CONCRETO COM ADIÇÃO DE FIBRAS DE GARRAFAS PET
Dionelson R. S. Silva, Anderson H. Barbosa, Jailma M. M. Granja, Rita de Cássia L. e Silva, Ricardo F. Ferraz
Colegiado de Engenharia Civil, Universidade Federal do Vale do São Francisco, Campus Juazeiro/BA, CEP 48902-300, Tel.: 74 21027624, anderhb80@gmail.com.br
RESUMO
A crescente utilização de polímeros, sobretudo da garrafa PET, resulta na geração de uma grande quantidade de resíduos, geralmente descartados de forma indevida no meio ambiente. Sendo o polietileno reciclável e reaproveitado em diversos setores, este trabalho tem como objetivo demonstrar o comportamento da inserção desse material na construção civil, para produção de concreto. Foram considerados traços de 25 e 35 Mpa, para realizar ensaios mecânicos de resistência à: compressão axial, à tração por compressão diametral e à tração na flexão para o teor de 1% e 2%. Verificou-se o aumento de 3,8% na resistência à tração por compressão diametral e de 22% na flexão, para o concreto de menor fck. Para o segundo traço houve uma redução de 18% na resistência á compressão, que ocorre, geralmente em função da baixa aderência entre a superfície lisa da fibra e o cimento.
PALAVRAS-CHAVE: Concreto, fibras, PET.
INTRODUÇÃO
A preservação ambiental é alvo de questionamentos desde que surgem teorias, como exemplo da Malthusiana, na qual os recursos disponíveis não seriam o suficiente para sobrevivência das gerações futuras. Cada vez mais é comprovada a limitação de recursos naturais, daí a necessidade de buscar alternativas economicamente viáveis e sustentáveis para sua substituição.
Cerca de 90% dos insumos utilizados na construção civil são advindos da natureza (12). O setor concentra a maior parte da economia nacional, tanto de forma direta com obras públicas e privadas, como indiretamente por meio da exploração de matéria prima para produção de matérias de construção e consequentemente compra e venda.
Os polímeros são utilizados em quase todos os setores da economia, como: construção civil, lazer, telecomunicações, indústrias eletroeletrônica, médico-hospitalar e no transporte de energia. O setor de embalagens é o que mais se destaca
na utilização de polímeros plásticos, sendo aproximadamente 30% das resinas desse material, consumidas no Brasil, destinados à indústria (10).
Segundo a Associação Brasileira da Indústria do PET (1), o polietileno representa uma resina muito popular e com uma das maiores taxas de crescimento em diversas aplicações, destacando-se como material de embalagem de bebidas, principalmente de refrigerantes (2). Além de ser 100% reciclável tem reaproveitamento de cerca de 50% do produto final obtido do processo (12), tornado o ciclo de vida do material contínuo.
O concreto tem como característica ser frágil quando submetido aos carregamentos ou aos efeitos de temperaturas e retração, tornando-se suscetível a formação de fissuras; nesse caso as fibras entram com a função de interceptar e controlar a sua propagação, alterando o comportamento da matriz do concreto, sendo capaz de suportar o carregamento mesmo depois da fissuração, indicando que o material aumenta sua capacidade de carga (8).
O processo histórico da reciclagem de PET no Brasil é ilustrado na Figura 1.
Figura 1 - Histórico da reciclagem de Garrafas PET no Brasil (3).
A escolha da fibra PET a ser utilizada como reforço da matriz concreto, é devido à possibilidade de melhorar as propriedades desse material e com a vantagem do PET ser um material reciclável, de baixo custo e abundante no meio. Torna-se bastante atraente, pois se alia um benefício de preservação ambiental a uma melhoria das propriedades mecânicas de um material fundamental nas obras de construção civil (11).
As fibras de PET possuem sinergia com matrizes revestida de cimento e podem apresentar-se em diversas geometrias: monofilamentos, fitas e filmes (9).
As fibras aumentam a resistência à tração e à fadiga do concreto (7). No entanto, a resistência à compressão é pouco alterada principalmente em teores baixo, entre
MATERIAIS E MÉTODOS
Produção das fibras
O processo de produção das fibras de garrafa PET foi feito com o uso de uma máquina artesanal para desfiar o corpo da garrafa e armazená-las em rolos (Figura 3). A fita de PET foi produzida com largura aproximada de 5 mm, a espessura era a mesma da parede da garrafa (0,2 mm), e foram cortadas manualmente em comprimentos entre 40 e 60 mm, como a ilustração da Figura 2.
(a) (b) (c)
Figura 2 – Processo de produção das fibras: (a) produção dos fios; (b) fibra desfiada; (c) corte das fibras.
Caracterização dos materiais
As características principais dos materiais utilizados são listadas abaixo: • O cimento utilizado foi o CP V-ARI-RS.
• A areia utilizada nos ensaios foi proveniente de jazidas da região de Juazeiro-BA. A massa específica e massa unitária encontradas foram 2,64 g/cm³ e 1,53 g/cm³, respectivamente. O diâmetro máximo característico foi 1,18 mm e o módulo de finura obtido foi 1,74.
• O agregado graúdo utilizado foi uma pedra britada com o diâmetro aproximado de 9,5 mm, de origem granítica provenientes de jazidas de Petrolina-PE. • O aditivo utilizado foi o BASF GLENIUM 51.
• A massa específica do PET foi de 425 kg/m3. O PET foi utilizado em forma de
fibras com comprimento entre 40 a 60 mm e largura ente 4 a 8 mm.
Para a obtenção dos traços foi empregado o método ABCP, proposto por Rodrigues (13), sendo adicionadas as fibras nos percentuais de 1% e 2% em relação à massa de cimento da mistura. Os traços obtidos estão apresentados na Tabela 1.
Tabela 1 – Traços unitários em massa avaliados na pesquisa. fc,Dosagem (MPa) Traço Cimento Areia Brita a/c
25 T1 1 1,89 2,53 0,6
35 T2 1 1,54 2,06 0,49
Para todos os traços buscou-se atingir um abatimento no ensaio de slump test de 10 mm. O aditivo superplastificante foi utilizado na proporção de 0,5% em relação à massa de cimento da mistura.
Para a realização de ensaios foram utilizadas as recomendações das respectivas normas ABNT: de resistência à compressão (4), à tração por compressão diametral (5) e à tração na flexão (6). Foram moldados corpos de prova cilíndricos de 10 cm de diâmetro da base por 20 cm de altura, e prismáticos, de dimensões 15 cm x 15 cm x 75 cm. Foram utilizados um total de 04, 03 e 02 corpos de prova para ensaio de resistência à compressão, resistência à tração por compressão diametral e resistência à tração na flexão, respectivamente.
Depois de 24 horas os corpos de provas foram retirados dos moldes e submetidos ao processo de cura, sendo colocados em imersão em água durante 28 dias.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
A Figura 3 apresenta os valores médios obtidos no ensaio de resistência à
compressão para o traço T1 em função do teor de fibras de PET inseridas na mistura. Na Figura 4 estão apresentados os resultados para o traço T2.
Observa-se que para o concreto de menor resistência, a inserção de fibras proporcionou um acréscimo da ordem de 11% superior ao concreto de referência sem fibras. Para os concretos de maior resistência (traço T2), comportamento inverso foi observado, com redução da resistência à compressão da ordem de 18%.
Figura 3 – Resultados médios obtidos no ensaio de compressão para o traço T1.
Figura 4 – Resultados médios obtidos no ensaio compressão para o traço T2.
Nas Figuras 5 e 6 são apresentados os valores médios dos ensaios de resistência à tração por compressão diametral.
Figura 5 – Resultados médios obtidos no ensaio tração por compressão diametral para o traço T1. 37,8 37,22 42,06 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Res is tên cia à c om pr es sã o (MP a) % de fibras de PET 48,95 42,56 40,09 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Res is tên cia à c om pr es sã o (MP a) % de fibras de PET 3,36 3,49 3,46 0 1 2 3 4 5
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Re si st ên ci a à tr açã o por comp re ss ão d ia me tr al (M Pa ) % de fibras de PET
Figura 6 – Resultados médios obtidos no ensaio tração por compressão diametral para o traço T2.
Para os resultados obtidos no ensaio de tração verificou-se que as fibras geraram um pequeno acréscimo nesta propriedade, da ordem de 3,8%, para o concreto com nível de resistência de 25 MPa e 1% de substituição de fibra de PET. Já para o concreto com 35 MPa, houve uma redução de resistência da ordem de 13%. Ilustram-se nas Figuras 7 e 8 os resultados dos ensaios de tração na flexão de 4 pontos, obtidos em corpos de prova prismáticos. De forma semelhante ao ensaio de tração por compressão diametral, os valores obtidos nos ensaios de tração na flexão revelaram um acréscimo de 22% para o concreto de 25 MPa e redução de 21% para os concretos de 35 MPa.
Figura 7 – Resultados médios obtidos no ensaio tração na flexão para o traço T1.
3,98 3,47 3,45 0 1 2 3 4 5
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Re si st ên ci a à tr açã o por comp re ss ão d ia me tr al (M Pa ) % de fibras de PET 4,25 5,21 5,07 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Res is tên cia à tr aç ão n a flex ão (MP a) % de fibra de PET
Figura 8 – Resultados médios obtidos no ensaio tração na flexão para o traço T2.
De maneira geral, a inserção das fibras de garrafa PET proporcionam melhorias nas propriedades mecânicas quando o nível de resistência do compósito é baixo, evidenciado pelos concretos de 25 MPa, quando este nível aumenta (caso de 35 MPa), eleva-se a tensão resistente de tração do concreto, e como as fibras são lisas, pode ocorrer deslizamento da fibra na matriz, o que pode acarretar as reduções apresentadas.
CONCLUSÕES
De posse dos resultados, pode-se concluir:
• Em relação ao esforço de compressão, houve a manutenção do nível de resistência para os concretos com resistência característica de 25 MPa, entretanto, comportamento adverso foi observado para o concreto com maior resistência característica, com decréscimo da ordem de 18%;
• De forma semelhante para os resultados de tração, ganhos foram obtidos para concretos menos resistentes e perdas com a variação de 10 MPa (relativa entre a dosagem dos traços);
• Embora a fibra de PET não tenha se apresentado muito eficiente e apresentar limitação para concretos com níveis de resistência mais elevado, sua aplicabilidade pode ser vantajosa para concretos, no aspecto de resistência, igual ou menor a 25 Mpa, podendo ser utilizado devido a fatores econômicos e ecológicos;
• Uma outra possibilidade seria a obtenção de uma superfície mais rugosa (diferente da superfície lisa das fibras utilizadas), aumentando a aderência da fibra a matriz de concreto.
5,94 4,87 4,69 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00
0% DE FIBRAS 1% DE FIBRAS 2% DE FIBRAS
Res is tên cia a tr aç ão n a flex ão (MP a) Título do Eixo
REFERÊNCIAS
(1) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DOS FABRICANTES DE EMBALAGENS PET – ABIPET. Censo da reciclagem de PET – Brasil, 2002.
(2) ______. Censo da reciclagem de PET – Brasil, 2005. (3) ______. Censo da reciclagem de PET – Brasil, 2012.
(4) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto – Ensaio de Compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 2007.
(5) ______. NBR 7222: Argamassa e concreto – Determinação da resistência à tração por compressão diametral de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2011. (6) ______. NBR 12142: Concreto: determinação da resistência à tração na flexão em corpos-de-prova prismáticos. Rio de Janeiro, 2010.
(7) BENTUR, A; MINDESS, S. Fibre reinforced cementitious composites. United Kingodom. Elsevier, 1990.
(8) FIGUEIREDO, A. D. Concreto com Fibras. Concreto: Ensino, Pesquisa e realizações, Editado por Isaia, G. C. IBRACON, São Paulo, 2011.
(9) GORNINSKI, J. P; KAZMIERCZAK, C. D. S. Avaliação da resistência química de concretos poliméricos em ambientes agressivos. Ambiente Construído, Porto Alegre, 2008.
(10) GRIPPI, S. Lixo, reciclagem e sua história: guia para as prefeituras brasileiras. Interciência, Rio de Janeiro, 2001.
(11) MENESES, I. A. Avaliação de concreto com adição de fibras de PET submetidas a altas temperaturas. Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2011.
(12) SANTOS, M. D; NASCIMENTO, P. F. D; JUNIOR, L. R; REIS, M. F. D; WALKER, R. A. Utilização de Garrafas PET na Produção de Tijolos de Concreto: uma Proposta Sustentável para a Industria da Construção Civil. AEDB, Resende, 2017.
(13) TARTUCE, Ronaldo. Dosagem Experimental do Concreto. 1ª Edição. São Paulo: Editora Pini,1989.
CONCRETE CONTAINING FIBER PET BOTTLE ABSTRACT
The use of polymers provides an improvement in the quality of life of modern society, but results in a large amount of waste generated. Among the various types of waste generated by the company stand out from the PET bottles. The use of fibers in the concrete matrix seeks to promote improvements in properties such as tensile strength and deformation capacity. In this work fibers derived from PET bottles were used for the production of concrete with two levels of compressive strength. Testing compressive strength, diametral tensile strength for compression and tensile strength in bending according to the level of 1% and 2% for different contents fibers (25 and 35 MPa) were performed. It was found that there were gains for concretes with
lower-respectively. To increase the strength, evaluated in tensile tests was reduced by 13% and 21%, respectively, associated with a reduction in the compressive strength of 18%. It is believed that the reduction caused by the insertion of fibers to the concrete was greater strength due to the smooth surface and low adhesion with the matrix of the cement paste.
