ANÁLISE DE VIABILIDADE TÉCNICA DA SUBSTITUIÇÃO DE AGREGADO GRAÚDO
POR EPS EM BLOCOS DE CONCRETO EM SINOP-MT
EXAMINE THE FEASIBILITY OF THE TECHNIQUE AGGREGATE REPLACEMENT FOR
GRAUDO EPS CONCRETE BLOCKS IN SINOP-MT
Marcos Ferreira de Souza1, André Luiz Nonato Ferraz2
Resumo: Esta pesquisa foi realizada na cidade de Sinop/MT, onde se aborda a viabilidade técnica da substituição de agregados, como o pedrisco, por agregados provenientes de resíduos de Poliestireno Expandido (EPS) em blocos de concreto para vedação. Observando o momento atual de aquecimento do setor da construção civil e, consequentemente, a geração de resíduos de EPS por empresas do setor comercial e na construção civil, questiona-se se é viável a reutilização do material para confecção de blocos de concreto. Dessa maneira, a pesquisa atentou-se em elaborar todas as etapas deste processo, desde a coleta do EPS em algumas obras, até as análises dos resultados dos ensaios realizados, buscando atender às exigências da NBR ABNT 6136/2014. Inicialmente, foram coletados vários descartes do resíduo, triturando-o e identificando a proporção dos materiais a ser utilizada. Dessa forma, foram moldados os blocos conforme traço padrão definido, depois com teores de substituição de agregado, determinando os teores de 25, 50 e 75%. Analisou-se, assim, os resultados encontrados nos testes de resistência à compressão, absorção de água e análise dimensional. Conclui-se ser viável tecnicamente e economicamente a utilização desse agregado reciclado em blocos para vedação, com adição no máximo de 62% do resíduo, para que atenda à NBR 6136 (ABNT, 2014).
Palavras-chave: Blocos; Resíduos; Vedação; Concreto; Materiais.
Abstract: This research was conducted in the city of Sinop / MT, where addresses the technical feasibility of aggregate substitution as gravel for aggregates from waste Expanded Polystyrene (EPS) in concrete blocks to seal. Observing the current moment of warming in the construction industry and consequently the generation of EPS waste by companies in the commercial sector and in construction, questioned whether it is feasible to reuse the material for making concrete blocks. In this way, the research looked into elaborate all stages of this process, from EPS collection in some works, to the analysis of the results of tests carried out, seeking to meet the requirements of ABNT NBR 6136/2014. Initially, it was collected several discharges of waste ground it and identifying the ratio to be used of materials. Thus, standard trace as blocks were molded set, then with aggregate replacement levels, defining the levels 25, 50 and 75%. This way, we analyzed the results in compressive strength tests, water absorption and dimensional analysis. The conclusion to be technically and economically feasible the use of this recycled aggregate block to seal with the addition of at most 62% of the waste, so that meets the NBR 6136 (ABNT, 2014).
Keywords: Blocks; Waste; packing; Concrete; Materials.
1Introdução
O município de Sinop apresenta um acelerado crescimento no setor da construção civil (Prefeitura Municipal de Sinop, 2015). Hoje, com 41 anos, a cidade possui uma população estimada em 129.916 habitantes. Pesquisas realizadas pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística relatam o crescimento do uso e da ocupação do solo e o aumento habitacional acima da média nacional. (IBGE, 2015)
Com esse crescimento, há um aumento da demanda por infraestrutura básica, influenciando o avanço das atividades no mercado da construção civil e, consequentemente, no consumo de insumos relacionados a esse tipo de atividade.
Dentre esses materiais, merece destaque o aumento no uso de alguns elementos de vedação que são destinados ao fechamento de vãos de residências, comércios e indústrias, sendo comum o uso de tijolos cerâmicos, placas, blocos de concreto, dentre outros. Com a grande quantidade de resíduos de EPS
descartados no dia a dia pelas empresas principalmente do ramo comercial - sem um destino certo e apropriado, observou-se que esses poderiam ser reaproveitados. Também, com a inclusão de diversos materiais no mercado da construção civil, inclusive os recicláveis, isso tem se tornado de grande significado nas pesquisas para geração de novos produtos sustentáveis, principalmente para vedação. Em 2003, estudos do setor produtivo de EPS revelaram que a produção era de 40 mil toneladas/ano. Já em 2013, passou-se para mais de 100 mil toneladas/ano. Grande parte vai parar em lixões onde, a cada ano, cresce essa produção; junto também com os descartes, tendo como outro problema o volume do isopor. (A Noticia, 2015). Neste contexto, é que se originou o desenvolvimento desta pesquisa, com a realização de um estudo de caso, tendo como objetivo principal, analisar a viabilidade técnica de substituição de agregado graúdo por EPS em sua composição, atendendo a norma NBR ABNT 12118/2014, com os seguintes objetivos específicos:
a) Analisar a melhor proporção em volume de EPS no traço dos blocos de concreto, substituindo o agregado graúdo (pedrisco) com percentual de 25%, 50% e 75%;
1
Graduando em Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop-MT, Brasil, marcosfsengcivil@gmail.com
2Doutor, Professor, UNEMAT, Sinop-MT, Brasil,
b) Avaliar a adequação da resistência, absorção d’água e análise dimensional dos blocos conforme as normas técnicas da ABNT 12118/2014 e 6136/2007; c) Alavancar o surgimento de novas linhas de pesquisa na busca de alternativas simples e de baixo custo, que venham a suprir a atual carência de pesquisas e estudos para estes materiais;
2 Poliestireno Expandido (EPS) 2.1Histórico
O Poliestireno Expandido (EPS) é originado de uma sigla internacional, sendo que no Brasil é meramente conhecido como isopor, sendo uma marca registrada pela Knauf Isopor Ltda. Esse produto foi descoberto por dois grandes químicos, Frutz Stastnyt e Karl Buchholz, em 1949, na Alemanha. Somente depois de 11 anos, ele chegou ao Brasil por intermédio da patente Knauf Isopor Ltda. (EPS Brasil, 2015). Conforme a NBR 11752 (ABNT, 2007), o EPS é um material de cor branca, reciclável e inodoro. Além disso, sua forma é fisicamente estável, versátil e resiste por um bom tempo ao envelhecimento. Suas características se dividem em duas classes:
P – Não retardante ao fogo F – Retardante ao fogo
Possui também três grupos de massa específica aparente:
I – de 13 a 16 kg/m3; II – de 16 a 20 kg/m3; III – de 20 a 25 kg/m3.
O EPS é um material fabricado pela expansão de pérolas pré-expandidas de poliestireno. Conforme a NBR 11752 (ABNT, 2007), essas são moldadas em diferentes tipos, sendo que na forma definitiva são cortadas em blocos em um processo contínuo ou também descontínuo. Após ser finalizado, o produto, em sua maioria, é composto por ar e, em minoria, de poliestireno. Por isso é que tem uma densidade bem baixa.
Durante anos, o EPS possuía em sua composição o clorofluorcarbono (CFC), sendo um dos grandes devastadores da camada de ozônio. Pelo grande poder de destruição, esse forte gás foi sendo substituído pelo gás isômero de pentano (C5H12), atuante como um agente expansor adicionado na polimerização do estireno.
Tanto o estireno quanto o pentano, por serem derivados de petróleo, são hidrocarbonetos puros, compostos por carbono e hidrogênio, não causando danos e prejuízos ao meio ambiente. Na maioria dos casos, o EPS é utilizado no mercado como embalagens de vários tamanhos e para diversos setores, sendo industriais, comerciais, entre outros. Nesses meios, ele é utilizado também como isolante térmico, artigos de consumo, caixas térmicas etc. (ABRAPEX, 2015).
Além dessas utilidades, também é usado na construção civil como isolante térmico e com bons resultados no isolamento acústico, por ser um material leve, além de resistente em algumas aplicações, com fácil manuseio e com um custo baixo. Por isso, é
empregado na produção de concreto, levando o nome de concreto leve pela baixa densidade.
2.2 Propriedades térmicas e a sua resistência ao fogo
Conforme Catoia (2012), na estrutura interior dos agregados leves, o ar fica trancado, reduzindo assim a absorção e a transferência de calor, quando confrontado com os agregados convencionais. De acordo com a tabela 1, tem-se o comparativo entre as propriedades térmicas relacionadas ao concreto leve e ao concreto convencional. Propriedades Concreto Leve Concreto Convencional Massa Específica (Kg/cm3) 1850 2400 Resistencia à compressão (Mpa) 20-50 20-70 Calor Específico (cal/g.ºC) 0,23 0,22 Condutividade térmica (W/m. K) 0,58 – 0,86 1,4 – 2,4 Difusão térmica (m²/h) 0,0015 0,0025 – 0,0079 Expansão térmica (10²/ºC) 9 11
Tabela 1 - Propriedades do Concreto Leve e do Concreto Convencional
Fonte: Catoia (2000)
De acordo com Rossignolo e Agnesini (2005), o concreto leve apresenta um bom desempenho térmico. Às vezes, ainda, dispõe também de um bom desempenho da manutenção de resistência mecânica pelas elevadas temperaturas, onde não se compara aos concretos normais, devido a uma pequena condutividade térmica.
3 Blocos de concreto
Em consonância aos estudos de Lordsleem Junior et. al. (2008), a utilização e a consolidação dos blocos de concreto no Brasil se dissipam por volta da década de 40, através da construção de 2400 edificações no conjunto habitacional do bairro de Realengo na cidade do Rio de Janeiro. Na fabricação dos blocos empregados na construção dessas residências, foram utilizados alguns maquinários de origem americana, verificando-se, destarte, o início dos primeiros blocos de concreto fabricados no país.
Com a grande evolução e busca pelo uso dos blocos de concreto, tornou-se grande a sua utilização e aplicação na área da construção civil, sendo verificada tal aplicação nos grandes centros urbanos; isso ocorrendo devido à falta de exposição desses blocos e à demonstração com o conhecimento técnico sobre a normatização definida pela ABNT.
Segundo Lordsleem Junior et. al. (2008), houve como empecilho a falta de infraestrutura adequada que proporcionasse a produção do material em grande escala, sendo verificada ainda a falta de mão de obra qualificada, sendo que muitos engenheiros, arquitetos, mestre de obras, pedreiros, dentre outros profissionais utilizam esses blocos sem que haja conhecimento dos métodos mais viáveis de utilização.
Por outro lado, até a finalização da produção de blocos de concreto, são necessários alguns processos, o que começa desde a mistura de cimento,
areia, pedrisco e água, onde são utilizados alguns tipos de materiais sendo esses normais ou leves; e equipamentos como o vibro prensa, para moldagem e compactação, tendo a cura úmida a vapor ou em tanque apropriado por tempo padronizado, em que se exige rigoroso controle, para evitar retração por secagem excessiva na parede e sua consequente fissuração.
Todos os blocos fabricados devem atender a alguns critérios, Por exemplo, há a resistência mínima à compressão para blocos de vedação, de acordo com a NBR 6136 (ABNT, 2014), onde o Isolamento acústico deverá variar de 40 dB, para blocos de 9 cm de espessura sem revestimento; a 46 dB, para blocos de 14 cm de espessura com revestimento e peso de até 156 kg/m².
Na fabricação de blocos, assim como em qualquer produto ou até mesmo um determinado serviço, é exigido um fator muito importante chamado qualidade, sendo levado em consideração e jamais podendo ser excluído. Esse fator compreende desde a compra da matéria prima, para que os padrões exigidos pelas normas sejam atendidos.
Esses blocos devem ser homogêneos, compactos, sem apresentar problemas de fabricação, sem trincas, tamanhos desproporcionais, entre outros defeitos que venham a prejudicar o assentamento, a durabilidade e um dos fatores principais, a resistência. Segundo a NBR 6136 (ABNT, 2014), no caso dos blocos que receberão algum tipo de revestimento, deve-se possuir uma superfície com textura que garanta boa aderência para a sua aplicação e fixação.
A NBR 12118 (ABNT, 2014) define alguns requisitos que devem ser seguidos na confecção dos blocos, tendo assim padrões, com definições de análise de determinação de absorção de água, dimensão, resistência no rompimento à compressão e, ainda, a retração por secagem, com a produção dos blocos. Esses requisitos servirão como parâmetros de garantia na execução de uma obra.
4 Materiais e métodos
4.1Traço de Concreto em pesquisa
Na realização desta pesquisa, foram coletados resíduos de EPS em algumas obras no município de Sinop. Esses resíduos foram descartados após sua utilização em diversos tipos de lajes.
Figura 1 - Resíduos de EPS. Fonte: Acervo próprio, 2016.
Foi observado que a maioria das obras que tinha as lajes como um dos elementos estruturais, possuía uma grande quantidade de resíduos de EPS, conforme destacado na figura 1, o qual foi descartado juntamente com outros tipos de materiais.
Após a coleta desses resíduos, a qual foi realizada por processo mecânico, todos foram triturados de maneira a melhorar o desempenho dos blocos, reduzidos a uma menor granulometria. Para o encaminhamento desse processo, foi utilizado um triturador de uma empresa na cidade de Sinop. O material foi peneirado após a trituração, pois havia algumas pérolas de diferentes granulometrias. Na tabela 2, pode se verificar os resultados do ensaio de distribuição granulométrica executado com o agregado EPS. Nota-se que os diâmetros de maior destaque de utilização foram os de # 2,36 mm. As peneiras empregadas foram determinadas pela ABNT, sendo todas padronizadas.
a) Peneiramento da amostra. b) Amostra de # 2,36 mm de EPS
Figura 2 - Peneiramento da amostra e determinação da granulometria.
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Peneiras Volume Retida Passante Passa Acumulada
(mm) (ml) (%) (ml) (%) (%) 12,7 0 0 1000 100 0,0 9,5 2 0,2 998 99,8 0,2 4,75 20 2 978 97,8 2,2 2,36 730 73 248 24,8 75,2 2,00 100 10 148 14,8 85,2 1,18 110 11 38 3,8 96,2 600 um 30 3 8 0,8 99,2 Fundo 8 0,8 0 0 100
Tabela 2 - Ensaio de granulometria Fonte: Acervo próprio, 2016.
A Figura 3 apresenta a curva granulométrica do ensaio feito com o agregado EPS utilizado na confecção dos blocos.
Figura 3 - Curva de distribuição granulométrica do agregado EPS.
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Na próxima etapa, o EPS foi colocado em sacos plásticos e levado para a confecção dos blocos. Os demais materiais utilizados na confecção dos blocos foram o Cimento Portland CP II – Z 32, Pedrisco, Pó de brita, areia média e água. O traço padrão utilizado foi definido e proposto por Barbosa (2005), por apresentar a resistência mínima de 4,5 Mpa, demonstrado na tabela 3.
Traço dos Blocos Blocos (Mpa) Cimento Pedrisco Pó de pedra Areia 4,5 1 1,5 1,5 2
Tabela 3 - Traço padrão em volume (litros) a ser produzido. Fonte: Barbosa (2005)
Durante esta pesquisa, foram confeccionados quatro traços de concreto. O primeiro traço foi o convencional, sem adição de EPS; enquanto que o segundo contou com adição de 25% de EPS; o terceiro, com 50%; e o quarto, com 75%.
Nos traços confeccionados, o cimento representou cerca de 16,7%; a areia, 33,3%; e os agregados com 25% de pedrisco + EPS e 25% de pó de brita. Na confecção dos blocos, a umidade em cada traço ficou determinada do seguinte modo: com 0, 25, 50 e 75% de EPS adicionado, foi de 8 % para todos os traços.
4.2 Moldagem dos Blocos
Os blocos de concreto foram moldados em forma com vibro prensa, sendo possível, após a confecção de todos eles, a comparação com os usualmente produzidos pela fábrica.
Esses blocos com adição de EPS foram substituídos com a retirada do pedrisco, variando a porcentagem, iniciando em 25%, em seguida com adição de 50% e finalizando com 75%.
O ensaio da umidade apresentou as seguintes porcentagens: Areia, 2,1%; Pedrisco, 0,21%; Pó de pedra, 0,31%. Nesse caso, o teor de umidade dos traços foi corrigido a partir das informações citadas anteriormente.
Na correção da água conforme a umidade do material, foi utilizado a equação 1, descrita por Moraes (2012).
Em que:
Ac = Água corrigida; Ai = Água inicial; U = Umidade (%); Ma = Massa inicial.
Através dessa correção de umidade dos materiais a serem utilizados, foi possível definir a umidade do traço produzido.
Foram moldados 17 blocos da família M-15 de classe C para cada traço, com as seguintes dimensões: 14x19x39 cm para cada traço definidos em norma e constante na tabela 1 da NBR ABNT 6136/2014, totalizando 68 blocos.
Todos os blocos produzidos foram moldados e prensados em uma máquina vibro prensa hidráulica, tendo um ciclo configurado em 15 segundos. Em cada ciclo foram fabricados 3 blocos, isso por ser uma máquina menor do que outras de produção de blocos. Durante a execução desta pesquisa, foram utilizados os seguintes equipamentos: Triturador de sólidos, vibro prensa hidráulica, peneiras (conforme ABNT), balde graduado, betoneira, formas de bloco, balança de precisão e caixa d´água (conforme a figura 3). A maioria dos equipamentos foi adquirida de empresas particulares, mas também foram utilizados os equipamentos do laboratório de solos e concreto da Unemat, Campus de Sinop.
Figura 4 - Equipamentos: 1) Triturador de sólidos; 2) Betoneira; 3) Vibro prensa hidráulica; 4) Balança de precisão; 5)Tanque de cura; 6) Prensa Hidráulica; 7)
Peneiras; 8) Balde graduado; 9) Estufa. Fonte: Acervo próprio, 2016.
4.3 Cura
Logo, depois de terminado a confecção dos blocos, todos foram colocados em tanque de cura apenas com água, conforme definição da NBR 12118 (ABNT, 2014), permanecendo por 6 dias, onde aos 7 e 28 dias foram rompidos, obtendo-se os valores de resistência à sua compressão. Haja vista que, para termos um produto de qualidade, é incontestável que a cura dos blocos de concreto é imprescindível, tendo um nível ideal para a hidratação do cimento.
4.4 Ensaios
4.4.1 Resistência à compressão
Nesta análise, foram obtidos 6 blocos de cada percentual de inclusão de EPS, sendo de 0, 25, 50 e 75% para cada período de cura, sendo rompidos 24 blocos no sétimo dia e 24 blocos no vigésimo oitavo. Os blocos foram rompidos com a aplicação de uma força exercida perpendicularmente sobre suas faces, através de uma prensa hidráulica manual, obtendo-se os valores dos 6 blocos de cada traço, tendo uma média a compressão de cada um, cujo desvio padrão adotado é especificado pela NBR 6136 (ABNT, 2014). Para o ensaio à compressão simples, foi necessário fazer uma adaptação à prensa disponível no laboratório de concreto da empresa Concrenop Concretos. Foi observado que a base de apoio não tem as dimensões mínimas para acomodar os blocos, portanto, a fim de proporcionar uma distribuição de tensão uniforme sobre eles, foi feita a adaptação com a utilização de duas chapas metálicas com cerca de 22,5 mm de espessura e com dimensões de 220 x 420 mm. De fato, para o rompimento desses blocos, a adaptação está prevista na NBR 12118 (ABNT, 2014), com os ensaios ainda padronizados. Na figura 5, nota-se o posicionamento dos blocos na prensa, bem como as chapas metálicas utilizadas.
Figura 5 - Prensa adaptada e bloco a ser rompido. Fonte: Acervo próprio, 2016.
Para a obtenção da média de resistência à compressão dos blocos, foi utilizada a equação 2, considerando para a análise final toda área bruta do bloco, seguindo a especificação em norma, onde o mínimo é de 6 blocos para ruptura de cada amostra, quando as empresas de produção de blocos não possuem o desvio padrão, conforme equação 2.
Sendo:
i = n/2, se n for par; i = (n-1)/2, se n for impar. Onde:
Fbk, est é a resistência característica estimada da
amostra, expressa em Mpa;
são valores de resistência a compressão individual dos corpos de provas da amostra, ordenados crescentemente;
n é igual à quantidade de blocos de amostra.
Essa verificação é de extrema importância para determinar a segurança da estrutura de uma edificação. Nesse teste, foram levados em consideração os padrões exigidos pela NBR 12118 (ABNT, 2014), e o mínimo de resistência de 3,0 Mpa, conforme a NBR 6136 (ABNT, 2014).
4.4.2 Análise dimensional
No ensaio de análise dimensional, foram selecionados 5 blocos de cada traço para verificação das seguintes dimensões:
- Comprimento, largura e altura, Espessura das paredes transversais, Espessura das paredes longitudinais.
A NBR 6136 (ABNT, 2014), define os parâmetros dos blocos produzidos aos quais devem ser correspondentes as exigências estabelecidas. Na análise que se seguiu, verificou-se as três dimensões principais do bloco, como a largura (L), altura (H) e comprimento (C), bem como a espessura das paredes. A análise dimensional dos blocos fabricados correspondeu às medidas exigidas e especificadas pela NBR 6136 (ABNT, 2014).
4.4.3 Análise de Absorção de água
Nessa análise, a taxa de absorção de água foi realizada através de um ensaio de absorção por imersão e secagem. Após o período de cura, os blocos foram levados para uma estufa, com uma temperatura definida em graus, até atingirem uma massa constante.
Conforme a NBR 12118 (ABNT, 2014), teve-se o processo de secagem, onde após 24 horas de submersão do bloco no tanque, esse foi pesado e colocado em uma estufa a (110+-5) ºC e mantido ali por cerca de 24 horas. Após esse período, ele foi retirado da estufa. Assim, anotou-se a massa do bloco e, logo após, esse foi colocado novamente na estufa por cerca de 2 horas, sendo que ficou fora dela por cerca de 10 minutos, para a medida da sua massa.
Figura 9 - Análise de Secagem – Blocos na estufa. Fonte: Acervo próprio, 2016.
Após esse processo, repetiu-se a operação feita anteriormente, o que foi feito a cada 2 horas (considerando desde a primeira leitura) até que, com mais de três determinações realizadas, não se registrou para o bloco diferença de massa maior que 0,5% em relação ao ultimo valor anotado, assim considerando a m1 como a sua massa seca. Na tabela 6, temos os resultados de secagem dos blocos. Primeiro, colocou-se 6 blocos inicialmente de 0% e 25% de EPS, e, logo após, foram adicionados 6 blocos de 50% e 75%, uma vez que a capacidade da estufa utilizada para os testes não era maior do que de 6 blocos.
No processo de determinação da Saturação, foram seguidos os seguintes procedimentos:
- Imergiu-se os blocos em água com uma temperatura variando de (23+-5) ºC, por cerca de 24 horas, pesando-os na condição de saturados com a superfície seca, tendo a obtenção desse valor e removendo-se a água superficial com o pano seco. Dessa maneira, anotou-se o valor encontrado e mergulhou-se o bloco novamente na água. A operação feita anteriormente foi repetida a cada 2 horas, sendo que, em três determinações realizadas não se registrou uma diferença maior que 0,5% na massa do bloco; isso em relação ao valor anteriormente encontrado. Anotou-se o m2 como a massa saturada.
Figura 10 - Análise de Saturação – Blocos submersos em água.
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Para obtenção dessa absorção, foi necessário utilizar alguns equipamentos como: uma balança com uma resolução mínima de 10g e a capacidade mínima 20.000g e uma estufa de temperatura (110 +-5) ºC. Com as especificações de absorção e secagem, determinou-se a taxa de absorção através da equação 3.
Em que:
a = Absorção total (em porcentagem);
m1 = massa da amostra seca em estufa (em gramas); m2 = massa da amostra saturada (em gramas).
5 Análises e resultados
Conforme o ensaio de determinação de dimensão foram apresentados resultados satisfatórios, pois os blocos produzidos atendem às especificações exigidas em norma, neste caso, as da NBR ABNT 6136/2014.
Além disso, devido a uma boa relação água-cimento utilizada nos ensaios, nota-se que a quantidade de água disponível tenha sido suficiente para a completa hidratação do cimento juntamente com a cura, o que, sem esse elemento, prejudicar-se-ia a formação dos silicatos e, portanto, a resistência final do concreto. Todavia, nota-se uma menor resistência nos blocos de concreto com maiores percentuais de adição de EPS, tornando-se um pouco mais poroso que os blocos convencionais, absorvendo mais água. Na figura 6, observa-se a resistência dos blocos aos 7 dias.
Figura 6 - Resistência à compressão aos 7 dias. Fonte: Acervo próprio, 2016.
Para essa análise de resistência a compressão, foram confeccionados um total de 48 blocos. Na figura 7, tem-se o gráfico de variação de resistência de 28 dias com a inclusão do EPS em cada amostra.
Figura 7 – Gráfico de variação de Resistência à compressão aos 28 dias.
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Pela equação polinomial demonstrada na figura 7, podemos determinar as quantidades de EPS que devem ser adicionadas ao traço, alcançando valores
de resistência, onde o mínimo de resistência é de 3 Mpa, exigido pela NBR 6136 (ABNT, 2014).
A resistência para o traço padrão alcançou uma média de 4,56 Mpa. Chegou-se a esse valor de resistência, pelo grande controle na fabricação dos blocos e uma boa hidratação dos blocos ao serem confeccionados, tendo média acima da resistência mínima exigida pela NBR 6136 (ABNT, 2014).
Os valores de resistência à compressão, encontrados podem estar associados ao método utilizado para a fabricação do concreto e moldagem desses blocos. Como todo o processo foi industrial, não houve uma maior perda de água para o ambiente, sendo que, após confeccionados, teve-se uma boa cura do material.
Através da relação entre a água e o cimento utilizados nos ensaios, é possível dizer que a quantidade de água disponível tenha sido suficiente para a completa hidratação do cimento, sem perda considerável de água para o ambiente. Isso explicaria a boa resistência dos blocos de concreto, mesmo com maiores quantidades de adição de EPS.
Assim, mesmo com uma maior porcentagem de EPS no concreto, se tem uma boa quantidade de água disponível para a hidratação e uma boa resistência à compressão. Os resultados de resistência à compressão aos 28 dias, estão apresentados na figura 8.
Tabela 4 - Requisito para resistência característica à compressão, absorção e retração.
Fonte: NBR 6136 (ABNT, 2014)
Figura 8 - Resultado de variação de resistência com a inclusão do EPS
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Na figura anterior, nota-se a variação de resistência dos traços com substituição de agregados reciclados, observa-se que os blocos com 25% de substituição de EPS perdem uma margem de resistência à compressão de 19,96% em relação ao traço padrão. Passa-se de 4,56 Mpa para 3,65 Mpa aos 28 dias.
Porém, esse continua sendo da classe C, atendendo os requisitos da norma. Já o de 50% perde um pouco mais de resistência (de 29%), sendo que continua na classe C, e o de 75% tem essa perda de 40,5%, não atendendo ao mínimo exigido em norma (3,0 Mpa). A boa resistência dos blocos com proporções menores que 62% de EPS, atende a NBR 6136 (ABNT, 2014), podendo ser produzido em grande escala, sem que haja um comprometimento em sua aplicação, tendo a viabilidade técnica para ser aplicado como elemento de vedação.
Na tabela 5, tem-se os resultados das médias dos ensaios de resistência à compressão dos blocos, como também a quantidade de EPS, o aumento de resistência de 7 para 28 dias e a relação de água-cimento dos traços produzidos.
Quantidade de EPS(%) Resistência Média (Mpa) 7 (dias) 28 (dias) Aumento da Resistência de 7 para 28 dias (%) Relação água- cimento 0 2,01 4,56 56 0,49 25 1,75 3,65 52 0,49 50 1,32 3,22 59 0,49 75 0,96 2,71 65 0,49
Tabela 5 - Resultado das médias dos ensaios de resistência à compressão dos blocos.
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Na tabela 6, tem-se os valores médios dos blocos após colocados em estufa, já em análise de secagem. Essa análise foi feita em duas etapas.
Proporção
de EPS 0% 25% 50% 75%
Média
(Gramas) 11.770 11.140 10.873 10.343 Tabela 6 - Resultado de secagem do ensaio de absorção de
água dos blocos Fonte: Acervo próprio, 2016.
Assim, após os resultados obtidos, esses blocos foram colocados em um tanque com água a fim de se obter os valores de Saturação.
Com a execução desse ensaio, teve-se as informações do valor de saturação de cada bloco analisado, os valores médios individuais, os valores de lote e também a idade de cada um, atendendo aos requisitos exigidos pela NBR 6136 (ABNT, 2014).
Proporção
de EPS 0% 25% 50% 75%
Média
(Gramas) 12.710 12.050 11.923 11.557 Tabela 7 - Resultado em média de saturação do ensaio de
absorção da água dos blocos Fonte: Acervo próprio, 2016.
Desta forma, observa-se que, conforme é adicionado 25% de resíduo, a absorção de água aumenta, cerca de 6,63% em relação ao padrão. Já no segundo traço de 50% de EPS, a absorção foi de 20,90%. Em terceiro lugar, para o último traço de 75% de resíduo, a absorção de água foi de 46,81%.
Todos os valores de absorção de água encontrados ficaram abaixo do exigido por norma, pois os
Classe Resistência característica Fbk MPA Absorção média em % Agregado Normal Agregado Leve A ≥ 8,0 ≤ 10,00 % ≤ 13,0 %(média) ≤16,0%(indivi d.) B ≥ 4,0 C ≥ 3,0
percentuais não alcançaram o máximo da NBR 6136 (ABNT, 2014), que seria de 13%.
Nesse ensaio, em relação à absorção de água dos blocos, tem-se a importância por considerar a utilização de blocos de concreto aparente ao tempo, onde ele estará sujeito a ações de intempéries, entre elas a chuva etc.
Figura 7 - Variação da absorção de água em função da proporção de EPS
Fonte: Acervo próprio, 2016.
Na figura 12, nota-se que a substituição do agregado natural pelo agregado de EPS é viável tecnicamente nas proporções de 25%, 50% e 75%. Observa-se que essas proporções nos blocos atendem às exigências requeridas pela NBR 6136 (ABNT, 2014) no que diz respeito à absorção de água.
De acordo com os resultados encontrados utilizando resíduos de EPS, constatou-se uma absorção de água superior ao agregado convencional, mas não sendo maior do que estipulado pela norma NBR 6136 (ABNT, 2014) na confecção de blocos de vedação para fins não estruturais. Justifica-se esse aumento de absorção, devido ao aumento de porosidade adquirida pelo bloco, pela adição do EPS, mesmo considerando que não há absorção no interior do EPS, mas na envoltória dos materiais misturados.
Já em relação aos resultados dos ensaios de resistência à compressão, pode ser visto na figura 7 o gráfico de comparação de resistência entre os traços. Em comparação com o traço padrão, os blocos com 25% de substituição de agregado convencional por resíduo perdem uma considerável resistência à compressão (menos do que 19,96%). Eles passam de 4,56 Mpa para 3,65 Mpa aos 28 dias. Não obstante, continuam pertencendo à classe C.
O traço com 50% de resíduo perde 11,78% de sua resistência à compressão, ficando com 3,22 Mpa. E o último traço, com o teor de 75% de resíduo, perde 15,84%, ficando com 2,71 Mpa de resistência à compressão, não entrando na classe C.
Através da equação polinomial destacada na figura 7, com o traço de 62% de substituição de Resíduo de EPS, pode-se então consumir 1,23 litros de resíduo em cada bloco fabricado.
A empresa com uma produção estimada de cerca de mil blocos/dia, poderá utilizar 1.230 litros/dia desse
resíduo. Conforme os estudos, esse consumo de EPS chega a aproximadamente 13 kg/dia, o que reduziria os custos da empresa em R$ 85,00 a cada mil blocos produzidos, diminuindo a quantidade de resíduos descartado de forma incorreta, prejudicando o meio ambiente e toda sociedade.
6 Conclusões
Esta pesquisa verificou a viabilidade da utilização do agregado de EPS, substituindo o agregado natural (Pedrisco) para blocos de concreto de vedação não estrutural.
Nos resultados encontrados, esse novo tipo de agregado utilizado pode alcançar os valores de resistência mínima com até 62% de inclusão de material, pois a resistência obtida para os traços de 0, 25 e 50% estudados foi superior à mínima exigida pela NBR 6136 (ABNT, 2014).
Os baixos valores de resistência encontrados acima de 62% de EPS devem estar associados a dois fatores, como a baixa quantidade de água utilizada na moldagem do concreto e a baixa densidade do agregado substituído, o que deve ter prejudicado na hidratação do cimento e causado o aumento de porosidade no bloco.
No caso dos valores de absorção de água, tudo indica que esta é tanto maior quanto maiores os teores de agregado de EPS utilizados, sendo que, para todos os traços estudados, verificou-se que a absorção de água foi menor que a máxima exigida pela norma NBR 6136 (ABNT, 2014). Verificou-se ainda que o aumento de absorção de água, não é proporcional a diminuição de resistência.
Assim, para esses traços, é possível confirmar a viabilidade técnica da utilização de agregados de EPS em substituição aos agregados convencionais em blocos de concreto de vedação para fins não estruturais.
Embora os blocos produzidos durante a pesquisa tenham satisfeito o mínimo em norma, é necessário sempre um controle durante o processo de produção, para que esses blocos sempre tenham as condições técnicas mínimas recomendadas.
Contudo, essa pesquisa foi realizada com a fabricação dos blocos de forma controlada e com equipamentos próprios para a vibro-prensagem dos mesmos, onde os resultados foram satisfatórios. Como sugestão para pesquisas futuras, tem-se o estudo de viabilidade térmica e acústica, para a produção de blocos de concreto com a adição de resíduos de até 62% de adição de EPS.
Agradecimentos
Primeiramente, a Deus, por tudo que me concedeu durante esse tempo, e por minha família, a qual me apoiou nessa jornada.
Aos meus pais, João e Cida, que sempre me apoiaram e me deram amor, além dos incentivos na educação e da compreensão.
A minha querida e digníssima esposa Herlândia, pelo carinho, amor e compreensão durante a jornada de estudos.
Ao meu irmão Jenai e a minha cunhada Iraci, por estarem dispostos nos momentos em que deles precisei, e por me ajudarem, dando-me forças nos momentos de preocupação e tristeza.
Aos meus colegas da faculdade, Marcão, Gabriel dentre muitos que marcaram a história de minha vida durante o tempo de estudos.
À empresa Concrenop, nas pessoas do Sr Josmar, Quartzonorth, Sr João e Hormigon, e na pessoa da Sra. Alessandra, os quais me ajudaram com algumas informações desta pesquisa.
Ao orientador professor Doutor André Luís Nonato Ferraz, pelo grande apoio, contribuição e orientação nesta pesquisa, e a todos os professores que ajudaram no aprendizado com seus conhecimentos durante os anos de estudos.
Á UNEMAT, que forneceu os recursos básicos para a minha graduação, e a todos que de alguma forma colaboraram para a minha formação.
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