THAINÁ YASMIN DESSUY
DESEMPENHO MECÂNICO, ADERÊNCIA AÇO-CONCRETO E
DURABILIDADE DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM A
SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO NATURAL
POR RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Ijuí 2018
DESEMPENHO MECÂNICO, ADERÊNCIA AÇO-CONCRETO E
DURABILIDADE DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM A
SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO NATURAL
POR RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientador(a): Lucas Fernando Krug
Ijuí /RS 2018
DESEMPENHO MECÂNICO, ADERÊNCIA AÇO-CONCRETO E
DURABILIDADE DE CONCRETOS PRODUZIDOS COM A
SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO AGREGADO GRAÚDO NATURAL
POR RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL (RCC)
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Ijuí, 20 de dezembro de 2018
Prof. Lucas Fernando Krug Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos - Orientador Prof. Lia Geovana Sala Coordenadora do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA
Prof. Éder Claro Pedrozo (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade Federal de Santa Maria
Prof. Lucas Fernando Krug (UNIJUÍ) Mestre pela Universidade do Vale do Rio dos Sinos
Dedico esse trabalho àqueles que estiveram comigo nessa caminha, principalmente aos meus pais,
Jocemar Dessuy e Elaine Dessuy, minhas inspirações e meus suportes.
Primeiramente quero agradecer a Deus, pela minha vida e por me possibilitar a realização de mais um objetivo. Toda minha gratidão por Ele ser refúgio nos momentos de insegurança, Pai nos momentos de alegria e o caminho para os momentos precisos.
Aos meus pais, Jocemar Dessuy e Elaine T. W. Dessuy, por serem meus alicerces e pelo amor incondicional proporcionado. Sempre presentes, principalmente nos momentos difíceis, apoiando minhas escolhas e vibrando com minhas vitórias. Tenho orgulho de ser filha de vocês! AMO MUITO VOCÊS!
À minha família pelo apoio, carinho e pela torcida, principalmente aos meus Avôs, Arlindo Waldir Dessuy e Antônio Alcidio Welzbacher, in memoriam, que me ensinaram a compreender a dimensão do ser eterno, da porção que fica, que estiveram comigo enquanto foi possível em corpo e agora estão no meu coração, juntos comemorando mais essa conquista.
Ao meu namorado, amigo e companheiro Lorenzo Ghisleni Arenhardt, que mesmo de longe, se fez presente nesse momento. Agradeço pela força, por nosso amor, por você existir na minha vida, pelo nosso companheirismo e por cada momento que passamos e que iremos ainda passar juntos. TE AMO MUITO!
Aos amigos que fiz ao longo da minha vida, principalmente os que estiveram comigo nessa caminhada me incentivando a chegar ao êxito da graduação, que dividiram as tristezas, multiplicaram as alegrias, pelos momentos que compartilhamos e pelo carinho fornecido. Vocês são demais e serão sempre lembrados com muito carinho.
Ao meu grande mestre e orientador Lucas Fernando Krug, pela sua dedicação, pela presença em todo esse processo, por ter despertado em mim o gosto da pesquisa, por acreditar em meu potencial e por me incentivar a quebrar meus limites e ir mais além. Com certeza levarei seu exemplo para vida.
Aos meus professores que me acompanharam nessa caminhada enquanto universitária, sendo essenciais para minha formação como profissicional e também pessoal.
Ao MEC/SESU pela participação, e disponibilização da bolsa, no Grupo PET.
Aos colegas do Grupo PET, pela vivência, parceria e pelas grandes amizades criadas, principalmente aos meus antigos e atuais colegas de pesquisa.
À empresa Funicalha Fábrica de calhas Ijuí Ltda, pelo suporte e disponibilização de equipamentos e espaço para a realização de ensaio de carbonatação acelerada.
À empresa Resicon, pela disponilidade do material reciclado utilizado no presente trabalho.
Enfim, agradeço à todos que, de uma forma ou de outra, me incentivaram a chegar até aqui com êxito e, para esses, deixo o meu muito obrigada.
A mente que se abre a uma nova ideia, jamais volta ao seu tamanho original. Albert Einstein
DESSUY, T. Y. Desempenho mecânico, aderência aço-concreto e durabilidade de concretos produzidos com a substituição parcial do agregado graúdo natural por resíduos da construção civil (RCC). 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2018.
O concreto de cimento Portland é o material mais utilizado da indústria da construção civil e seu consumo demanda por explorar desenfreadamente os recursos naturais não renováveis, gerando impacto ambiental. Também, pode-se citar o fato de que a própria construção civil gera impacto ambiental ao descartar seus rejeitos no meio ambiente de forma inadequada, sendo que a geração desses resíduos é inevitável, mesmo que haja tecnologias com técnicas de construção. Para, então, minimizar o impacto ambiental, surge a ideia de reaproveitar, na própria construção civil, seus rejeitos, assim, diminuindo o entulho gerado e reduzindo a exploração das reservas naturais. Desta forma, o trabalho se justifica em verificar a viabilização de concretos que possui como matéria-prima para o agregado graúdo os resíduos gerados do próprio setor da construção civil. Para isso, inicialmente, caracterizou-se os materiais constituintes para, então, realizar o cálculo de dosagem e, assim, determinar os traços. Após, confeccionou corpos-de-prova, cilíndricos 10x20cm e cilíndricos de PVC 10x10cm, em misturador, onde adicionou-se certa quantidade de água para atingir o abatimento de 120mm ± 10mm, gerando fatores a/c diferentes para cada traço. Os materiais naturais foram disponibilizados pelo próprio Laboratório de Engenharia Civil da UNIJUÍ, já o material reciclado, foi disponibilizado pela recicladora Resicon, localizada no município de Santa Rosa-RS. A confecção dos concretos se deu substituindo parcialmente, além da amostra referência, nas porcentagem de 10%, 20% e 30%, os agregados naturais do concreto pelos resíduos da construção civil. Após confecção, os mesmos foram encaminhados para câmera úmida para sua devida cura e nas idades estabelecidas, realizou-se ensaios de desempenho mecânico, como o ensaio de resistência à compressão simples e aderência aço-concreto, e ensaio de durabilidade, como o ensaio de absorção por capilaridade e de carbonatação acelerada. Com os resultados obtidos, pode-se perceber que o desempenho mecânico e a durabilidade de concretos referência são melhores, porém, o traço de 10% de substituição obteve valores próximos à esse, em todos os ensaios realizados, mostrando assim, a viabilidade da utilização dos resíduos da construção civil como agregado na confecção de concretos.
DESSUY, T. Y. Mechanical performance, steel-concrete adhesion and durability of concretes produced with partial substitution of natural coarse aggregate by construction waste (ACW). 2018. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Ijuí, 2018.
Portland Cement concrete is the most widely used material in the construction industry and its consumption demand for unbridly exploiting non-renewable natural resources, generating environmental impact. Also, one can cite the fact that civil construction itself generates environmental impact by discarding its tailings in the environment improperly, and the generation of these residues is inevitable, even if there are technologies with construction techniques. To minimize the environmental impact, it emerges the idea of reusing, in the construction itself, its tailings, thus decreasing the rubble generated and reducing the exploitation of natural reserves. Thus, the work is justified in verifying the feasibility of concrete that has as raw material for the coarse aggregate the waste generated from the construction sector itself. For this, initially, the constituent materials were characterized to perform the dosage calculation and thus determine the traits. After, it was made specimens, cylindrical 10x20cm and cylindrical PVC 10x10cm, in mixer, where a certain amount of water was added to achieve the reduction of 120mm ± 10mm, generating different A/C factors for each trait. The natural materials were made available by the Civil Engineering Laboratory of Unijuí, already the recycled material, was made available by Recycler Resicon, located in the municipality of Santa Rosa-RS. The preparation of the Concretes was partially replaced, in addition to the reference sample, in the percentage of 10%, 20% and 30%, the natural aggregates of the concrete by the construction wastes. After confection, the same were forwarded to a moist camera for their proper curing and in the established ages, mechanical performance tests were performed, such as the simple compressive strength test and steel-concrete adhesion, and durability test, as The capillary absorption assay and accelerated carbonation. With the results obtained, it can be perceived that the mechanical performance and durability of reference concretes are better, however, the 10% substitution trait obtained values close to this, in all tests performed, thus showing the viability of use of construction waste as an aggregate in the making of concrete.
Figura 1: Abatimento do tronco de cone ... 26
Figura 2: Aderência por adesão ... 29
Figura 3: Aderência por atrito ... 30
Figura 4: Aderência mecânica ... 30
Figura 5: Poros interconectados na pasta de cimento ... 32
Figura 6: Processo de carbonatação... 34
Figura 7: Porcentagem de carbonatação x Umidade relativa do ambiente... 35
Figura 8: Processo de corrosão das armaduras ... 36
Figura 9: Agregados reciclados de concreto... 41
Figura 10: Agregados reciclados misturados... 41
Figura 11: Usina de reciclagem de rcc com dois estágios de britagem ... 44
Figura 12: Microestrutura do concreto confeccionado com agregados reciclados ... 46
Figura 13: Delineamento da pesquisa ... 52
Figura 14: Agregado graúdo natural (brita 0) ... 53
Figura 15: Agregado graúdo reciclado ... 55
Figura 16: Agregado miúdo natural ... 56
Figura 17: Traço por m³ e unitário do concreto ... 58
Figura 18: Mistura dos materiais constituintes do concreto ... 60
Figura 19: Slump Test ... 60
Figura 20: Procedimento inicial da confecção de cps cilíndricos 10x20cm ... 62
Figura 21: Procedimento final da confecção cps cilíndricos 10x20cm ... 62
Figura 22: Confecção de cps cilíndricos de PVC 10x10cm ... 63
Figura 23: Corpos-de-prova cilíndricos ... 64
Figura 24: Ensaio de compressão simples ... 65
Figura 25: Esquema de corpos-de-prova para ensaio de aderência ... 66
Figura 26: Ensaio de arranchamento ... 66
Figura 27: Corpos-de-prova após ensaio de arranchamento ... 67
Figura 28: Estabilização dos cps para o ensaio de absorção por capilaridade ... 68
Figura 29: Procedimentos realizados no ensaio de absorção por capilaridade ... 69
Figura 30: Altura de ascensão da água de absorção ... 70
Figura 31: Estabilização dos corpos-de-prova... 71
Tabela 1: Tipos de cimento existentes no Brasil ... 20
Tabela 2: Tipos de brita ... 22
Tabela 3: Tipos de areia... 23
Tabela 4: Profundidade de carbonatação de acordo com o tempo ... 36
Tabela 5: Caracterização do agregado graúdo natural ... 54
Tabela 6: Caracterização do agregado graúdo reciclado ... 55
Tabela 7: Caracterização do agregado miúdo natural ... 57
Tabela 8: Dosagem do concreto ... 59
Tabela 9: Dosagem do concreto após a moldagem ... 59
Tabela 10: Quantidade de corpos-de-prova confeccionados ... 64
Tabela 11: Resultados do ensaio de resistência à compressão simples ... 73
Tabela 12: Resultados do ensaio de aderência aço-concreto ... 76
Tabela 13: Resultados do ensaio de absorção por capilaridade... 78
Gráfico 1: Curva granulométrica do agregado graúdo natural ... 54
Gráfico 2: Curva granulométrica do agregado graúdo reciclado ... 56
Gráfico 3: Curva granulométrica do agregado miúdo natural ... 57
Gráfico 4: Massa específica ... 61
Gráfico 5: Resultados do ensaio de resistência à compressão simples... 74
Gráfico 6: Resultados do ensaio de aderência aço-concreto ... 76
Gráfico 7: Resultados do ensaio de absorção por capilaridade ... 79
Equação 1: Equação do cálculo da resistência à compressão ... 65 Equação 2: Equação do cálculo da tensão de aderência ... 67 Equação 3: Equação do cálculo da absorção por capilaridade ... 70
A Massa do CP nas leituras realizadas
A/C Água/Cimento
ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ARC Agregado Reciclado de Concreto
ARM Agregado Reciclado Misto
ASTM American Society for Testinf and Materials B Massa do CP seco com temperatura de (23 ± 2)ºC C Absorção de água por capilaridade
Ca(OH)2 Hidróxido de cálcio CaCO3 Carbonato de Cálcio
cm Centímetro
cm² Centímetro ao quadrado
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente CO₂ Dióxido de Carbono
CP Cimento Portland
CPS Corpos-de-Prova pH Potencial Hidrogênico
CP II F -32 Cimento Portland Composto com Fíller C-S-H Silicato de cálcio hidratado
g Gramas
Kg Kilograma
lb Comprimento de ancorâgem
LNEC Laboratório Nacional de Engenharia Civil
m³ Metro cúbico
mm Milímetro
MPa MegaPascal NBR Norma Brasileira
n° Número
NSA Não Se Aplica
PVC Policloreto de Polivinila RCC Resíduos da Construção Civil
RILEM Internacional Union of Laboratories and Experts in Construction, Materials, Sistem and Structures
RS Rio Grande do Sul
Rs Força máxima alcançada no ensaio de Resistência à compressão S Área da seção transversal
UNIJUÍ Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul
°C Grau Celsius
τb Tensão de aderência, em megapascals Ф Diametro da barra
1 INTRODUÇÃO ... 13 1.1 CONTEXTO ... 13 1.2 PROBLEMA ... 16 1.2.1 Questões de Pesquisa ... 18 1.2.2 Objetivos de Pesquisa ... 18 1.2.3 Delimitação ... 18 2 REVISÃO DA LITERATURA ... 19
2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND ... 19
2.1.1 Constituição ... 19
2.1.2 Propriedades ... 24
2.1.2.1 Propriedades no estado fresco ... 25
2.1.2.2 Propriedades no estado endurecido ... 27
2.1.3 Influência do agregado graúdo natural nas propriedades do concreto ... 37
2.2 MATERIAIS ALTERNATIVOS PARA AGRAGADO GRAÚDO ... 39
2.2.1 Resíduos da construção civil ... 40
2.2.1.1 Propriedades e características ... 42
2.2.1.2 Processos de reciclagem ... 43
2.3 CONCRETO PRODUZIDO COM AGRAGDO GRAÚDO RECICLADO 45 3 MÉTODO DE PESQUISA ... 51
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 51
3.2 DELINEAMENTO ... 51
3.3 CARACTERIZAÇÃO DOS MATERIAIS UTILIZADOS ... 52
3.3.1 Cimento ... 53
3.3.2 Agregado graúdo natural ... 53
3.3.3 Agregado graúdo reciclado ... 54
3.3.4 Agregado miúdo natural ... 56
3.3.5 Água ... 58
3.4 PROCEDIMENTOS REALIZADOS ... 58
3.4.1 Cálculo de dosagem pelo método ABCP ... 58
3.4.2 Confecção dos corpos-de-prova ... 59
3.4.3 Realização dos ensaios ... 64
3.4.3.1 Resistência à compressão ... 64
3.4.3.2 Aderência aço-concreto ... 65
4.2 ADERÊNCIA AÇO-CONCRETO ... 75
4.3 ABSORÇÃO POR CAPILARIDADE ... 78
4.4 CARBONATAÇÃO ACELERADA ... 80
5 CONCLUSÃO ... 83
1 INTRODUÇÃO
A presente pesquisa refere-se ao Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil da Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, sendo esse inserido na linha de pesquisa denominada de Estudo e Desenvolvimento de Novos Materiais, integrante do grupo de pesquisa institucional da UNIJUÍ em Novos Materiais e Tecnologias para Construção, onde se insere o projeto de utilização de resíduos e Materiais Alternativos na Engenharia Civil.
O conteúdo exposto no presente trabalho tem como tema a utilização de materiais alternativos, provenientes da própria construção civil, na confecção de concretos, sem que haja perda em seu desempenho mecânico e na sua durabilidade, visando soluções sustentáveis e econômicas para a indústria da construção civil.
Além do mais, esse capitulo abordará o contexto em que está inserido o tema proposto, o problema em questão analisado que motivou a realização da pesquisa, determinação das questões de pesquisa, que deverão ser resolvidas com as conclusões propostas, baseando-se nos resultados obtidos, além de apresentar os objetivos definidos e a delimitação da pesquisa criada para resolver os questionamentos realizados e obter os objetivos propostos.
1.1 CONTEXTO
Segundo Kelm (2011), o crescimento das cidades e a globalização demandam por um consumo de 5,5 bilhões de toneladas por ano de concreto de cimento Portland, fazendo com que o setor utilize desordenadamente as reservas naturais não renováveis. Segundo o mesmo autor, esse fato proporciona a busca por novas tecnologias que aproveitam o material descartado, reduzindo assim o impacto ambiental e para que o mesmo seja inserido no mercado consumidor, deve-se conhecer suas características.
De acordo com Banthia e Chan (2000), incorporar os resíduos da construção civil (RCC) ao concreto é uma das alternativas mais adequadas para gerenciar esses resíduos. Porém, segundo PERA (1996 apud LEITE, 2001), para que uma nova tecnologia se insere e seja aceita pelo mercado consumidor, é necessário que se conheça seu desempenho físico, químico e tecnológico.
Essa prática faria com que os custos e o impacto ambiental devido ao descarte inadequado desses resíduos reduzissem, porém, há uma preocupação com a qualidade do concreto reciclado, uma vez que os resíduos da construção possuem grande variabilidade (JACQUES, 2013).
Nos países em desenvolvimento é crescente o reuso e a reciclagem de resíduos, principalmente os da construção civil pela própria indústria (LUCAS e BENATTI, 2008), inclusive, possuem normas que regulamentam a utilização desses resíduos, como é o caso do Japão e da Holanda (DORSTHORST e HENDRIKS, 2000). Segundo os mesmos autores, países como a Alemanha, uma das pioneiras em utilizar resíduos da construção, Estados unidos, Dinamarca, França, Bélgica e Inglaterra já incorporam os resíduos nas cadeias produtivas e possuem muitos estudos referente ao seu comportamento.
Em países da Europa, o concreto reciclado é utilizado como concreto armado, em resistências de médio padrão, portos marítimos e em concretos de alta resistência (VIEIRA, 2003). Segundo o mesmo autor, no Brasil, os resíduos da construção civil são restritos em concretos sem função estrutural, blocos de concreto e bases e sub-bases de pavimentos.
Mesmo não utilizando em alta escala os resíduos da construção civil, o Brasil reconhece a importância dos mesmos. Assim sendo, o Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA do Brasil publicou, em 5 de julho de 2002, a resolução de número 307, que estabelece procedimentos, critérios e diretrizes para a correta gestão dos resíduos da construção civil no Brasil, instruindo ações essenciais para reduzir os impactos ambientais (BRASIL, 2002).
As características dos concretos reciclados irão se diferenciar das dos concretos convencionais de acordo com o teor de agregado natural, que será substituído pelo agregado reciclado, das características físicas dos agregados reciclados, da quantidade de finos presente, dentre outras variáveis (BANTHIA e CHAN, 2000).
As propriedades no estado fresco, como a massa específica e a trabalhabilidade, são influenciadas devido a incorporação do agregado reciclado. A massa específica do concreto reciclado é menor que a do concreto com os agregados convencionais (TROIAN, 2010), onde se diminui gradualmente à medida que o teor de substituição aumenta (KIKICHI; YASUNAGA; EHARA, 1993). A trabalhabilidade também diminui, devido ao agregado reciclado possuir maior
porosidade, fazendo com que a absorção da água aumente e a água livre diminua (LEVY, 1997), e pelo formato angular dos agregados reciclados (BAZUCO, 1999).
Segundo estudos realizados por Hansen (1992), a resistência à compressão de concretos que foram incorporados agregados graúdos reciclados, reduziu de 5 a 20% comparando com os resultados obtidos no concreto convencional. No entanto, segundo estudos de Charisius et al., citados por Schulz e Hendricks (1992), a presença de material pozolânico em agregado graúdo reciclados mistos, pode ocasionar o aumento da resistência do concreto reciclado.
Outra propriedade a analisar é a aderência do aço-concreto, que segundo Baiochi et al. (2013), é a propriedade responsável por transmitir as tensões da interface da barra de aço para o concreto que a circunda.
A aderência aço-concreto depende da resistência mecânica do concreto, ou seja, quanto maior a resistência, maior será a aderência aço-concreto. Logo, se o concreto reciclado for menos resistente que o concreto convencional, a aderência aço-concreto daquele será menor (FRANÇA, 2004).
Esse fato é comprovado em estudos de Baiochi et al. (2013), onde o aumento da substituição acarretou na redução da resistência à compressão, logo, reduzindo, também, a aderência aço-concreto. De acordo com o mesmo autor, o agregado graúdo reciclado influencia mais na queda de resistência que a substituição do agregado miúdo reciclado.
Brito, Perreira e Correia (2005) citam que o agregado reciclado é poroso devido ao processo de britagem, causando microfissuras e, consequentemente, deixando-o mais poroso que o agregado natural. Um agregado mais poroso, produz um concreto mais poroso, onde este terá maior absorção capilar de água, ou seja, será um concreto mais permeável que o convencional.
Porém, conforme Helene (1997), o bom desempenho do concreto, não depende apenas da qualidade do agregado, mas também é devido a relação água/cimento, da adequada cura e do grau de hidratação, parâmetros que subjugam propriedades de permeabilidade e mecânicas, como a resistência à compressão.
Como consequência da porosidade, pode-se estimar que a profundidade de carbonatação seja maior em concretos com agregados reciclados (WERLE et al., 2010). Porém, segundo Gomes e Brito (2009), não há significativos aumentos na profundidade de carbonatação de um concreto reciclado em comparação à um concreto convencional, contudo, segundo os mesmos autores, substituir o agregado natural na ordem de 50% por resíduos da construção civil, acarreta no aumento de 10% da profundidade de carbonatação no concreto reciclado.
Ainda há limitações que devem ser vencidas para a aceitação dos resíduos da construção civil no mercado, entre as quais estão duas significativas, citadas por John e Agopyan (2011). A primeira seria o desenvolvimento de um produto com vantagens competitivas, além de possuir um custo compatível, sobre os produtos tradicionais. E a segunda, o temor da população em adquirir um produto que contenha, em sua composição, resíduos. Os mesmos autores citam que essas limitações podem ser vencidas pela implantação de uma política de educação ambiental coerente e prolongada.
1.2 PROBLEMA
Conforme Sjoström (2000 apud LEITE 2001) cita que o setor da construção civil é um dos maiores agentes de degradação ambiental, devido a quantidade de recursos naturais explorados e pelo grande volume de resíduos gerados. Carneiro et al. (2000 apud LEITE 2001) confirma essa ideia e cita que a maior exploração dos recursos naturais e a maior geração de resíduos é devido, principalmente, ao crescimento habitacional desordenado.
Dos problemas existentes nos meios urbanos, principalmente nos grandes centros, está a geração e disposição inadequada dos resíduos provenientes da indústria da construção civil (JOHN, 1999). O mesmo autor cita ainda que a geração de resíduos da construção exige que seja adquirida áreas adequadas para sua disposição correta, produzindo custos adicionais para os centros urbanos, e sua disposição inadequada acaba gerando impacto ambiental.
A geração de resíduos pode ser proveniente da ausência de gerenciamento do processo construtivo (MORAIS, 2006) e de demolições ocorridas em edificações com patologias (LEITE, 2001). Apesar de haver novas técnicas construtivas e maior controle da produção, a fim de reduzir a geração desses resíduos, o processo de demolição é parte da construção civil e a produção dos resíduos acaba sendo inevitável (MORAIS, 2006).
Além da preocupação quanto a geração desordenada de resíduos da construção, há o grande consumo de concreto de cimento Portland que, segundo Mehta e Monteiro (2006), obteve valores de três bilhões de toneladas no ano de 2005, sendo estimado uma tonelada para cada ser humano. Da preocupação quanto ao impacto ambiental, causado pela destruição das reservas, tanto na escassez dos recursos naturais e da geração desenfreada dos materiais da construção civil, como é o caso do concreto, gerando ainda mais rejeitos, surge a ideia de reciclar os resíduos provenientes do setor da construção civil (JACOBI e BESEN, 2011).
Segundo Leite (2001), reutilizar os resíduos da construção civil (RCC) é a melhor solução para minimizar a geração dos resíduos e reduzir o impacto ambiental, devido ao consumo de matéria prima desordenado. Também, segundo o autor, diminuiria os problemas de gerenciamento dos resíduos da construção civil nos centros urbanos, uma vez que haveria a redução dos locais de descarte inadequado e dos custos de gerenciamento dos resíduos.
A reciclagem e o uso dos resíduos da construção civil está sendo incentivada em todos os países, devido questões econômicas ou ecológicas (LEITE, 2001). Por esse motivo, vários estudos estão sendo realizados a fim de regulamentar seu uso, demonstrando a importância e a potencialidade desse material, além de mostrar a possibilidade de incorporação do mesmo como matéria-prima no concreto (TROIAN, 2010).
A prática de incorporar os resíduos da construção em concretos, segundo o mesmo autor, contribuiria ambientalmente, uma vez que as reservas naturais seriam preservadas, a demanda por agregado natural diminuiria, prolongando a vida útil das mesmas e reduziria a destruição da paisagem, fauna e flora, pois a exploração de matéria-prima modifica o ecossistema e a paisagem do local.
Diante disso, o trabalho se justifica em viabilizar, através de resultados, a utilização dos resíduos da construção civil (RCC) em concretos com substituição parcial do agregado graúdo natural, analisando sua eficiência, propriedades e aplicações, a fim de incentivar o emprego do mesmo na indústria da construção civil, buscando a aceitação do concreto reciclado pelo mercado consumidor.
1.2.1 Questões de Pesquisa Questão principal
É viável utilizar resíduos da construção civil na confecção de concretos, substituindo parcialmente o agregado graúdo, sem que haja perdas de desempenho mecânico, aderência aço-concreto e durabilidade do mesmo?
1.2.2 Objetivos de Pesquisa Objetivo Geral
Analisar a viabilidade da utilização dos resíduos da construção civil em substituição parcial do agregado graúdo natural, comparando os resultados obtidos nesses concretos, com os resultados do concreto referência.
Objetivos Específicos
Analisar a ação dos diferentes teores de substituição, definidos no trabalho, do agregado graúdo pelos resíduos da construção civil, nas propriedades do concreto, quanto:
a) À trabalhabilidade e massa específica no estado fresco;
b) Ao comportamento mecânica através de ensaios de compressão simples; c) À aderência aço-concreto, através do ensaio de arrancamento; e
d) À durabilidade através de ensaios de absorção por capilaridade e carbonatação acelerada.
1.2.3 Delimitação
Análise do desempenho mecânico, durabilidade e aderência aço-concreto de concretos com substituição parcial do agregado graúdo por resíduos da construção civil, provenientes da recicladora Resicon, localizada na cidade de Santa Rosa – RS.
2 REVISÃO DA LITERATURA
Nesse capítulo será realizada uma revisão bibliográfica relacionada com o assunto em questão, onde a mesma será subdivida nos itens subsequentes.
2.1 CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND
O concreto de cimento Portland é considerado um dos mais importantes materiais da construção civil utilizado no momento, e é uma das descobertas mais significativas para o desenvolvimento da população (HELENE; TIBÉRIO, 2010).
Comparado ao aço, o concreto possui menor dureza e menor resistência. Porém, o seu uso é mais disseminado (MEHTA e MONTEIRO, 2008), sendo seu consumo na ordem de 5,5 bilhões de toneladas por ano (Mehta 1994 apud Kelm 2011). O seu maior uso se deve ao fato de possuir maior facilidade de se transformar em diversas formas e tamanhos, tem uma boa trabalhabilidade, é resistente à água e possui baixo custo (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
2.1.1 Constituição
Considerado o segundo material mais produzido do mundo (SANTOS, 2013), o concreto possui como composição básica o cimento Portland, agregado graúdo (brita), agregado miúdo (areia) e água, sendo possível ainda possuir aditivos químicos para melhorar alguma característica do concreto (HELENE; TIBÉRIO, 2010).
O cimento Portland caracteriza-se como sendo um pó fino que possui propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que, com a presença de água, enrijece (ABCP, 2002), que, segundo Neville e Brooks (2013), é produzido através da mistura de calcário, argila (ou outros materiais silicosos), alumina e de materiais contendo óxido de ferro.
Segundo Bauer (2000) a produção do cimento será pela mistura das matérias-primas em dosagens explícitas, pulveriza-as e queima-as em um forno com temperatura elevada, sendo que o componente resultante dessa queima, segundo Neville (2006) é denominado de clínquer, onde o mesmo é resfriado e moído, resultando no cimento Portland propriamente dito.
O clínquer é o componente constituinte que está presente em todos os tipos, pois sua função é ser um material ligante que endurece quando exposto à presença de água (ABNT, 2002). Outro material que está presente em todos os tipos de cimento é o gesso que, de acordo com Mehta e Monteiro (2008) tem como função controlar o tempo de pega, que seria o processo de endurecimento do clínquer, que seria instantânea sem a sua presença.
Segundo a ABNT (2002), a constituição do cimento pode variar para atender algumas especificações definidas nas diferentes áreas do setor da construção civil. Segundo Neville e Brooks (2013), os tipos existentes de cimento foram produzidos com o objetivo de garantir a durabilidade do concreto sob certas condições, porém, não é só a composição do concreto que garantirá a sua durabilidade. As propriedades físicas e mecânicas, como a resistência, permeabilidade, fluência, são influenciadas por outras características dos demais componentes. Os tipos existentes no Brasil, bem como a norma vigente relacionada, estão apresentados na tabela 1.
Tabela 1: Tipos de cimento existentes no Brasil
Tipo de cimento Norma vigente
Cimento Portaland Comum CP I e CP I-S NBR 5732
Cimento Portaland CP II NBR 11578
Cimento Portaland de Alto forno CP III (com escória)
NBR 5735
Cimento Portaland CP IV NBR 5736
Cimento Portaland CP ARI NBR 5733
Cimento Portaland CP (Resistência à sulfatos – RS)
NBR 5737
Cimento Portaland de Baixo calor de hidratação (BC)
NBR 13116
Cimento Portaland Branco (CPB) NBR 12989
O cimento, juntamente com a água, são considerados os elementos ligantes do concreto, formando a pasta do concreto. Já os agregados, por serem elementos inertes, são considerados componentes para dar volume ao concreto (JACQUES, 2013).
Os agregados são definidos por Bauer (2000, p. 63) como sendo:
Material particulado, incoesivo, de atividade química praticamente nula, constituído de misturas de partículas cobrindo extensa gama de tamanhos. O termo “agregado” é de uso generalizado na tecnologia do concreto; nos outros ramos da construção é conhecido, conforme cada caso, pelo nome específico: fíller, pedra britada, bica-corrida, rachão etc.
Provenientes de processo de intemperismo e britagem de extensos blocos de rocha-mãe, muitas das características dos agregados são provenientes das mesmas, como mineralogia, massa específica, resistência, estrutura de poros, coloração, etc. (NEVILLI E BROOCKS, 2013).
Além dessas, segundo os mesmos autores, o agregado possui outras características que não são originadas da rocha-mãe, como forma, dimensão, textura e absorção, que influenciam tanto nas propriedades do estado fresco, quanto do estado endurecido do concreto.
Alguns autores afirmam que o agregado é um material inerte, porém, Neville e Brooks (2013) afirmam que o mesmo não poderia ser caracterizado como inerte, uma vez que suas propriedades físicas, e algumas químicas, influenciam no desempenho do concreto.
Segundo os mesmos autores, o fato de ocupar cerca de ¾ do volume do concreto, a qualidade do agregado é de suma importância para um melhor desempenho do mesmo, limitando não só a sua resistência, mas também propriedades que influenciam sua durabilidade, bem como seu desempenho estrutural.
De acordo com Epusp (2012 apud SOARES 2017), os agregados se classificam conforme algumas características, no entanto, a que mais se destaca, e a mais utilizada, é a classificação segundo o tamanho de suas partículas, dividindo-os em agregado graúdo e agregado miúdo.
A NBR 7211 (2009, p. 03) define agregado graúdo como:
Agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 4,75 mm, em ensaio realizado de acordo com ABNT NBR NM 248, com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1.
Segundo Epusp (2012 apud SOARES 2017), o agregado graúdo empregado na construção civil é conhecido como pedra brita, cuja composição dependerá da sua rocha-mãe, que, de acordo com Neto (2011) será britada em dimensões pré-definidas em locais chamados de pedreiras.
De acordo com o mesmo autor, as britas são divididas, conforme seus diâmetros, em seis faixas granulométricas, sendo que três dessas faixas são mais utilizadas na produção de concretos, que são a brita 0, 1 e 2. As diferentes faixas granulométricas são apresentadas na tabela 2.
Tabela 2: Tipos de brita
Denominação Tamanho mínimo Tamanho máximo Pó de pedra - 4,8mm Brita 0 ou pedrisco 4,8 mm 9,5 mm Brita 1 9,5 mm 19 mm Brita 2 19 mm 25 mm Brita 3 25 mm 50 mm Brita 4 50 mm 76 mm Fonte: ABNT (2002)
Já o agregado miúdo, segundo a NBR 7211 (2009, p. 03) define-se como:
Agregado cujos grãos passam pela peneira com abertura de malha de 4,75 mm e ficam retidos na peneira com abertura de malha de 150 µm, em ensaio realizado de acordo com a ABNT NBR NM 248, com peneiras definidas pela ABNT NBR NM ISO 3310-1.
De acordo com Epusp (2012 apud SOARES 2017), o agregado miúdo utilizado na construção civil é conhecido como areia, que provém de rios, dunas, praias, de cava ou de escória. O mesmo autor ainda cita que a areia é dividida, de acordo com seu diâmetro, em três faixas granulométricas, apresentadas na tabela 3.
Tabela 3: Tipos de areia
Denominação Tamanho mínimo Tamanho máximo Areia fina 0,15 mm 0,6 mm Areia média 0,6 mm 2,4 mm Areia grossa 2,4 mm 4,8 mm
Fonte: EPUSP apud SOARES (2017)
Epusp (2012 apud SOARES 2017) ainda cita que, dependendo da faixa granulométrica que se utilizará para a produção do concreto, as propriedades do mesmo pode ser diferentes. Por esse motivo, é aconselhável utilizar as três faixas granulométricas em proporções definidas, e não apenas uma das três, para a produção de concreto.
Segundo Andolfato (2002), as propriedades ligantes da pasta do concreto são devido às reações químicas que acontecem no concreto, sendo necessário a presença da água para que as mesmas aconteçam. Segundo Isaia (2011), a água permite que os agregados aglutinam-se com a pasta de cimento e proporciona trabalhabilidade necessária para a mistura do concreto. Então, a quantidade de água aplicada na produção do concreto atua tanto influenciando na resistência, quanto na durabilidade do concreto.
Neville (2016, p. 190) cita:
A água, além de atuar na trabalhabilidade e na resistência, exerce importante influência nos seguintes aspectos: pega, hidratação, exsudação, retração por secagem, fluência, ingresso de sais, ruptura brusca de concretos de relação água/cimento muito baixa, colmatação autógena, manchamento superficial, ataque
químico ao concreto, corrosão de armaduras, gelo e degelo, carbonatação, reação álcali-agregado, propriedades térmicas, resistividade térmica, cavitação e erosão.
Os estudos referentes a qualidade da água de produção do concreto, também denominada de água de amassamento, são recentes, tanto que no Brasil a primeira Norma Brasileira referente ao assunto foi criada apenas no ano de 2009, denominando-a de NBR 15900/2009 - Água para amassamento do concreto (NEVILLE E BROOKS, 2013).
Segundo os mesmos autores, a qualidade da água de amassamento é de suma importância, uma vez que suas impurezas afetam diretamente nos processos que ocorrem na produção do concreto, tanto no seu estado fresco, quanto no estado endurecido, logo, a água ideal para a produção de concretos é a potável, desde que a mesma não tenha excedente de sódio e potássio. Porém, pode-se utilizar água que não seja considerada potável, desde que obedeça as recomendações da norma ABNT/CB-18.
Segundo Helene e Tibério (2010), a proporção dos materiais constituintes para produzir concreto, será de acordo com a tecnologia que se quer atingir, pelas propriedades mecânicas, físicas e durabilidade necessárias, e a trabalhabilidade necessária para seu transporte, lançamento e adensamento.
2.1.2 Propriedades
As diferentes propriedades existentes no concreto podem ser agrupadas em dois tipos, as que influenciam no estado fresco e as que influenciam no estado endurecido do concreto. A NBR 12655 (ABNT, 2015) cita que o concreto fresco é aquele que se encontra no estado plástico, já concreto endurecido seria o concreto que está em estado rígido, onde o mesmo começa a obter resistência.
As propriedades discutidas nos itens a seguir serão as que irão ser trabalhadas e analisadas ao decorrer do trabalho. Para o estado fresco, será citado a trabalhabilidade do concreto, ou também denominada de consistência. No estado endurecido, serão abordados a resistência à compressão do concreto, aderência aço e concreto, permeabilidade e durabilidade através do processo de carbonatação do concreto.
2.1.2.1 Propriedades no estado fresco
Bauer (2000) cita que a propriedade mais importante do concreto no estado fresco é a trabalhabilidade, definida por Neville e Brooks (2013) como sendo a porção de trabalho interno útil utilizado para obter o adensamento total.
Os mesmos autores citam que o trabalho interno útil é uma propriedade física característica do concreto, que conceitua-se como sendo o trabalho ou energia imposta para vencer o atrito que o concreto sofre nas fôrmas ou nas armaduras.
Andolfato (2002) cita que a consistência é uma propriedade determinante para a trabalhabilidade do concreto, pois a mesma tem relação direta com a fluidez do concreto.
A consistência, medida pelo ensaio de abatimento do tronco de cone é definida por Neville e Brooks (2013) como sendo a facilidade que uma mistura flui, ou, no caso do concreto, a medida do grau de umidade, pois quanto maior for a quantidade de água na mistura do concreto, mais trabalhável essa mistura será. Entretanto, segundo os mesmos autores, não se pode afirmar que concretos com a mesma consistência, terá a mesma trabalhabilidade.
De acordo com Neville (2016), a mistura do concreto deve ser trabalhável e dispor de uma consistência dita como ideal, pois, quanto melhor for a trabalhabilidade, mais adensável será a mistura e, logo, menor é a quantidade de vazios. Por isso, de acordo com o mesmo autor, procura-se obter um fator água/cimento que possibilitará uma melhor eficiência e, também, maior resistência do concreto, uma vez que os vazios influenciará a resistência do mesmo.
De acordo com Bauer e Bauer (2012) um dos procedimentos realizados para determinar a trabalhabilidade do concreto é a realização do ensaio de abatimento do tronco de cone, prescrito pela norma NBR NM 67 (ABNT, 1998).
O ensaio é realizado, segundo os mesmos autores, colocando-se o cone sobre uma chapa metálica, ambos molhados, onde o mesmo é preenchido por 3 camadas de concreto, de alturas análogas, realizando 25 golpes em cada uma das camadas com auxílio de uma barra de 16mm. Após esses procedimentos, segundo os mesmos autores ainda, o cone é retirado no sentido vertical
e colocado em sentido contrário ao lado da massa de concreto e, com o auxílio de uma régua, mede o abatimento, como mostra na figura 1.
Figura 1: Abatimento do tronco de cone
Fonte: Bauer e Bauer (2012)
A trabalhabilidade da mistura do concreto dependerá de fatores que, na maioria das vezes, se interagem, como: a quantidade de água da mistura, granulometria do agregado, relação água/cimento, presença de aditivos e finura do cimento (NEVILLE E BROOKS, 2013).
Segundo Neville (2016) para a mistura do concreto ser dita como trabalhável, a mesma deve ter a capacidade de ser adensada facilmente e ter resistência à segregação, ou seja, deve ser coesa para se obter um adensamento máximo.
A segregação é defina por Neville e Brooks (2013) como sendo a dissociação dos componentes de uma mistura dita heterogênea, de forma que seus componentes não são mais distribuídos uniformemente, ou, no caso do concreto, é diferença entre os diâmetros das partículas da mistura.
De acordo com os mesmos autores, há dois tipos de segregação. Uma acontece quando as partículas maiores dos agregados se desprendem dos demais, devido ao excesso de vibração, e o
outra é a separação do agregado da pasta de cimento, que acontece em misturas consideradas muito plásticas. Neville e Brooks (2013) ainda citam que a segregação pode ser evitada com a utilização de aditivos classificados como incorporadores de ar.
Outro fator que ocorre no estado fresco é a exsudação, que segundo Sobral (2012 apud SOARES 2017), é uma forma de segregação que ocorre devido ao excesso de água na mistura, sendo que esse excesso migra para a superfície do concreto.
Conforme Neville e Brooks (2013), a exsudação pode ser prejudicial ao concreto ou não. Será prejudicial se a água ascendente levar para a superfície partículas mais finas de cimento, que irão formar uma camada denominada de nata e proporcionará uma superfície porosa, tornando-a fraca. Mas, se a água que migrou para a superfície evaporar, a relação água/cimento efetiva irá diminuir, logo, aumentará a resistência do concreto.
Conforme os mesmos autores, as propriedades do concreto endurecido será influenciada pelo grau de adensamento do concreto fresco, logo, é de suma importância que a trabalhabilidade e a consistência da mistura do concreto seja adequada para o concreto ser transportado, lançado e adensado facilmente, sem que ocorra o processo de segregação.
2.1.2.2 Propriedades no estado endurecido
Paulon e Kirchheim (2011 apud SOARES 2017) classificam a resistência mecânica, porosidade e durabilidade como sendo as propriedades fundamentais do estado endurecido do concreto, e as mesmas irão ser influenciadas por distintos fatores.
Neville (2016) considera que a resistência é a propriedade do concreto mais significativa, uma vez que a mesma demonstra a qualidade do concreto, pois está ligada diretamente à estrutura da pasta de cimento hidratada. Segundo os mesmos autores, a resistência será influenciada pela relação água/cimento, relação agregado/cimento, granulometria, textura, forma, resistência e rigidez dos agregados.
Neville e Brooks (2013) citam que a resistência do concreto aumenta com a redução da relação água/cimento, que é devido à diminuição dos poros da pasta de cimento. Porém, essa redução na relação água/cimento, faz com que aumente a quantidade de cimento no concreto. Os
mesmos autores citam ainda que a resistência é influenciada por todos os poros existente na estrutura do concreto, que são: ar aprisionado, poros capilares e ar incorporado.
Neville (2016) cita que o consumo do cimento influenciará apenas concretos de média a alta resistência, ou seja, concretos com resistências acima de 35 MPa. Por isso, a relação agregado/cimento se torna um fator secundário para a resistência. Porém, de acordo com o mesmo autor, quando aumenta até 20% do volume do agregado na mistura do concreto, há uma redução na resistência à compressão do mesmo, mas quando o aumento do volume de agregado é de 40 a 80%, ocorre um aumento de resistência à compressão.
Foguessatto (2007) cita também que a resistência à compressão do concreto irá depender da relação água/cimento, e essa relação irá depender da distribuição granulométrica do agregado, que deverá possibilitar uma mistura compacta.
Mehta e Monteiro (2008) cita que outro fator que influencia na resistência do concreto é a sua cura, que abrange condições para proporcionar uma hidratação do cimento ideal. Conforme os mesmos autores, quanto maior for o tempo de cura do concreto, a quantidade de partículas de cimento que irão se hidratar será maior, e assim, a resistência irá aumentar. Também, quando a cura for úmida, a resistência do concreto chega a ser três vezes mais que a resistência do concreto que foi produzido com uma cura contínua ao ar.
Petrucci (1998) cita que ao longo do tempo, a resistência do concreto vai aumentando até atingir o seu maior valor e esse crescimento dependerá do tipo de cimento que será utilizado para produzir o concreto. Conforme os mesmos autores, quando o concreto atinge a idade de 28 dias, sua resistência será 80% da resistência final, aos 90 dias terá 90% da resistência final, e aos 365 dias, sua resistência compatibiliza com sua resistência final.
Uma das propriedades da resistência do concreto é a sua aderência com a armadura (Neville e Brooks, 2013), denominada por Fernandes (2000 apud FRANÇA 2004) como sendo o procedimento de transferência das tensões existente na superfície da barra de aço para o concreto que circunda essa barra.
Pela razão do concreto estrutural ser utilizado com armaduras, a aderência entre aço e concreto é de suma importância, uma vez que essa propriedade influência no comportamento estrutural das edificações (CASAGRANDE, 2014).
A avaliação da aderência do aço com o concreto se procede pela análise da relação entre a tensão de cisalhamento do concreto que envolve a armadura, e pelo deslocamento entre aço e concreto devido suas deformações específicas (FRANÇA, 2004).
Neville e Brooks (2013) citam que a aderência é influenciada de forma proporcional à resistência à compressão, proporção seja projetada de forma que a aderência seja a raiz quadrada da resistência à compressão. Os mesmos autores ainda citam que quanto maior a resistência à compressão, maior é a aderência. Porém, quando os concretos são de resistências maiores que 20MPa, o aumento da aderência vai diminuindo, tornando-a desprezível com o tempo.
Segundo Casagrande (2014), a aderência entre aço e concreto pode ser classificada de três formas, sendo elas:
● Aderência por adesão: Aderência devido ao surgimento de ligações físico-químicas entre o aço e concreto quando está ocorrendo a pega do cimento, que irá originar uma resistência de adesão, evitando que o aço e o concreto desprender-se. Esse tipo de aderência é demonstrada na figura 2.
Figura 2: Aderência por adesão
● Aderência por atrito: Aderência devido à força de atrito entre o aço e o concreto, que irá depender do coeficiente de atrito entre os componentes, sendo que esse é em função da rugosidade da barra de aço. O esse tipo de aderência está demonstrado na figura 3.
Figura 3: Aderência por atrito
Fonte: FUSCO (1995 apud CASAGRANDE 2014)
● Aderência mecânica: A aderência se dá pela existência de nervuras na superfície da barra, que irão atuar como peças de apoio, resultando em uma tensão de compressão no concreto. A mesma está demonstrada na figura 4.
Figura 4: Aderência mecânica
Fonte: FUSCO (1995 apud CASAGRANDE 2014)
A resistência de aderência não está relacionada apenas com as propriedades do concreto, mas também com o adensamento do concreto, geometria da armadura e da estrutura, posição da armadura, espessura do comprimento da armadura, condições da superfície da barra e a presença de produtos que geram corrosão na armadura (CASAGRANDE, 2014).
Mehta e Monteiro (2008) afirmam que a resistência do concreto relaciona-se com a permeabilidade de forma inversa, e a permeabilidade está relacionada com a zona de transição da pasta com os agregados, que na maioria das vezes, é onde acontece a ruptura.
essa devido à conectividade e distribuição dos poros. Segundo o mesmo autor, quanto maior a permeabilidade do concreto, maior é a possibilidade de penetração de fluídos agressivos para o mesmo, e, logo, maior é a possibilidade de ocorrência da degradação do concreto.
Segundo Neville e Brooks (2013) a permeabilidade refere-se a capacidade que o concreto possui em deixar líquidos e gases se movimentar em seu interior. Essa propriedade avalia o grau de estanqueidade de concreto em conter líquidos e ataque químico.
Petrucci (1998) cita que a porosidade do concreto é inevitável, uma vez que os vazios existentes em sua estrutura não podem ser devidamente preenchidos. Segundo o mesmo autor, essa porosidade se deve ao fato de ser necessário adicionar uma quantidade de água superior à que o aglomerante necessita para se hidratar, e esse excedente irá evaporar, deixando vazios. Também, ao fato de que durante a produção do concreto, é inevitável que ar seja incorporado na mistura, criando vazios na massa.
Petry (2004) confirma essa ideia e ainda cita que os poros são provindos também pelos produtos de hidratação do cimento e de microfissuras formadas pela exsudação, retração por secagem, expansão térmica ou cura inadequada.
Assim, o mesmo autor ainda cita que quanto maior for a água de amassamento adicionada em excesso e quanto menor for o grau de hidratação da pasta de cimento, maior será a porosidade. A permeabilidade do concreto é importante para avaliar os processos físicos e químicos que ocorrerão em sua vida útil. Por isso, deve levar em consideração vários fatores no processo de moldagem do concreto, como a escolha das dimensões dos agregados, o fator água/cimento, método de cura, etc., obtendo um concreto com menor quantidade de poros, e assim, menor permeabilidade e maior resistência (MEDEIROS; ANDRADE; HELENE, 2011).
Petry (2004) cita que quanto melhor for a hidratação da pasta de cimento, menor será a permeabilidade, uma vez que os poros serão reduzidos e não haverá a formação de redes de poros, pois o caminho que a água percorre ao penetrar no concreto é devido à esses poros interconectados, como mostra na figura 5.
Figura 5: Poros interconectados na pasta de cimento
Fonte: Figueiredo (1994 apud PETRY, 2004)
De acordo com Oliveira (2012 apud SOARES 2017), a permeabilidade é influenciada pela relação água/cimento de forma proporcional, e de forma inversamente proporcional aos finos existentes na mistura, ou seja, quanto maior for a relação água/cimento, maior é a permeabilidade, e quanto maior for a quantidade de finos na mistura, menor é a permeabilidade. O mesmo autor cita ainda que o processo de cura utilizado também é um fator que influencia na permeabilidade, pois quando a cura não é bem executa, o cimento não hidrata adequadamente, proporcionando microfissuras na estrutura do concreto.
Conforme Neville e Brooks (2013) quando o concreto é produzido com agregados convencionais, a sua permeabilidade será mais influenciada pela porosidade da pasta de cimento, que será maior com a presença de poros capilares. De acordo com os mesmos autores, a presença de poros capilares é influenciada diretamente pela relação água/cimento e indiretamente pelo grau de hidratação do cimento, logo, a permeabilidade da pasta de cimento será influenciada também da mesma forma por esses fatores.
Porém, Medeiros, Andadre e Helene (2011) citam que pelo fato dosagregados possuírem menor quantidade de poros, comparando com os existentes na pasta do cimento, quando os mesmos
forem adicionados em grande quantidade, a permeabilidade aumenta, devido ao arranjo das partículas, que dependendo das dimensões utilizadas, podem gerar vazios.
Também, os mesmos autores citam que a maior dimensão do agregado, proporciona maior permeabilidade à água, pois sua granulometria propicia uma maior quantidade de vazios na zona de transição. Petrucci (1998) cita que quanto maior for a permeabilidade da água, que pode ser influenciada pelo conexão dos vazios, formando vazios maiores, maior é a possibilidade do concreto sofrer às ações de intempéries e agentes atmosféricos.
Levando em consideração à durabilidade do concreto, Neville e Brooks (2013) citam que para um bom desempenho na durabilidade, é preciso que o concreto seja o menos permeável possível.
Mehta e Monteiro (2008) definem durabilidade como sendo a capacidade que o concreto possui em resistir à ação de intempéries, abrasão, ataques químicos ou outro processo que deteriora o concreto, mantendo sua forma e qualidade, quando os mesmos são expostos ao meio ambiente.
Para um concreto ser definido como durável, o mesmo deve desempenhar as funções que lhe foi imposta, sem que perca sua resistência, na sua vida útil. O concreto não irá durar para sempre, porém, esse deve possuir a máxima durabilidade, que será mantida por reparos e manutenções constantes (NEVILLE, 2016).
Conforme Troian (2010) a durabilidade do concreto dependerá de como ele será fabricado, ou seja, da utilização de materiais considerados não expansivos e da sua eficiência em suportar as agressões do meio que está inserido. Segundo o mesmo autor, quando o concreto está exposto ao meio externo, sofrerá influência dos efeitos dos agentes agressivos e de fatores destrutivos, que em alguns casos, esses dois fatores podem atuar ao mesmo tempo.
Troian (2010) ainda cita que a falta de conhecimento sobre o meio em que o concreto será inserido, bem como o uso de especificações desapropriadas, ocasiona a perda da durabilidade do concreto.
Neville e Brooks (2013) afirmam que os agentes agressores do concreto podem ser classificados como físicos, mecânicos e químicos. As causas físicas são erosão por abrasão, erosão
por cavitação e fraturamento por congelamento da água (FUSCO, 2012), já as causas por danos mecânicos é por impacto, abrasão, erosão ou cavitação. Há também as causas por danos químicos, que ocorrem, principalmente, por íons agressivos presente na atmosfera, como é o caso do dióxido de carbono, também conhecido como gás carbônico. (NEVILLE E BROOKS, 2013).
Lucena (2016) aponta o dióxido de carbono como sendo o agente que mais agride as estruturas de concreto, uma vez que o mesmo existe em qualquer lugar, mudando apenas sua concentração, sendo que, ao passar do tempo, causa a carbonatação das estruturas, diminuindo a vida útil das mesmas.
Dos tipos existentes de cimento Portland, nenhum é resistente ao ataque por ácidos. Gases presentes da atmosfera, como é o caso do gás carbônico, penetram no concreto através de seus poros, que ao entrar em contato com a umidade do interior do concreto, formam ácidos que removem uma parcela da pasta de cimento hidratada (NEVILLE E BROOKS, 2013).
O gás carbônico existente na atmosfera se insere no concreto através da matriz porosa do mesmo, dissolvendo-se no seu interior e modificando o equilíbrio químico do meio (LUCENA, 2016). Quando dissociado na água do concreto, o gás carbônico reage com o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2 ou CH) que constitui a pasta de cimento hidratada, formando água e carbonato de cálcio (CaCO3), sendo que esse último irá consumir os álcalis constituintes da pasta (CH e C-S-H), reduzindo o pH do concreto (RIBEIRO, 2014). Esse processo é demonstrado na figura 6.
Figura 6: Processo de carbonatação
A penetração do gás carbônico no concreto é por difusão através de seus poros existentes. Quando há elevada umidade, a carbonatação pode reduzir em quatro vezes, porém, se a umidade for muito baixa, o gás carbônico não se dissocia no interior do concreto e não reage com os constituintes da pasta de cimento, ficando na fase gasosa, logo, não ocorrendo a carbonatação (NEVILLE, 2016).
Lucena (2016) cita que para ocorrer a carbonatação do concreto, o seu interior deve estar em uma certa faixa de umidade, essa correspondendo de 60 a 80%. Quando a umidade está abaixo ou a cima desses valores, a carbonatação se torna lenta pelo fato de que, para o gás carbônico reagir com os componentes da pasta, deve estar em presença de uma certa quantidade de água, porém, quando essa umidade for maior que 95%, a carbonatação não ocorre. Esse fato é demonstrado na figura 7.
Figura 7: Porcentagem de carbonatação x Umidade relativa do ambiente
Fonte: CASCUDO E CASAREK (2011 apud SOARES, 2017)
Das causas que a carbonatação proporciona a estrutura do concreto, a mais significante é a corrosão das armaduras do concreto armado. Quando esse está em seu total funcionamento, as armaduras presente em seu interior possui uma fina camada de proteção, denominada de camada passivadora, formada devido ao pH elevado do concreto, que tem como função proteger a armadura de reações com o oxigênio e a água. Quando o pH do concreto reduz devido a presença do gás
carbônico, essa camada é destruída e a armadura é exposta à ação do oxigênio, promovendo a corrosão das armaduras (NEVILLE, 2016). O processo de corrosão das armaduras está mostrada na figura 8.
Figura 8: Processo de corrosão das armaduras
Fonte: FUSCO (2012)
A carbonatação ocorre de forma rápida no início do seu processo, porém, ao passar do tempo, a velocidade de carbonatação vai diminuindo. A diminuição da carbonatação é devido a redução da porosidade do concreto, uma vez que a precipitação do carbonato de cálcio (CaCO3) preenche os poros existentes, diminuindo assim a penetração de dióxido de carbono (FUSCO, 2012). A tabela 4 mostra a profundidade de carbonatação conforme o tempo.
Tabela 4: Profundidade de carbonatação de acordo com o tempo
Profundidade de carbonatação (cm) Tempo (anos) 1 5 1,5 20 2 50 2,5 100 Fonte: FUSCO (2012)
Segundo Ribeiro (2014), existem medidas aplicáveis ao concreto para evitar a corrosão das armaduras, como: utilizar aditivos inibidores de corrosão, proporcionar à armadura uma proteção catódica, utilizar barras de aço inox, revestir a armadura ou também revestir o concreto com recobrimentos de proteção.
Essas medidas, segundo o mesmo autor, acarretam em um custo final elevado, porém, diminuem os custos de manutenção. Segundo o mesmo autor, no Brasil, a alternativa aplicável para evitar a corrosão é o revestimento do concreto com tintas à base de resina epóxi, acrílica, vinílica, etc.
2.1.3 Influência do agregado graúdo natural nas propriedades do concreto
Para utilizar os agregados no concreto, os mesmos devem seguir normas vigentes a fim de potencializar o seu uso: Devem ser limpos, resistentes, duráveis, livres de partículas finas ou de outras substâncias que possam prejudicar na hidratação e nas propriedades ligantes da pasta de cimento. (NETO; OLIVEIRA; RAMOS, 2011)
De acordo com GIACCIO et al. (1991 apud NETO; OLIVEIRA; RAMOS, 2011), as propriedades do concreto irão depender das propriedades de seus materiais constituintes. Segundo Mehta e Monteiro (2008) os agregados influenciam diretamente as propriedades do concreto, uma vez que seu formato, dimensões, rugosidade e porosidade, irão provocar alterações na sua trabalhabilidade, resistência, porosidade e durabilidade.
Os agregados não irão interferir nas reações químicas do concreto, uma vez que essas acontecem na pasta de cimento. Porém, suas características físicas irão exercer influência direta no seu desempenho (NEVILLE, 2016). Segundo o mesmo autor, o desempenho do concreto irá influenciar as propriedades do mesmo, e essas influenciarão no comportamento da pasta de cimento hidratada.
A forma e a textura do agregado irão influenciar a trabalhabilidade do concreto, e esses dois fatores irão ser influenciados pelas características da rocha que os deu origem, e pelo processo de britagem que os agregados sofrem para atingir a granulometria necessária. (NETO, 2011). Segundo o mesmo autor, para uma mesma trabalhabilidade, os agregados arredondados e lisos requerem
menor quantidade de água, em comparação aos agregados angulares e ásperos. No entanto, agregados com textura mais lisa acarretam em pouca aderência dos mesmos à pasta do cimento.
Junior (2017) confirma essa ideia e cita ainda que os grãos com formas alongadas e angulares, com texturas áspera, demandam mais de pasta de cimento para gerar misturas trabalháveis quando comparados com grãos de formato lamelares de textura lisa. O mesmo autor cita ainda que os agregados com formato lamelares são prejudiciais para o concreto, pois esse formato dificultam o seu adensamento.
Conforme Bauer (2000), a forma das partículas dos grãos do agregado irá influenciar na qualidade do concreto, uma vez o formato irá influenciar na trabalhabilidade, e assim, restringindo o bombeamento, lançamento e adensamento do concreto.
De acordo com Mehta e Monteiro (1994), a forma e a textura, além de ter mais influência nas propriedades do concreto no estado fresco do que no estado endurecido, influência também na resistência do concreto. Junior (2017) cita que os agregados devem possuir uma resistência aos esforços mecânicos superior à resistência da pasta do cimento, e além de ser resistentes, devem ser duráveis.
Segundo Farias e Palmente (2007 apud SOARES 2017), grãos com formato lamelar e alongados necessitam de uma maior quantidade de água para a mistura, podendo criar acúmulos de bolhas de ar e água na superfície do agregado, diminuindo a resistência. Paulon e Kirchheim (2011 apud SOARES 2017) confirmam essa ideia e citam que essa água acumulada na superfície do concreto forma um filme que torna a pasta de cimento fraca, tornando o concreto menos resistente.
Além da forma e da textura influenciar a resistência do concreto, segundo Mehta e Monteiro (2008) a granulometria também influencia, pois diâmetros maiores proporcionam menor quantidade de água na mistura, e assim mais resistência. Porém, os agregados de maior diâmetro podem gerar uma zona de transição fraca, com uma porção maior de microfissuras, tornando o concreto com baixa resistência
Na maioria dos casos, os agregados são menos permeáveis que a pasta do cimento, porém, quando esses são inseridos na mistura do concreto, a permeabilidade do mesmo aumenta. Esse
aumento de permeabilidade é devido ao diâmetro do agregado, onde diâmetros maiores propiciam microfissuras no concreto, tornando-o mais permeável (MEHTA e MONTEIRO, 2008).
Além da porosidade do agregado influenciar na resistência e permeabilidade do concreto, propriedades essas que estão relacionadas diretamente, a durabilidade também é influenciada por essa, uma vez que a uma maior quantidade final de água proporciona microfissuras, criando caminhos para agentes deletérios (NEVILLE, 2016)
Conhecer as características dos componentes constituintes do concreto, principalmente a dos agregados graúdos, permite que haja maior controle de qualidade na produção dos mesmos, produzindo concretos mais resistentes e duráveis devido a uma seleção crítica dos seus componentes (JUNIOR, 2017).
2.2 MATERIAIS ALTERNATIVOS PARA AGREGADO GRAÚDO
A exploração e consumo descontrolado dos recursos naturais torna-se uma preocupação para a sociedade, principalmente para o setor da construção civil, devido a esses recursos serem fontes não-renováveis, fazendo com que diminua sua utilização como matéria-prima e, com isso, aumentando seu custo de aquisição (LEITE, 2001).
Empregar materiais alternativos para a produção de concretos reduz as emissões de CO2 e
diminui o impacto ambiental gerado pela má destinação desses resíduos, além de possibilitar melhores resultados nas propriedades mecânicas e de durabilidade dos concretos (GONÇALVEZ, 2007).
Pensar em alternativas que buscam o sustentável para resolver problemas da sociedade, além de colaborar com o meio ambiente, as mesmas podem se tornar um empreendimento promissor, proporcionando uma alternativa mais econômica (SOARES, 2017).
Um dos materiais alternativos que poderá ser inserido no concreto, como substituição parcial ou total de algum dos seus componentes naturais, é os resíduos da construção civil, ou também denominados de RCC, que segundo Banthia e Chan (2000), seria uma das alternativas mais viáveis para gerenciar esses resíduos.
