva Granulométrica do agregado natural ... 32
Gráfico 2 - Curva granulométrica RCD ... 33
Gráfico 3 - Resultados obtidos para o ensaio de resistência à Abrasão ... 46
Gráfico 4 - Variações dos resultados obtidos para o ensaio de resistência a compressão ... 49
Gráfico 5 – Resultado do ensaio de resistência à compressão ... 49
Gráfico 6 - Médias obtidas no ensaio de permeabilidade ... 50
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 - Estudos realizados com a utilização de RCD em concreto permeável ... 27 Quadro 2 - Composições químicas e físicas do concreto ... 31 Quadro 3 - Processo de confecção do concreto ... 36 Quadro 4 - Quantidade de corpos de prova. ... 39
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Ensaios de caracterização realizados no agregado graúdo natural ... 32
Tabela 2 - Ensaios de caracterização realizados no agregado graúdo RCD ... 33
Tabela 3 - Resultados do ensaio de Resistência à Abrasão. ... 45
Tabela 4 - Valores de Resistência à Compressão ... 48
Tabela 5 - Médias do ensaio de Permeabilidade ... 50
Tabela 6 - Comparação de valores médios obtidos para os ensaios no estado endurecido... 51
SUMÁRIO INTRODUÇÃO ... 13 PROBLEMA ... 14 JUSTIFICATIVA ... 14 OBJETIVOS ... 15 Objetivo geral ... 15 Objetivos específicos ... 15 HIPÓTESES ... 15 DELIMITAÇÕES ... 16 REFERENCIAL TEÓRICO... 17 DRENAGEM URBANA ... 17
Influência da urbanização sobre o ciclo hidrológico... 18
CONCRETO PERMEÁVEL ... 18
Pavimentação de baixa circulação ... 19
Propriedades no Estado Fresco ... 20
2.2.2.3 Abatimento do Tronco do Cone (Slump-Test) ... 20
Propriedades no Estado Endurecido ... 21
2.2.3.1 Eflorescência ... 21
2.2.3.2 Resistência a Abrasão ... 21
2.2.3.3 Resistência a Compressão ... 22
2.2.3.4 Permeabilidade ... 22
Concreto permeável com resíduos reciclados ... 23
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO ... 24
Gerenciamento de Resíduos Sólidos da Construção Civil ... 24
Classificação de Resíduos de Construção e Demolição ... 26
Pavimentos permeáveis com RCD ... 27
MATERIAIS E MÉTODOS ... 30
MATERIAIS ... 30
Cimento... ... 31
Agregado graúdo: Brita ... 31
Agregado graúdo: Resíduos de Construção e Demolição ... 33
Água potável ... 34
Tratamento mecânico do RCD ... 34
Dosagem do concreto ... 35
Produção de concreto ... 36
Ensaio no estado fresco ... 36
3.2.5.1 Abatimento do Tronco do cone (slump test) ... 37
Moldagem dos corpos de prova ... 38
3.2.4.1 Projeto Experimental ... 38
Ensaios no estado endurecido ... 39
3.2.6.1 Eflorescência ... 39
3.2.6.2 Resistência a Abrasão ... 40
3.2.6.3 Resistência à Compressão para concreto permeável ... 42
3.2.6.4 Permeabilidade ... 42
RESULTADOS ... 44
ABATIMENTO DO TRONCO DO CONE (SLUMP TEST) ... 44
RESISTÊNCIA ABRASÃO ... 45
EFLORESCÊNCIA ... 46
RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO ... 48
PERMEABILIDADE ... 50
ANALISE COMPARATIVA DOS RESULTADOS ... 51
LEVANTAMENTO DE CUSTOS ... 52
CONCLUSÃO ... 54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 55
INTRODUÇÃO
Com o crescimento acelerado da urbanização, torna-se mais perceptíveis os problemas da população referente a impermeabilização do solo e com a geração de resíduos (JUNIOR, 2019).
Com a urbanização as edificações e os pavimentos que são de materiais não permeáveis promovem a impermeabilização do solo, de maneira que as águas das chuvas e demais águas que antes escoavam diretamente no solo, escoem superficialmente sobre as pavimentações, tendo seus destinos finais em redes públicas de drenagem, o que pode ocasionar problemas como sobrecarga do sistema (HOLTZ, 2011), e como consequência disso os alagamentos e até mesmo enchentes em certos pontos.
Além disso, existe a grande geração de RCD em virtude do crescimento urbano. No Brasil, estima-se que em 2018 teriam sido coletadas o total de 122.012 toneladas/dia de resíduos de RCD e 585 kg/habitante/ano, sendo cerca de 55% dos 79 milhões de toneladas geradas de resíduos sólidos durante o ano no país (ABRELPE, 2019).
O descarte de forma incorreta desses resíduos gera uma série de impactos que implicam na paisagem urbana, perturbação no tráfego de pedestres e veículos, problemas na drenagem urbana, além do possível desencadeamento de doenças devido as enchestes geradas em alguns casos pela obstrução das bocas de lobo (CARDOSO; BORIM, 2018).
Uma das maneiras para facilitar o escoamento superficial da água é utilizando o concreto permeável, pois permite que ela infiltre diretamente no solo, sendo possível a passagem de cerca de 1 mm/s. Porém esse concreto não é recomendado para locais de trafego pesados pois, tende a desenvolver resistências mecânicas de compressão baixas na faixa de 2,8 a 28 MPa, então tem sido utilizado em locais de menor demanda de carga, como, em ciclovias, estacionamento e calçadas (ABNT:2015; ACI, 2010; HOLTZ, 2011; LAMB, 2014).
Neste contexto, uma opção sustentável que pode colaborar não apenas com a permeabilidade é a utilização de RCD na composição do concreto permeável, pois segundo Safiuddin et al. (2011) a reutilização deste material no concreto contribui para a redução do espaço utilizado em aterros, uso dos recursos naturais, custos com
transporte por parte da empresa geradora, minimização de poluição ambiental e protege ainda o equilíbrio ecológico.
O presente estudo buscou apresentar uma solução para os problemas de escoamento urbano, destinação inadequada dos RCD e avaliou a viabilidade técnica da reutilização de forma sustentável dos RCD em concreto permeável para pavimentação em locais de baixa circulação.
PROBLEMA
Será possível produzir concreto permeável para pavimentação de baixo fluxo com uso de RCD em substituição parcial ao agregado graúdo, mantendo suas as propriedades físicas e mecânicas?
JUSTIFICATIVA
De acordo com a Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP, 2017), o pavimento permeável apresenta as seguintes vantagens: reduz a formação de poças de água proporcionando maior segurança e conforto a quem utiliza a pavimentação, gera ganhos ambientais com a possível recarga de reservas subterrâneas, reduz os condutos da drenagem pluvial que em consequência, reduz os custos com sistema de drenagem gerando benefícios financeiros.
Com o emprego do pavimento permeável, é possível utilizar um sistema de drenagem visando o armazenamento da água infiltrada no pavimento em um reservatório, para aumentar a drenagem pode ser empregado os resíduos de construção na confecção desses pavimentos (ALVES, 2016).
Com a reutilização de resíduos da construção civil, é possível destacar alguns benefícios como: solução para problemas de descarte/disposição inadequada de RCD, redução do espaço de aterro, diminuição da extração de recursos naturais, redução dos custos com transportes, redução da poluição ambiental, entre outros (ALVES, 2016).
Desse modo, o estudo da substituição parcial de agregado graúdo que é fonte de recursos naturais, por RCD, no concreto permeável, permitirá contribuir com o estudo para aplicação deste material em pavimentos de baixa circulação.
OBJETIVOS
Objetivo geral
O presente trabalho possui como objetivo principal estudar as características físicas e mecânicas do concreto permeável para pavimentação de baixo fluxo com o emprego de RCD em substituição parcial ao agregado graúdo natural.
Objetivos específicos
Os objetivos específicos deste trabalho são:
Avaliar o concreto permeável em seu estado fresco e endurecido com a substituição parcial do agregado graúdo por RCD;
Verificar as características mecânicas de resistência a compressão e resistência a abrasão do concreto para fins de confecção de pavimentos com baixa circulação, e características de permeabilidade;
Analisar a eflorescência do concreto permeável com o uso de RCD, devido os sais existentes na matéria prima utilizada.
HIPÓTESES
É possível que com o aumento da porcentagem de substituição do agregado graúdo por RCD, os resultados dos ensaios tenham variações mecânicas,
principalmente de resistência a compressão e abrasão, que provavelmente tenderão a ser menores quando comparados aos resultados de concreto permeável convencional, porém sendo possível ainda a aplicação dos mesmos em pavimentação de baixo fluxo.
Por outro lado, este modelo de concreto é um pavimento de alta eficiência, que pode ajudar na infiltração e agir como reservatório para um elevado volume de água. Portanto, pode-se considerar que o concreto permeável pode exercer um papel fundamental no aumento da infiltração e redução do escoamento superficial das águas pluviais.
DELIMITAÇÕES
Este trabalho delimitou-se em trabalhar com as substituições de 25 e 50% de agregado graúdo por RCD na confecção de concreto permeável para os ensaios do trabalho. Limita-se também ao uso do cimento CP II Z 32, ao agregado graúdo brita nº 0, e resíduos de construção e demolição do tipo “A” segundo NBR 15115, obtidos na cidade de Medianeira – PR.
REFERENCIAL TEÓRICO
O presente capítulo apresenta uma revisão bibliográfica sobre a drenagem urbana, concreto permeável e RCD.
A drenagem urbana apresentou grandes mudanças com o passar dos anos e aumento da população em centros urbanos. As áreas que antes eram totalmente permeáveis passaram a ser impermeáveis, dificultando assim a infiltração de águas para o solo.
DRENAGEM URBANA
Com o crescimento acelerado das cidades e a falta de planejamento urbano, manifestaram-se alguns problemas para os centros urbanos, sendo eles: problemas de saneamento básico, enchentes e inundações gerados pela impermeabilização do solo, poluição ambiental, entre outros (BATEZINI, 2013; TUCCI, 2005).
Por outro lado, com esse grande crescimento das áreas urbanas, os desafios começaram a surgir cada vez mais, pois o volume de águas pluviais cresceu tornando as redes de esgoto longas e complexas. Em vários casos existiu a necessidade de bombear água para poder atender à demanda dos canais naturais de drenagem (HOLTZ 2011).
Os telhados, ruas, calçadas e pátios que causam a impermeabilização do solo, fazem com que a água que antes infiltrava, ou era interceptada pelas plantas e então evaporava ou escoava lentamente do caule para o solo, agora passe a escoar pela superfície de pavimentações, condutos e canais (TUCCI, 2005).
Para superar o desafio da drenagem urbana é necessário abordar nos estudos de macrodrenagem, uma visão ampla de gestão de águas, que considere toda a bacia envolvida e procure promover um equilíbrio entre a quantidade de água escoada e filtrada (TUCCI, 2005).
Influência da urbanização sobre o ciclo hidrológico
O ciclo hidrológico natural consiste em diferentes processos físicos, químicos e biológicos. Quando os humanos agem neste sistema e se concentram no espaço, isso produz grandes mudanças, que mudam muito este ciclo e, portanto, se tem um grande impacto sobre os humanos e a natureza (TUCCI, 2005).
Com a impermeabilização das áreas urbanas, o ciclo hidrológico é afetado em sua parte terrestre, pois são substituídos ambientes naturais ou seminaturais por ambientes construídos, destinando assim as águas pluviais e de esgoto para canais de drenagem (BOTELHO E SILVA, 2010).
À água é encontrada em três estados físicos, sendo eles, o estado sólido que são geralmente geleiras, líquido que são encontradas por exemplo em rios e oceanos e gasoso que é o vapor d’água na atmosfera (ROCHA, 2014). O ciclo da água passa por vários processos hidrológicos, como: evaporação, precipitação, interceptação, evaporação, infiltração, percolação, escoamento superficial, etc (LIMA, 2008).
Todo ciclo hidrológico sofre grande influência do sol, que tem capacidade para transformar a água do seu estado líquido para gasoso (vapor), e este vapor ao chegar na atmosfera condensa, gerando assim as nuvens, e retorna para a superfície através de precipitações, sendo elas em forma de chuva, neve, granizo ou o orvalho. E ainda durante o processo de precipitação é possível que a água evapore de imediato (HOLTZ, 2008).
Ao chegar na superfície, essa água deve infiltrar para o abastecimento dos lenções freáticos e aquíferos considerando-se assim o ciclo natural, mas sabe-se que hoje em muitos casos este processo é dificultado devido à grande impermeabilização do solo (BOTELHO E SILVA, 2010).
CONCRETO PERMEÁVEL
O concreto permeável é produzido com agregado graúdo, cimento, água e com pouco ou sem agregado miúdo, onde gera vazios e com isso, torna a estrutura permeável, capacitada para infiltração da água (MAYORGA et al., 2018).
Esse material possui uma textura rugosa, que pode gerar alguns benefícios aos usuários que utilizam da pavimentação como em dias de chuva, pois além do maior coeficiente de atrito atribuído à estrutura com maior rugosidade, há uma redução de riscos de aquaplanagem na via (BATEZINI, 2013).
Pavimentação de baixa circulação
Uma das possibilidades de permitir a infiltração da água no solo é através da utilização do concreto permeável, este, pode ser utilizado para pavimentação que além de servir como via para pedestres, estacionamentos e pavimentação para vias de tráfego leve, possibilita a percolação da água pelo meio poroso e posterior infiltração no solo (FAGUNDES et al., 2016).
O concreto permeável é constituído basicamente de agregado graúdo e material de ligação, possuindo estrutura vazia e contínua, o que gera grandes vazios que possibilitam que o ar e a água penetram (HATANAKA; KAMALOVA; HARADA, 2019), é ilustrado na Figura 1 um exemplo de concreto permeável.
FONTE: JUNIOR, 2019
Em algumas situações, a permeabilidade do concreto permeável pode ser uma desvantagem, isso ocorre em casos que há presença de material mais denso na água, como lama, por exemplo, ocasionando o entupimento dos poros do material
(THORPE; ZHUGE, 2010). Essa questão do entupimento dos poros, demanda de uma manutenção anual desse pavimento permeável (SCHWETZ et al., 2015).
A expressão pavimento permeável, refere-se a três tipos de pavimentos: asfalto poroso, concreto poroso e blocos de concretos, ambos com uma única função, de diminuir o escoamento superficial (CASTRO et al., 2013).
Propriedades no Estado Fresco
A relação de água-cimento (a/c) do concreto permeável é baixa, sendo possível gerar uma menor trabalhabilidade devido à alta consistência deste tipo de concreto comparado ao convencional (TENNIS; LEMING; AKERS, 2004). Segundo Batezini (2013), ainda comparando ao convencional o tempo de trabalhabilidade do concreto permeável é de no máximo uma hora após a adição da água e com o uso de aditivos este tempo passa a ser de aproximadamente uma hora e meia.
2.2.2.3 Abatimento do Tronco do Cone (Slump-Test)
O ensaio realizado no estado fresco para analisar a trabalhabilidade do concreto em seu estado plástico é o slump test, regido pela ABNT NBR NM 67 (1998) que tem por objetivo medir a consistência do concreto e avaliar se o mesmo se encontra adequado para o uso que se destina. A trabalhabilidade é uma característica que determina os esforços necessários para alterar a quantidade de concreto fresco com uma perda mínima de homogeneidade, além de alterar a operação como lançamento, adensamento e acabamento do concreto (ESO, 2012; MARIANO, 2014).
O concreto permeável apresenta geralmente um slump abaixo de 20mm, na maioria dos seus casos de zero (TENNIS; LEMING; AKERS, 2004).
Propriedades no Estado Endurecido
Uma das características do concreto permeável em relação ao concreto convencional em seu estado endurecido é sua textura superficial diferenciada, isto se dá pelo fato do concreto permeável possuir uma pequena ou nula dose de agregados miúdos em sua composição gerando uma superfície mais rugosa e elevado coeficiente de atrito (BATEZINI, 2013).
2.2.3.1 Eflorescência
A eflorescência é um fenômeno que ocorre quando o material cerâmico entra em contato com ambientes que ocasionam a geração de um estoque salino nas suas superfícies, podendo gerar constantemente manifestações patológicas, sendo possível ainda evoluir para problemas mais graves. Estas manifestações são caracterizadas por apresentar cor esbranquiçada e variando o tipo de eflorescência por apresentar baixa, ou alta solubilidade em água. (BAPTISTA; CARNEIRO; PARSEKIAN, 2017; ELISII, 2011).
Conforme artigo 3º da Resolução nº 307 (BRASIL, 2002), descrito no item 2.3.2, se enquadram nos RCD do tipo “A” componentes cerâmicos, estes utilizados para realização deste trabalho, que possuem 0,025% de sais solúveis (ELISII, 2011).
2.2.3.2 Resistência a Abrasão
De acordo com BRASIL (2006) a abrasão entende-se como o atrito seco e é considerada como a perda gradativa e constante de argamassa da superfície e dos agregados em uma área restrita, e é bastante comum em pavimentos.
Este desgaste causado na superfície dos pavimentos ou pisos, pode gerar danos e alteração do desempenho da estrutura ao longo do tempo, ocasionando custos com reparos (SILVA, 2011).
Uma resistência a abrasão inadequada, pode ser ocasionada de um volume grande de água na mistura, ou um elevado abatimento, de condições impróprias de cura entre outras condições (ACI, 2004).
2.2.3.3 Resistência a Compressão
Considerada como uma das propriedades do concreto mais importante, a resistência à compressão fornece dados do desempenho e qualidade do material, características estas que estão ligadas a dimensão e distribuição do agregado, a porosidade e a quantidade de aditivos usados (HIDAYAH, NOR e RAMADHANSYAI, 2014; SALES; 2008).
Pelo fato do concreto permeável não possuir agregados finos, o que gera uma alta permeabilidade, a resistência à compressão do mesmo tende a ser menor do que de um concreto convencional (HUANG et al., 2009; SALES, 2008).
As composições do concreto permeável desenvolvem resistência de compressão de 2,8 a 28 MPa sendo considerada uma resistência admissível para pavimentos de baixo fluxo, já a resistência a compressão considerada moderada do concreto convencional está na faixa de 20 a 40MPa (ACI, 2010; PEREIRA; PRIN, 2014).
As propriedades e combinações de materiais específicos, bem como os métodos de colocação e as condições ambientais, são agentes que influenciam na resistência à compressão final do material (SCHWETZ et al., 2015).
2.2.3.4 Permeabilidade
A condutividade hidráulica ou permeabilidade do concreto permeável pode ser definida como a velocidade de infiltração da água nas camadas porosas (TENNIS, LEMING e AKERS, 2004).
Segundo ACI (2010) o percentual de drenagem varia de acordo com a dimensão do agregado e da densidade da mistura, já a NBR 16416 descreve que este material deve atender os valores mínimos de 1 mm/s de permeabilidade.
Concreto permeável com resíduos reciclados
O que regra o pavimento permeável no Brasil é a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), através da NBR 16416 (ABNT, 2015) – Pavimentos permeáveis de concreto – Requisitos e procedimentos (FERREIRA, 2019). O emprego do concreto permeável se apresenta bastante atrativo, principalmente em locais de tráfego leve, calçadas, ciclovias, ruas residenciais de movimentação baixa, dentre outros. Associado a isso, temos a grande preocupação nos dias de hoje com a sustentabilidade e a impermeabilização das águas provenientes de chuvas em centros urbanos (BATEZINI, 2013).
Com o passar dos anos, surgiram estudos para o desenvolvimento de novos produtos, como por exemplo o estudo de Ribeiro (2014) que substitui 50 e 100% do agregado graúdo do concreto permeável por resíduos de isoladores elétricos de porcelana (RIP) que foram quebrados em dimensões menores, e os compara ao corpo de prova de referência, com 0% de substituição. Os resultados obtidos para os ensaios de resistência mecânicas comparados ao concreto referência foram inferiores, nas proporções de 21 e 24% de resistência a compressão e 38 e 46,5% de tração na flexão respectivamente para as substituições de 50 e 100%. Já os resultados de modulo de elasticidade foram inferiores em 6,4% para substituições de 50% e superiores em 3,13% para substituição de 100% comparadas ao traço referência. Os resultados de coeficiente de permeabilidade dos traços com substituição do agregado natural, ficaram na faixa de 0,05 a 0,2cm/s na condição amostra seca e 0,14 a 0,15cm/s na condição de amostra saturada. Apesar dos resultados de resistência mecânica serem inferiores, é possível a utilização deste material com até 100% da substituição do agregado natural por RIP.
Silva e Fernandes (2018) desenvolveram um estudo onde utilizaram borracha de pneu (triturado em partículas graúdas) para substituir agregado graúdo nas porções de 5, 10, 15, 17,5 e 20% para confecção de concreto permeável. Os
resultados apontaram que houve uma redução de resistência a compressão na medida em que a quantidade de substituição aumentava, passando de 3,92 tf/cm² no traço referência para 3,83 tf/cm² com a substituição de 5% do agregado graúdo por borracha, chegando a 0,62 tf/cm² no traço de 20% de substituição.
Já Hassan, Kianmehr e Zouaoui (2019) realizaram ensaios substituindo o agregado natural nas proporções de 0, 10, 20, 40, 70, e 100% por agregado reciclado e aponta que com uma maior porosidade e maior substituição do agregado graúdo por RCD, o teor de vazios aumenta, relatou também que a resistência a compressão aos 28 dias diminui de forma significativa conforme aumentava a porcentagem de resíduo reciclado, sendo indicada a utilização deste concreto em locais de baixas forças abrasivas.
RESÍDUOS DE CONSTRUÇÃO E DEMOLIÇÃO
Questões ambientais vêm ocupando cada vez mais lugar nas legislações do país, devido à grande geração de resíduos e a má disposição dos mesmos, provenientes principalmente do ramo da construção civil. Porém para o crescimento de qualquer país este ramo é de extrema importância, por outro lado o crescimento vem gerando também grandes impactos ambientais, desde a extração de recursos naturais, até produção de resíduos que em muitos casos são dispostos ao meio ambiente sem nenhum controle ou gerenciamento para a destinação correta dos mesmos (BRASILEIRO; MATOS, 2015).
Gerenciamento de Resíduos Sólidos da Construção Civil
Um dos maiores responsáveis pela produção de lixo no mundo são os resíduos de construção civil (CONSTRUÇÃO, 2018). Um exemplo é no Reino Unido onde 20 milhões de toneladas a cada ano de resíduos são depositados no solo, deste material, cerca de 30% a 50% é de alvenaria. Devido a rápida urbanização, crescimento econômico e aumento da população, mais de 30 milhões de toneladas
RCD são dispostos nos Emirados Árabes a cada ano (HASSAN; KIANMEHR; ZOUAOUI, 2019).
O não gerenciamento desses resíduos influência e gera problemas sociais, econômicos e ambientais. No Brasil, em julho de 2002, entrou em vigor a Resolução nº 307 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) (alterada pelas Resoluções nº 348/2004, 431/2011, 448/2012 e 469/2015) que “estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil” (BRASIL, 2002) em busca de gerar benefícios de ordem social, econômica e ambiental.
Por meio da Lei federal nº 12.305 de 2010, foi instituída a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), a qual “dispõe sobre as sanções penais e administrativas derivadas de condutas e atividades lesivas ao meio ambiente, e dá outras providências” (BRASIL, 2010).
Esta lei determina também que cada agente envolvido desde a fabricação, distribuição, venda e consumo dos resíduos são responsáveis pelo mesmo, além do fechamento dos populares “lixões” (local onde são depositados lixos sem nenhum tipo de separação ou tratamento) e para os aterros sanitários apenas se destinam rejeitos, onde a maioria são compostos por matéria orgânica (BRASILEIRO; MATOS, 2015).
Ainda segundo a lei federal nº 12.305/2010 a destinação ambiental correta para os resíduos está na reutilização, reciclagem, compostagem, recuperação e no aproveitamento energético ou outras destinações aceitas pelos órgãos eficazes, já a disposição correta dos resíduos é a distribuição em ordem de rejeitos em aterros, ambas sempre buscando evitar danos ou riscos para com a saúde pública, e diminuir impactos ambientais (BRASIL, 2010).
Deste modo a definição de um planejamento é importante para a destinação/disposição correta dos resíduos, principalmente os da construção civil, o planejamento desta área está relacionado à economia de recursos financeiros, melhor aproveitamento do tempo, menores gastos com material e mão de obra e, à sustentabilidade do empreendimento. O planejamento deve ser executado para diminuir custos, evitar retrabalhos e mudanças do projeto que já está sendo executado, isso gera redução no tempo de execução e melhor qualidade do produto. O processo de gestão de resíduos engloba todas as etapas da obra, utilização correta dos materiais, até a reciclagem e classificação para a correta destinação dos resíduos (JUNIOR, 2019).
Classificação de Resíduos de Construção e Demolição
Os resíduos da construção civil, são classificados segundo a sua utilização, destino, fator econômico ou periculosidade (Vasconcelos et al., 2016). O artigo 3º da Resolução nº 307 (BRASIL, 2002) que subdivide os Resíduos de Construção Civil (RCC) por classes, sofreu alteração em 16 de agosto de 2004 com o surgimento da Resolução 348 que altera o inciso IV do art. 3º (BRASIL, 2004) acrescentando o amianto como material perigoso (classe D) e em, 24 de maio de 2011 publicou-se a Resolução 431 que altera também a classificação da Resolução 307 (BRASIL, 2011), onde o gesso que até o momento fazia parte da Classe C, passa a ser da Classe B. Portanto a classificação ficou da seguinte forma:
I - Classe A - são os resíduos reutilizáveis ou recicláveis como agregados, tais como:
a) de construção, demolição, reformas e reparos de pavimentação e de outras obras de infraestrutura, inclusive solos provenientes de terraplanagem;
b) de construção, demolição, reformas e reparos de edificações: componentes cerâmicos (tijolos, blocos, telhas, placas de revestimento etc.), argamassa e concreto;
c) de processo de fabricação e/ou demolição de peças pré-moldadas em concreto (blocos, tubos, meio-fios etc.) produzidas nos canteiros de obras.
II - Classe B - são os resíduos recicláveis para outras destinações, tais como plásticos, papel, papelão, metais, vidros, madeiras, embalagens vazias de tintas imobiliárias e gesso;
III - Classe C - são os resíduos para os quais não foram desenvolvidas tecnologias ou aplicações economicamente viáveis que permitam a sua reciclagem ou recuperação;
IV - Classe D - são resíduos perigosos oriundos do processo de construção, tais como tintas, solventes, óleos e outros ou aqueles contaminados ou prejudiciais à saúde oriundos de demolições, reformas e reparos de clínicas radiológicas, instalações industriais e outros, bem como telhas e demais objetos e materiais que contenham amianto ou outros produtos nocivos à saúde (BRASIL, 2002, p.03).
De acordo com a NBR 15114 (ABNT, 2004), embora o gesso tenha sido reclassificado para Classe B, é preciso ainda que este seja disposto em locais próprios e separados, impossibilitando sua mistura com demais resíduos da classe B, nem das demais classes.
Realizar a caracterização de resíduos gerados pela construção civil é importante para estudar e identificar quais os tipos de resíduos mais gerados no
canteiro de obra, também auxilia na hora de dosar resíduos para reutilização (SILVA; SANTOS; DE ARAÚJO, 2017). O ciclo dos resíduos de construção se fecha dentro do setor com a reciclagem, sendo assim de suma importância, pois traz equilíbrio entre a demanda e a disponibilidade do subproduto (BIGOLIN, 2013), além de diminuir os impactos ambientais gerados pela má destinação dos resíduos, isso acontece, pois, os geradores em muitos casos se deparam com os resíduos em suas construções e não sabem o que fazer com os mesmos.
Pavimentos permeáveis com RCD
De forma sustentável e englobando os problemas com o crescimento acelerado dos centros urbanos que geram consequentemente resíduos, o concreto permeável com RCD, se apresenta como um recurso regular para os problemas e com o passar dos anos, surgiram vários estudos com o objetivo de analisar as características do concreto permeável com a adição de RCD, no Quadro 1, são apresentados alguns destes estudos realizados nos últimos anos.
Quadro 1 - Estudos realizados com a utilização de RCD em concreto permeável
Título da Pesquisa Autores
Properties of Pervious Concrete Incorporating Recycled Concrete Aggregate BERRY et al, 2012
Desenvolvimento de composição de concreto permeável com agregados oriundos de resíduos de construção da região de Campinas
PEREIRA, BARBOSA, 2015
Properties of pervious concrete containing recycled concrete block aggregate and recycled concrete aggregate
ZAETANG et al, 2016
Concreto permeável para pavimentação urbana com uso de Resíduos de Construção e Demolição produzidos na usina de reciclagem de São José do Rio Preto
ALVES, 2016
Estudo da influência dos agregados de concreto reciclado em concretos permeáveis
TAVARES, KAZMIERCZAK, 2016
Performance of pervious concrete containing combined recycled aggregates MAYORGA et al, 2018
Properties of pervious concrete incorporating recycled concrete aggregates and slag
HASSAN KIANMEHR; ZOUAOUI, 2019 FONTE: AUTORA, 2020
Alves (2016) estudou o comportamento do concreto permeável com substituição parcial do agregado graúdo por RCD nas porcentagens de 0, 5, 10 e 15% e destaca que na medida em que a quantidade de RCD aumenta, reduz a resistência do material, e tem um aumento do percentual de porosidade comparadas as amostras produzidas com agregado natural conforme apresentado na Figura 2.
FONTE: ALVES, 2016
Segundo o autor, a maior porosidade se dá pela maior permeabilidade relacionada ao agregado reciclado, onde a superior taxa de absorção apontada pelos resíduos, aumenta a porosidade do concreto. Isso acontece também pelo acomodamento diferenciado dos resíduos reciclados comparado ao agregado natural, proporcionando a geração de maior quantidade de vazios e em consequência maior porosidade.
Para estudos da composição de concreto permeável para pavimentação urbana de tráfego leve, Pereira e Barbosa (2015) realizaram a substituição do agregado natural por resíduos de construção. Estes estudos apontaram que a mistura contendo 20% de agregado reciclado demonstrou melhor desempenho em relação aos parâmetros de resistência à compressão e condutividade hidráulica, tornando o método em estudo uma alternativa viável.
Relacionando a reutilização de concretos e a permeabilidade de pavimentos Tavares e Kazmierczak (2016), em suas análises verificaram que ocorreu uma redução na resistência à compressão nos corpos de prova onde foi realizada a substituição do agregado natural por agregado reciclado de concreto. Isso acontece,
22,8 26,81 28,67 29,54 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 P oros ida de ( %) Substituição (%) Substituição x Porosidade Figura 2 - Porosidade média (%)
pois, no agregado reciclado a matriz cimentícia restante, é conservada na zona de transição do agregado gerando uma ligação fraca, mais porosa e com fissuras, interferindo negativamente na resistência final do agregado reciclado.
O estudo realizado por Zaetang et al. (2016) incorpora agregados de blocos de concreto reciclado em concreto permeável, realizando substituições de 0%, 20%, 40%, 60%, 80% e 100% do agregado graúdo natural pelo reciclado. Foram avaliadas a resistência à compressão, densidade, vazio total, permeabilidade, condutividade térmica e abrasão da superfície dos traços. Com os resultados pode-se destacar que nas substituições de 60% e 40%, respectivamente, os resultados para resistência a compressão de 15,0 e 17,0 MPa em comparação com 13,4 MPa sem nenhuma substituição.
Na substituição de 100% do agregado graúdo por resíduos de construção realizada por Berry et al., (2012), o mesmo apresenta resistência à compressão superior a 10 Mpa, e queda a uma faixa considerável da resistência hidráulica, considerando assim um concreto permeável aceitável para uso. Seguindo a norma americana ACI 522R-10 (ACI, 2010), o concreto permeável tende a desenvolver resistências mecânicas de compressão na faixa de 2,8 a 28 MPa para pavimentos.
Portanto, o uso de pavimento permeável constituído de resíduos de construção e demolição em áreas urbanas, mesmo sendo utilizado apenas para pavimentação de baixo fluxo, é um material com ótimo potencial para contribuir com a resolução de problemas como enchentes e dar destinação adequada aos resíduos provenientes da construção civil (OLIVEIRA et al., 2017).
MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo são apresentados os materiais e métodos utilizados para atingir o objetivo proposto nesta pesquisa. A estratégia utilizada na pesquisa para o desenvolvimento desse estudo está apresentada na Figura 3.
FONTE: AUTORA, 2020
MATERIAIS
Os materiais utilizados para realização dos ensaios estão descritos neste capítulo, os quais são:
Cimento Portland CP II Z 32;
Agregado graúdo: pedra brita 0 (pedrisco);
Agregado graúdo: resíduos de construção e demolição; Água potável.
Cimento
O cimento utilizado foi o Portland CP II Z-32, composto de 6 a 14% de pozolana. Suas propriedades atendem desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento, concreto massa e concreto para pavimentos. Este cimento atende a ABNT NBR 11578 – Cimento Portland composto – Especificação (DE OLIVEIRA, 2018).
Suas composições químicas e físicas estão descritas no Quadro abaixo:
Quadro 2 - Composições químicas e físicas do concreto
QUÍMICAS
Data PF MgO SO3 RI
% % % %
Média 7,36 5,78 2,52 11,46
Sd 0,31 0,17 0,18 1,65
FÍSICOS
Data Exp. Quente Tempo de pega Cons.
Normal Blaine
Início Fim
mm Min. Min. % cm²/g
Média 0,26 288,1 358,81 28,4 3646,67
Sd 0,41 19,01 23,45 0,41 144,06
Data #200 #325 Resistência à Compressão
1 dia 3 dias 7 dias 28 dias
% % MPa MPa MPa MPa
Média 0,72 10,25 12,52 22,97 27,6 34,9
Sd 0,31 1,21 1,02 1,34 1,14 0,96
FONTE: DEPARTAMENTO DE QUALIDADE DA VOTORANTIM CIMENTOS, 2020
Agregado graúdo: Brita
O material retido nas peneiras de diâmetro 9,5mm, 6,3mm e 4,75mm é denominado como agregado graúdo, este material é originário de rochas do tipo
granito, basalto e gnaisse, estes passados em triturados mecânico para redução dos seus tamanhos. A classificação da brita se dá pelo tamanho dos seus grãos (MARIANO, 2014).
O agregado graúdo utilizado para confecção dos corpos de prova foi o pedrisco, conhecido também como brita 0, o Gráfico 1 ilustra a curva granulométrica do agregado graúdo, os limites inferiores e superiores para a zona granulométrica 4,75/12,5 de acordo com ABNT NBR 7211:2009.
Gráfico 1 - Curva Granulométrica do agregado natural
FONTE: AUTORA, 2020
Os resultados dos demais ensaios de caracterização do agregado graúdo estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 - Ensaios de caracterização realizados no agregado graúdo natural
Ensaio Valor Unidade Norma
Massa Específica do agregado seco 3,13 g/cm³ NBR NM 53/2009 Massa Específica Saturado Superfície Seca 2,92 g/cm³ NBR NM 53/2009
Massa específica aparente 2,82 g/cm³ ABNT NBR NM 53/2009 Taxa de absorção de água 3,45 % NBR NM 53/2009
Massa Unitária Solta 1,49 g/cm³ NBR NM 45/2006 Massa Unitária Compactada 1,63 g/cm³ NBR NM 45/2006 FONTE: AUTORA, 2020
Agregado graúdo: Resíduos de Construção e Demolição
O resíduo utilizado neste trabalho é classificado como sendo do tipo “A”. O material caracterizado como sendo de forma sólida e irregular foi adquirido na cidade de Medianeira – PR, com a empresa Transremove.
Após passar pelo processo de trituração e peneiramento o material utilizado para realização do trabalho apresentou a seguinte granulometria (Gráfico 2).
Gráfico 2 - Curva granulométrica RCD
FONTE: AUTORA, 2020
Apresentou ainda as características descritas na Tabela 2, obtidas através dos ensaios de caracterização do material.
Tabela 2 - Ensaios de caracterização realizados no agregado graúdo RCD
Ensaio Valor Unidade Norma
Massa Específica do agregado seco 2,45 g/cm³ NBR NM 53/2009 Massa Específica Saturado Superfície Seca 2,25 g/cm³ NBR NM 53/2009
Massa específica aparente 2,11 g/cm³ ABNT NBR NM 53/2009
Taxa de absorção de água 6,43 % NBR NM 53/2009 Massa Unitária Solta 1,28 g/cm³ NBR NM 45/2006 Massa Unitária Compactada 1,37 g/cm³ NBR NM 45/2006 FONTE: AUTORA, 2020.
Água potável
Água potável proveniente da rede de abastecimento público – SANEPAR.
MÉTODOS
O trabalho se subdividiu em duas etapas, onde na etapa I foi realizada à coleta do material, tratamento mecânico do RCD, caracterização dos mesmos, e definição do traço e das porcentagens de substituições de agregado graúdo por RCD. Na etapa II foram confeccionados os corpos de provas e realizados os ensaios do concreto no estado fresco (slump test) e endurecido (eflorescência, resistência à abrasão, resistência à compressão e permeabilidade).
Tratamento mecânico do RCD
O RCD foi coletado a céu aberto, e armazenado em sacos de ráfia para transporte, até o Laboratório de Materiais da Faculdade Educacional de Medianeira (UDC) para realização do processamento do resíduo e realização dos ensaios.
Realizou-se manualmente a retirada das impurezas como: solo, plásticos, vegetação, entre outros, antes da britagem. Logo após fez-se a cominuição do RCD em um triturador mandíbula modelo TE2 da marca CSM, após o mesmo passou pelo processo de peneiramento como é realizado em britadeiras até a obtenção da fração granulométrica na peneira passante 9,75 e retida na peneira 4,75mm. A Figura 4 apresenta o processo descrito.
Figura 4 - Processo do RCD. a) Local da coleta de RCD. b) Triturador modelo TE2. c) Processo de trituração. d) Material Triturado e peneirado.
FONTE: AUTORA, 2020
O material passante e o retido não foram utilizados para realização dos ensaios deste trabalho.
Dosagem do concreto
Para definição do traço, foram seguidos os procedimentos de Berry (2012), Zaetang et al (2016). Em relação aos teores de dosagem, estes foram baseados no trabalho de Botteon (2017), que utilizou o traço de 1:4:0,35.
a) b)
Produção de concreto
Para confecção dos concretos foram seguidos os procedimentos da NBR 5738 (ABNT, 2015) com auxílio de betoneira, moldes metálicos cilíndricos com dimensões de 10x20cm e moldes de madeira prismáticos com dimensões de 06x10x20 cm.
Foi realizada uma lavagem inicial na betoneira, a fim de evitar material aderido às bordas. Em seguida utilizada a metodologia proposta por SCHAEFER et al. (2006) para produção dos concretos, os autores estudaram vários processos de mistura de concreto permeável para moldagem de corpos de provas, no entanto, o processo descrito no Quadro 3 foi o que obteve os melhores resultados e posteriormente foi utilizado por BATEZINI (2013).
Quadro 3 - Processo de confecção do concreto
Item Descrição
1) Adicionar todo o agregado graúdo na betoneira e acrescentar 5% do peso total do cimento, misturando por 1 minuto.
2) Adicionar o restante do cimento e agua e misturar por 3 minutos. 3) Deixar o concreto fresco em repouso por 3 minutos.
4) Agitar por mais 2 minutos. FONTE: BATEZINI, 2013.
Para cada mistura foi analisado conforme sugere os autores Tennis, Leming e Akers (2004) que indicam utilizar um teste táctil visual para o controle da produção do concreto permeável, que consiste em apertar com a mão uma quantidade da mistura e analisar se há desenvolvimento de uma pequena aglomeração de partículas, mostrando um aspecto brilhoso.
Ensaio no estado fresco
A consistência é um dos fatores mais importantes que interferem diretamente na trabalhabilidade do concreto, está ligada ao resultado do ensaio do tronco do cone, conhecido também como slump-test, com resultados em milímetros.
3.2.5.1 Abatimento do Tronco do cone (slump test)
De acordo com recomendações da norma NBR NM 67 (1998), sobre uma placa metálica colocou-se o molde limpo e úmido, essa placa foi fixada com os pés, e o molde preenchido com três camadas de concreto em volumes iguais, com a ajuda do complemento troncôconico. Cada camada foi adensada com 25 golpes distribuídos uniformemente com uma haste de socamento. Em seguida removido o complemento troncôconico e o excesso de concreto, em posição vertical o molde foi retirado em velocidade constante. A Figura 5 demonstra o procedimento adotado.
Figura 5 - Procedimento do Slump test. a) Preenchimento do molde com concreto. b) Adensamento de cada camada. c) Removido o troncôconico e o excesso de concreto. d) Retirada do molde.
FONTE: AUTORA, 2020
a) b)
O abatimento do tronco do cone é dado pela distância da base superior do molde ao centro da base da amostra, medida com auxílio de uma régua metálica.
Moldagem dos corpos de prova
Para os ensaios no estado endurecido, o concreto fresco foi vertido, com auxílio de colher para concreto, dentro dos moldes cilíndricos com dimensões 10x20cm e prismáticos com dimensões de 6x10x20cm, já lubrificados com desmoldante.
Para o procedimento de moldagem foi-se necessário colocar o corpo de prova sobre uma balança, para que a massa da fôrma e do extensor pudesse ser descontada (tara). Optou-se pela prática do adensamento através do soquete denominado Proctor com peso de 2,5 kg. Para os corpos de prova cilíndricos o molde é preenchido em duas camadas onde foram aplicados 12 golpes em cada uma. Para os prismáticos foi empregada a compactação de 4 golpes distribuídos em quatro quadrantes de fôrma retangular.
Posteriormente realizado o arrasamento e a colocação de filme plástico na superfície exposta para evitar perda de água para o meio. Após as amostras foram submetidas à cura submersa saturada em cal (3g/litro) e água deionizada até atingirem as suas devidas idades para cada ensaio.
3.2.4.1 Projeto Experimental
Antes da execução de cada um dos ensaios, os corpos de provas tiveram suas medidas verificadas e os cilíndricos antes da realização do ensaio de resistência à compressão tiveram suas faces superiores retificadas.
Para a execução dos ensaios de concreto permeável em estudo, o Quadro 4, demonstra os ensaios realizados e a quantidade dos corpos de provas para cada ensaio.
Quadro 4 - Quantidade de corpos de prova.
Ensaios Métodos Amostras Formato Dimensões (mm)
Eflorescência ASTM C 67:2014 27 Prismático 60x100x200 Resistência a Abrasão Adap. ASTM
C418-05:2005 27 Prismático 60x100x200 Resistência à
Compressão ABNT NBR 5739:2007 27* Cilíndrico 100x200 Permeabilidade SANDOVAL (2014) 27* Cilíndrico 100x200 * Mesmos corpos de prova
FONTE: AUTORA, 2020
Ensaios no estado endurecido
O estado endurecido do concreto provoca coesão entre os cristais formados na pasta de cimento (MONTEIRO, 2020). No presente trabalho todos os ensaios realizados neste estado foram executados com os corpos de prova com idade de 7, 14 e 28 dias.
3.2.6.1 Eflorescência
O ensaio de eflorescência foi realizado seguindo os parâmetros da norma ASTM C 67 (2014). Inicialmente foram confeccionados 3 corpos de provas prismáticos para cada traço, com medidas de 6x10x20cm, e após o tempo de cura dos mesmos, foram submetidos dois corpos de provas ao ensaio e um as condições ambientes (referência) para futura comparação, conforme Figura 6.
Os corpos de provas submetidos ao ensaio passaram pelo processo de secagem em estufa na temperatura de 100ºC por 24hrs, e logo após colocados em um recipiente com lâmina de 2,54cm de água destilada, separados com uma distância de 2 pegadas (50,8mm) permanecendo ali por 7 dias (o nível da água foi verificado diariamente para manter o mesmo durante todo o ensaio).
Figura 6 - Realização do ensaio de eflorescência. a) Corpos de prova referência. b) Corpos de prova submetidos ao ensaio.
FONTE: AUTORA, 2020
Após o processo de submersão a água, os corpos de provas foram secados novamente em estufa na temperatura de 100º C por 24hrs e depois comparados com o corpo de prova referência.
3.2.6.2 Resistência a Abrasão
Para realização do presente ensaio foram realizadas adaptações da norma americana ASTM C418 pelo autor. A norma busca sujeitar a superfície da amostra a um jato de areia sílica movida a ar que simula a ação das partículas abrasivas à base de água e sob o tráfego na superfície do concreto. O procedimento segundo a norma consiste na exposição do material por 1 minuto ao jato de areia a uma distância de 75 ± 2.5 mm do bico do mesmo realizando o procedimento pelo menos em oito pontos, e após para determinação dos resultados obter o volume inicialmente do material desgastado e em seguida encher as cavidades com argila à base de óleo e realizar a pesagem novamente.
a)
Já o método utilizado pelo autor para realização deste trabalho, consiste na substituição do jato de areia por jato de granalha de aço, a realização do procedimento apenas uma vez em um único ponto por 10 segundo com uma inclinação de 90º do bico do jato em relação ao corpo de prova.
Para determinação de resultados foi realizada a pesagem do corpo de prova após o procedimento com o jato de granalha de aço, e após aplicado na cavidade formada pela deformação uma massa feita de água e cimento (a/c = 1:0,37) e após realizada a pesagem novamente do corpo de prova.
O jateamento foi realizado com o auxílio de uma máquina industrial de alta pressão, sendo mantida toda segurança necessária para o uso do equipamento, e a pressão aplicada foi de cerca de 5,91 Kgf/cm².
A Figura 7 apresenta o processo realizado para realização deste ensaio.
Figura 7 – Processo do ensaio de resistência à abrasão. a) Disposição do jato de granalha de aço em relação ao corpo de prova; b) Corpos de prova após a deformação; c) Pesagem do corpo de prova após a deformação; d) Pesagem do corpo de prova após o preenchimento da cavidade.
FONTE: AUTORA, 2020
a) b)
3.2.6.3 Resistência à Compressão para concreto permeável
Com o objetivo de determinar a influência do emprego do RCD em substituição ao agregado graúdo, na resistência à compressão axial dos concretos para pavimentos permeáveis, fez-se a avaliação empregando os procedimentos de ensaio descritos na NBR 5739 (ABNT, 2007).
De acordo com Hager (2009) o Departamento de Transporte do Colorado (CDOT), determina que misturas de concreto usadas para calçadas e estacionamentos de veículos leves têm resistência à compressão de 20.684 kPa.
3.2.6.4 Permeabilidade
Seguindo a metodologia de Sandoval (2014) para o ensaio de permeabilidade, foi empregado o equipamento permeâmetro de carga constante. Para realização do ensaio (Figura 8).
Figura 8 - Procedimentos para o ensaio de Permeabilidade. a) Envolvimento do corpo de prova ao papel filme. b) Cobrimento do mesmo com fita adesiva. c) Aplicação de silicone entre o corpo de prova e o tubo de PVC. d) Aplicação da fita silver tape e saturação do corpo de prova.
FONTE: AUTORA, 2020
Inicialmente foi preciso envolver o corpo de prova em um papel filme e cobri-lo com fita adesiva, em seguida aplicar selante de silicone pelas extremidades entre a
conexão do tubo e o corpo de prova, aguardar a secagem do selante e envolver o corpo de prova com fita tipo silver tape.
Após estes procedimentos, o corpo de prova foi inserido entre os tubos de PVC com diâmetros iguais, o tubo superior possui um extravasor para assegurar o nível de água.
O ensaio se iniciou quando o corpo de prova estava totalmente saturado, desse modo, pode-se coletar a água em um recipiente durante o tempo de 15 e 30 segundos. Na determinação da vazão, a coleta da água é realizada com a ajuda de um balde e cronômetro, armazenando no recipiente durante o tempo de 15 a 30 segundos.
Através da fórmula apresentada na Equação 1, é possível determinar o coeficiente de permeabilidade.
Equação 1 - Fórmula de cálculo do coeficiente de permeabilidade de carga constante.
(1)
k= q * L A * h *t
Onde,
k é o coeficiente de Permeabilidade (cm/s)
q é o volume de água que passa pelo corpo de prova (cm3) A é a área do corpo de prova (cm2)
h é a altura da lâmina de água (cm)
t é o tempo para coletar o volume de água (s) L é a altura do corpo de prova (cm)
Conforme a NBR 16416 (ABNT, 2015) o coeficiente de permeabilidade para pavimento de concreto permeável recém construído deve ser maior que 1 mm/s.
RESULTADOS
Neste capítulo são apresentados os resultados dos ensaios e análises para ambos. Avaliaram-se a consistência pelo abatimento do tronco do cone (slump test) no estado fresco, e posteriormente foram avaliadas no estado endurecido a resistência a abrasão e a compressão, permeabilidade e eflorescência do concreto.
ABATIMENTO DO TRONCO DO CONE (SLUMP TEST)
Segundo Rizvi et al. (2010), o concreto permeável é conhecido também como concreto sem abatimento, onde o resultado esperado neste ensaio é zero, ressalta também que este resultado é devido à baixa relação a/c, que possibilita que os vazios no concreto permaneçam abertos.
Figura 9 - Resultado do abatimento do tronco do cone. a) T50. b) T25. c) T0.
FONTE: AUTORA, 2020.
a)
Conforme o esperado, o concreto em estudo apresentou abatimento zero (Figura 9), apesar de matérias empregados serem diferentes, a relação a/c permaneceu a mesma para todos os traços.
RESISTÊNCIA ABRASÃO
Para a realização do ensaio de Resistência à Abrasão pelo processo do jateamento com granalha de aço, foram submetidos ao ensaio 27 corpos de prova, onde foi possível analisar conforme a Tabela 3 os valores médios em porcentagens de cada traço e suas respectivas idades. As porcentagens foram obtidas através da diferença entre o peso inicial do corpo de prova após a abertura da fissura ocasionada pelo jato, e o peso final após o seu fechamento com a massa de cimento.
Tabela 3 - Resultados do ensaio de Resistência à Abrasão.
T0 T25 T50 7 Dias Variação de peso (%) 1,25% 2,44% 3,97% Desvio Padrão 0,5 0 2 CV 1,59% 0,00% 2,78% 14 Dias Variação de peso (%) 1,00% 2,02% 3,22% Desvio Padrão 0,816 0,816 1,247 Coeficiente de variação 3,71% 1,94% 2,14% 28 Dias Variação de peso (%) 0,93% 1,84% 2,08% Desvio Padrão 0,5 0,8165 0,5 Coeficiente de variação 2,33% 2,09% 0,97% FONTE: AUTORA, 2020.
É perceptível a redução de massa utilizada para fechamento da abertura conforme o aumento da idade de cada corpo de prova, isso ocorre devido o ganho de resistência do concreto, adquirida pelo mesmo com o passar dos dias em cura. Outra observação, é que houve uma perda de resistência comparada ao traço de referência (T0) conforme o aumento da porcentagem de substituição.
No Gráfico 3, é possível verificar a variação de cada traço e suas respectivas idade. O traço T50, apresentou maior variação de deformação com o passar dos dias e o que se apresentou menos resistente.
Gráfico 3 - Resultados obtidos para o ensaio de resistência à Abrasão
FONTE: AUTORA, 2020.
EFLORESCÊNCIA
Após uma análise visual, foi possível concluir que os corpos de prova que não passaram pelo procedimento do ensaio e ficaram expostos a condições ambientes, não apresentaram eflorescência, conforme figura 10.
Figura 10 - Corpo de prova exposto a condições ambientes
Já os corpos de prova que passaram pelo procedimento do ensaio, conforme descrito no item 3.2.6.1, todos apresentam sinais de eflorescência no nível de água destilada conforme Figura 11.
Figura 11 - Resultado do ensaio de Eflorescência.
FONTE: AUTORA (2020).
Foi analisado ainda a olho nu, que os corpos de prova T50 aos 28 dias apresentaram sinais de eflorescência na sua parte inferior também, já os demais apenas nas suas faces laterais conforme Figura 12.
Figura 12 - Bases dos corpos de prova T0, T25, T50 respectivamente
FONTE: AUTORA (2020).
A eflorescência caracterizada por apresentar cor esbranquiçada, é um fenômeno que ocorre quando o material cerâmico entra em contato com ambientes que ocasionam a geração de um estoque salino nas suas superfícies, podendo gerar constantemente manifestações patológicas (BAPTISTA; CARNEIRO; PARSEKIAN, 2017), portanto este ensaio é geralmente realizado em blocos cerâmicos. Bezerra, et
al. (2012), realizou o procedimento do ensaio em blocos cerâmicos e conclui que os corpos de prova em ensaio que apresentaram sinais de eflorescência, não demonstraram qualquer tipo de manchas antes da realização do mesmo, ambos possuíam sua aparência limpa de sais e após o ensaio surgiram as manchas, o mesmo ocorrido com o presente trabalho.
RESISTÊNCIA A COMPRESSÃO
Na Tabela 4, são apresentados os valores de resistência à compressão média aos 07, 14 e 28 dias, o desvio padrão e o coeficiente de variação de cada ensaio.
Tabela 4 - Valores de Resistência à Compressão
FONTE: AUTORA (2020).
Verifica-se que a resistência à compressão dos corpos de prova confeccionados para o traço de referência, conforme já esperado, obtiveram valores superiores comparados aos traços com a utilização de RCD em cerca de 60% do traço T25 e em 71% do traço T50. O Gráfico abaixo apresenta as variações das médias obtidas.
7 Dias 14 Dias 28 Dias
T0
Média de Resistência (MPa) 14,05 12,55 14,08
Desvio Padrão 0,5 0,3 0,15
C.V 3,54% 2,43% 1,03%
T25
Média de Resistência (MPa) 5,55 5,6 5,64
Desvio Padrão 0,2 0,19 0,27
C.V 2,89% 3,36% 4,82%
T50
Média de Resistência (MPa) 3,82 4,02 4,08
Desvio Padrão 0,4 0,1 0,1
Gráfico 4 - Variações dos resultados obtidos para o ensaio de resistência a compressão
FONTE: AUTORA (2020).
Para a amostra com RCD em substituição parcial ao agregado graúdo natural, o menor valor obtido é aos 07 dias de 3,82 MPa para o traço T50 e o maior valor de resistência obtido com o uso de RCD foi aos 28 dias, de 5,64 MPa para o traço T25, já as médias de resistência à compressão das amostras de referência atingiram cerca de 14,08 MPa aos 28 dias, conforme Gráfico 5. Ambos os traços alcançaram os valores mínimos de resistência recomendado pelo ACI (2010) que varia de 2,8 a 28 MPa.
Gráfico 5 – Resultado do ensaio de resistência à compressão
FONTE: AUTORA (2020). 14,05 12,55 14,08 5,55 5,60 5,64 3,82 4,02 4,08 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00
7 Dias 14 Dias 28 Dias
Res is tê n c ia á c o m p re s s ã o (M Pa ) T0 T25 T50 14,05 12,55 14,08 5,55 5,60 5,64 3,82 4,02 4,08 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00
7 Dias 14 Dias 28 Dias
RESIST ÊNC IA Á CO M PRESS ÃO (M PA) T0 T25 T50 Traço Referência (T0)
Os valores de resistência a compressão reduzidos são observados em vários trabalhos, como de Batezini (2013) que atingiu resistências de 6 e 10,2MPa e Huang et al. (2010) de 4,5 a 14,5 MPa em seu trabalho aos 28 dias. De acordo com Batezini (2013) este valor reduzido de resistência à compressão está ligado a elevada porcentagem de vazios que é gerado pelas misturas, portanto quanto mais porosos estes se apresentam, menor tende a ser sua resistência.
PERMEABILIDADE
Os valores médios de permeabilidade, bem como o desvio padrão e o coeficiente de variação, são apresentados na Tabela 5 deste ensaio.
Tabela 5 - Médias do ensaio de Permeabilidade
T0 T25 T50
Permeabilidade (cm/s) 0,38 0,75 0,89
Desvio Padrão 0,12 2,38 1,32
C.V. 0,33% 3,17% 1,49%
FONTE: AUTORA (2020).
Observa-se que os valores do coeficiente de permeabilidade dos concretos permeáveis variam entre 0,38 e 0,89 cm/s (Gráfico 6), atingindo valores superiores aos prescritos pela ABNT NBR 16416:2015.
Gráfico 6 - Médias obtidas no ensaio de permeabilidade
FONTE: AUTORA (2020). 3,8 7,5 8,9 0 2 4 6 8 10 P E RME A B ILI DA D E ( MM /S ) T0 T25 T50
