Avaliação do desempenho da argamassa com incorporação de residuos de materiais cerâmicos/ Performance evaluation of mortar with incorporation of ceramic material waste

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 1,p.822-837 jan. 2020. ISSN 2525-8761

Avaliação do desempenho da argamassa com incorporação de residuos de

materiais cerâmicos/

Performance evaluation of mortar with incorporation of ceramic material

waste

DOI:10.34117/bjdv6n1-057

Recebimento dos originais: 30/11/2019 Aceitação para publicação: 07/01/2020

Crisnam Kariny da Silva Veloso

Engenheira civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:crisnam.kariny4@hotmail.com

Barbara Hellena Pereira Pertile Engenheira civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:barbara-pertile@hotmail.com

Laécio Guedes do Nascimento Graduando Engenharia Civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:laecioguedes25@hotmail.com

Tamara Ketury Ferreira Soares

Engenheira civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:tamaraketury@hotmail.com

Phillype Dowglas Lopes

Prof. Esp. Engenharia civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:eng.phillype@hotmail.com

Aleff Oliveira Coelho Moura

Engenheiro Civil

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:aleffocm@hotmail.com

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Rebeka Manuela Lobo Sousa

Engenheira Civil.Esp

Centro Universitario Santo Agostinho (UNIFSA) E-mail:rebekamanuela28@gmail.com

Sávio Torres Melo

Engeiro Civil(UNINOVAFAPI) M.e Estrutura e construção Civil – Universidade de Brasilia (UNB)

E-mail: savio.melo@hotmail.com

RESUMO

A indústria da construção civil produz uma alta quantidade de resíduos sólidos, mais conhecidos como entulhos. Caso não receba o destino adequado, eles podem trazer uma série de problemas ao meio ambiente. Neste artigo, apresenta-se uma avaliação experimental dos comportamentos das argamassas de revestimento com incorporação de diferentes proporções de resíduos de cerâmica vermelha reciclada (RCV), provenientes da quebra tanto na indústria quanto na construção civil. O estudo visa custos de produção mais baixos e a redução da quantidade desse material descartado inadequadamente. Realizou-se a caracterização do resíduo em comparação à areia natural quanto à granulometria, massa unitária e específica e a absorção de água. Mantendo a relação água/cimento e substituindo o agregado miúdo por 3%, 5% e 7% em massa de RCV, foi estudado o desempenho no que diz respeito ao índice de consistência e resistência à compressão e aderência. Os resultados mostram que a presença deste resíduo na argamassa aumenta o índice de consistência até a porcentagem de 5% de substituição de resíduo em relação à argamassa de referência. A resistência à compressão apresentou aumento gradativo e com a proporção de 5% a resistência à aderência da argamassa foi superior tanto em relação à convencional quanto às demais porcentagens. As propriedades das argamassas são otimizadas com a substituição de 5% do agregado miúdo por RCV.

Palavras-chave: Reciclagem. Resíduos sólidos. Argamassa. RCV. Cerâmica vermelha.

ABSTARCT

The construction industry produces a high amount of solid waste, better known as rubble. If they are not given the proper destination, they can bring a number of problems to the environment. This paper presents an experimental evaluation of the behavior of coating mortars with incorporation of different proportions of recycled red ceramic (RCV) residues, resulting from the breakage in both industry and construction. The study aims to lower production costs and reduce the amount of this improperly disposed material. The characterization of the residue was compared to the natural sand as to particle size, unit and specific mass and water absorption. Maintaining the water / cement ratio and replacing the fine aggregate with 3%, 5% and 7% by mass of RCV, the performance with regard to consistency index and compressive strength and adhesion was studied. The results show that the presence of this residue in the mortar increases the consistency index up to 5% of residue substitution in relation to the reference mortar. The compressive strength showed a gradual increase and with the proportion of 5% the mortar adhesion strength was superior both to the

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conventional and the other percentages. Mortar properties are optimized by replacing 5% of the aggregate with RCV.

Keywords: Recycling. Solid waste. Mortar. RCV. Red pottery.

1 INTRODUÇÃO

A construção civil compreende uma atividade que produz impactos ambientais e seus resíduos retratam um problema para ser solucionado. Os resíduos sólidos são gerados após a produção, utilização ou transformação de algum material e são considerados como restos supérfluos, perigosos ou sem utilidade.

Nas grandes cidades brasileiras, as atividades de canteiro de obras são responsáveis por aproximadamente 50% dos resíduos de construção e demolição (PINTO, 1999).

Apesar de estudos sistemáticos no Brasil sobre as técnicas de reciclagem existir desde 1983, a taxa de reciclagem ainda é inferior a 5% de todo o resíduo gerado pela indústria da construção civil (LEITE, 2009).

Há uma Resolução específica para os resíduos que dispõe sobre a gestão dos mesmos. De acordo com a resolução nº. 307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA (BRASIL, 2002), esses resíduos são os provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha.

No Piauí, especialmente em Teresina, a modernização e o progresso no ramo das construções são notáveis nos últimos anos, mas poucas são as iniciativas para avaliação dos resíduos sólidos gerados e o seu potencial de reaproveitamento. Estas possibilitariam emprego do resíduo no próprio local, economia na compra da matéria-prima, conservação das reservas naturais e minimizaria a poluição originada.

Dados fornecidos pela Prefeitura Municipal de Teresina – PMT (2015) revelam que o município produz em média 5.392 toneladas/mês de entulhos que são lançados no “aterro sanitário” ou em locais que precisam ser aterrados.

Em especial destaca-se o resíduo de cerâmica vermelha, que é classificado como de construção e demolição, devido à grande quantidade produzida. Como ocorre grande desperdício de material cerâmico desde a sua fabricação, transporte e também no manuseio,

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gera um volume significativo de entulho. Desta forma, seria conveniente a reincorporação destes na manufatura de alguns materiais de construção, entre esses, as argamassas.

Tendo em vista a deficiência de especificações quanto à possibilidade ou não de utilização e ao comportamento desse material incorporado a argamassas, faz-se necessário a realização de estudos específicos. Para isso, este artigo analisa a influência da adição do resíduo de cerâmica vermelha em substituição parcial do agregado miúdo nas propriedades das argamassas de revestimento.

2 MATERIAIS

A pesquisa foi realizada segundo a substituição de parte da areia em argamassas para revestimentos por resíduos de cerâmica vermelha reciclada. Os ensaios foram feitos no laboratório de Materiais de Construção Civil do Centro Universitário Faculdade Santo Agostinho – UNIFSA-PI, por meio da mistura de Cimento Portland Composto (CP II-Z-32 RS), areia, água e resíduos de cerâmica vermelha proveniente da quebra de blocos nos canteiros de obras.

Figura 1 – Resíduo de cerâmica vermelha moída Fonte: Autores, 2019

3 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS

Nesta etapa a areia e o resíduo tiveram suas propriedades físicas determinadas através dos seguintes ensaios: determinação da composição granulométrica – NBR NM 248:2003;

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determinação da massa específica – NBR NM 52:2009; determinação da massa unitária – NBR NM 7251:1982; determinação da absorção de água – NBR NM 30:2000.

3.1 COMPOSIÇÃO GRANULOMÉTRICA

A partir desse ensaio foi possível determinar o módulo de finura, a diâmetro máximo dos agregados e sua respectiva distribuição granulométrica. A Tabela 1 e a Figura 2 mostram os dados obtidos.

Material Módulo de finura Diâmetro máximo (mm)

Areia 1,9 4,8

RCV 2,2 1,2

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Segundo os dados acima, tanto a areia como o resíduo classificam-se como areia fina. Observa-se que a areia possui módulo de finura menor que 2,00, portanto é um material mais fino que o resíduo.

3.2 MASSA ESPECÍFICA E MASSA UNITÁRIA

Da Tabela 2 tem-se que o resíduo de cerâmica reciclada é mais leve e menos denso que o agregado natural já que os valores das suas massas específica e unitária são menores.

Material Massa específica (g/cm³) Massa unitária (g/cm³)

Areia 2,63 1,49

RCV 2,52 1,23

Tabela 2 – Massa Específica e Massa Unitária Fonte: Autores, 2019

3.3 ABSORÇÃO DE ÁGUA

O máximo percentual aceitável para absorção de água é de 17 %, de acordo com a NBR 15116:2004. Tanto a areia natural quanto o RCV apresentam percentuais de absorção menores que o limite definido pela norma.

Material Absorção de água (%)

Areia 8,62

RCV 10,45

Tabela 3 – Grau de Absorção de Água Fonte: Autores, 2019

4 DETERMINAÇÃO DOS TRAÇOS

Após a caracterização dos materiais, foi obtido o traço de referência para que a argamassa usada como base do estudo apresentasse características favoráveis. Os outros traços foram determinados a partir da substituição parcial da areia natural pelo resíduo cerâmico.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 1,p.822-837 jan. 2020. ISSN 2525-8761 Traço (g) Material Convencional 3% 5% 7% Cimento 500 500 500 500 Areia 2000 1940 1900 1860 RCV - 60 100 140 Água 400 400 400 400

Tabela 4 – Traços de estudo Fonte: Autores, 2019

5 MÉTODOS

5. 1 PREPARO DAS ARGAMASSAS

Inicialmente as argamassas foram produzidas através da mistura de cimento, areia e água para o traço usado como referência, e em seguida, fez-se o preparo para os demais traços substituindo parte da areia pelo RCV. Os materiais foram homogeneizados por meio de misturador mecânico, seguindo o procedimento prescrito na NBR 13276:2002.

5.2 ENSAIOS REALIZADOS

5.2.1 Ensaio de Consistência

O ensaio foi realizado seguindo as prescrições da NBR 13276:1995. Sobre a mesa de consistência o molde tronco cônico foi cheio em três camadas de mesma altura. Com um soquete metálico foram aplicados 15, 10 e 5 golpes uniformes e homogeneamente distribuídos, respectivamente, na primeira, segunda e terceira camada. Em seguida, a manivela da mesa foi acionada, de modo que a mesa subiu e caiu 30 vezes dentro de um período de 30 s. Imediatamente após o fim das batidas, mediu-se três vezes o diâmetro de espalhamento com o auxílio de um paquímetro.

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5.2.2 Ensaio de Aderência

Segundo a NBR 13528:2010, os corpos de prova foram montados in situ, em painel de alvenaria, assim definindo primeiramente a área de amostragem, com as argamassas aplicadas como massa única. Após 28 dias de cura foram feitos os cortes a seco com uma serra de copo no revestimento até a camada do substrato, em seção circular.

Antes da colagem das pastilhas nas argamassas com resina epóxi é feita a escovação da superfície para retirada de todos os resíduos existentes. Depois de secas, o equipamento para determinação da resistência à tração foi acoplado às pastilhas e sua articulação movimentada até o rompimento.

Nesta etapa, observa-se a forma como ocorreu o descolamento: a) ruptura na interface revestimento/substrato, b) ruptura da argamassa de revestimento, c) ruptura do substrato, d) ruptura na interface revestimento/cola e e) ruptura na interface cola/pastilha, e expresso em porcentagem.

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5.2.3 Ensaio de Compressão

Para cada traço de argamassa em estudo, moldou-se manualmente, quatro corpos-de- prova cilíndricos de 50 mm de diâmetro e 100 mm de altura de acordo com a NBR 5738:2015. O adensamento foi feito através de uma haste de adesamento, sendo feita em duas camadas com 10 golpes em cada. Ainda nos moldes foram submetidos à cura ao ar por aproximadamente 24 horas, em seguida foram desmoldados e imersos em um tanque de água durante 28 dias, onde permaneceram até o momento do ensaio.

O valor da resistência à compressão axial é determinado pela compressão axial dos corpos-de-prova através de prensa hidráulica, conforme a norma NBR 13279:2005.

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Figura 5 – Corpos-de-prova: (a) antes e (b) depois do rompimento Fonte: Autores, 2019

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6 RESULTADOS

6.1 ÍNDICE DE CONSISTÊNCIA

Os traços com adições de RCV apresentaram um aumento no resultado do índice de consistência em comparação com o traço de referência até a adição de 5%, com a adição de 7% houve uma diminuição em seu índice.

6.2 ENSAIO DE ADERÊNCIA

O cálculo de resistência à tração, em megapascal, é obtido através da divisão entre a carga de ruptura e a área da pastilha. A média e o coeficiente de variação só podem ser feitos para as pastilhas que apresentarem a mesma forma de ruptura.

Validando a afirmação feita por Amorim et al (2003) de que a resistência de aderência decresce com a introdução de finos, também esta é uma propriedade francamente melhorada nesta fase experimental pela introdução dos finos. De fato, a introdução de 5% de finos como substitutos da areia melhora a resistência de aderência da argamassa face à de referência, em contrapartida

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com a substituição de 3% e 7% houve a diminuição da resistência. Os dados obtidos podem ser analisados por meio da Tabela 6.

6.3 ENSAIO DE COMPRESSÃO

A resistência à compressão, em megapascal, é calculada dividindo a carga de ruptura obtida no ensaio pela área da seção do corpo-de-prova. A Tabela 7 apresenta os valores encontrados com esse cálculo e a média obtida.

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Resistência à compressão (MPa)

Corpo-de-prova Convencional 3% 5% 7% 1 5,70 9,01 8,30 11,00 2 6,06 8,51 7,38 8,66 3 6,93 6,67 6,21 8,45 4 5,30 7,89 10,64 7,18 Média 6,00 8,02 8,13 8,82

Tabela 7 – Resistências Individuais e Resistências Médias à Compressão Fonte: Autores, 2019

Como se pode observar, a incorporação de resíduos de cerâmica vermelha propiciou às argamassas valores de resistências à compressão superiores à argamassa convencional. Segundo Cabral (2009), o aumento na resistência quando se usa resíduos de cerâmica vermelha como agregado miúdo pode ser causado devido a reações pozolânicas, visto que elas melhoram a matriz e a zona de transição entre a pasta e o agregado e, por consequência, beneficiam as propriedades mecânicas de argamassas e concretos preparadas com este tipo de agregado.

7 CONSIDERAÇÕES FINAIS

O estudo realizado em argamassas permitiu investigar as diferentes propriedades que as mesmas apresentaram, variando o teor de incorporação de RCV.

Dentro do escopo contendo todas as metodologias e resultados obtidos, os índices de consistência apresentaram resultados satisfatórios com adições de RCV. A melhor

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 1,p.822-837 jan. 2020. ISSN 2525-8761 trabalhabilidade das argamassas foi consequência disso.

Pode-se observar com os resultados do teste de aderência que a forma de ruptura não apresentou discrepância com os diferentes percentuais de substituição da cerâmica, sendo consideradas as de interface entre o substrato e a argamassa. Fatores externos podem ter prejudicado os resultados obtidos nas amostras de 7%, onde um corpo de prova rompeu na argamassa e o outro foi descartado no corte.

Em todos os traços estudados o resíduo cerâmico melhorou o comportamento da argamassa sob compressão quando comparada com a convencional. Com isso, podem ser realizados estudos avaliando a influência desses percentuais de incorporação nos traços de mistura para concretos, já que sua principal característica é resistir a este esforço.

A análise realizada permitiu a viabilização da incorporação de 5%, apresentando os melhores resultados em todos os ensaios estudados.

REFERÊNCIAS

AMORIM, L. V.; LIRA, H. L.; FERREIRA, H. C. Use of residential construction waste and residues from ceramic industry in alternative mortars. Journal of Environmental Engi-neering, 916, ASCE. Outubro, 2003.

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NBR 13279:2005 – Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos – Determinação da resistência à tração na flexão e à compressão. Rio de Janeiro, 2005.

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NBR 15116 - Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil

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NBR 5738: Concreto - Procedimento para moldagem e cura de corpos- de-prova. Rio de Janeiro, 2003.

NBR 7251 - Agregado em estado solto - Determinação da Massa Unitaria. Rio de Janeiro, 1982.

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Braz. J. of Develop.,Curitiba, v. 6, n. 1,p.822-837 jan. 2020. ISSN 2525-8761 NBR NM 248: Agregados - Determinação da composição granulométrica. Referências. Rio de Janeiro, 2003.

NBR NM 30 - Agregado miúdo - Determinação da absorção de água. Rio de Janeiro, 2000. NBR NM 52: Agregado miúdo - Determinação da massa específica e massa específica aparente. Referências. Rio de Janeiro, 2009.

CONSELHO NACIONAL DO MEIO AMBIENTE (CONAMA). Resolução nº 307, de 5 de Julho de 2002. Estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos da construção civil. Brasília, DF, 2002. Disponível em:

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LEITE, P. R. Logística Reversa: Meio ambiente e Competitividade. 2. ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2009.

SECRETARIA DE DESENVOLVIMENTO URBANO E HABITAÇÃO. Limpeza Pública: Licitação do sistema de limpeza pública de Teresina é debatida em audiência. 2016. Disponível em:< http://www.portalpmt.teresina.pi.gov.br/noticia/Licitacao-do-sistema- de-limpeza-publica-de-Teresina-e-debatida-em-audiencia/10266>. Acesso em: 22 maio. 2018. PINTO, T. P. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos da construção urbana. 1999. Tese (Doutorado em Engenharia) – Escola Politécnica,

Universidade de São Paulo, São Paulo, 1999.

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