DOURIS DALL AGNOL, Viabilidade da utilização do resíduo de corte de granito e mármore para adição em concreto estrutural

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

DOURIS DALL AGNOL

Viabilidade da utilização do resíduo de corte de granito e mármore

para adição em concreto estrutural.

Sinop - MT

2019/1

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT

DOURIS DALL AGNOL

Viabilidade da utilização do resíduo de corte de granito e mármore

para adição em concreto estrutural.

Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.

Prof.ª Orientadora: Me. Karen Wrobel Straub Schneider.

Sinop - MT

2019/1

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Classes de consistência ... 13 Tabela 2 – Classes de resistência de concretos estruturais. ... 13 Tabela 3 – Tolerância para a idades de ensaio. ... 14 Tabela 4 - Desvio-padrão a ser adotado em função da condição de preparo do concreto. ... 17 Tabela 5 – Escolha da consistência do concreto em função do tipo do elemento estrural para adensamento mecânico ... 19 Tabela 6 – Composição química do RGC ... 20

LISTA DE EQUAÇÕES

𝐹𝐹𝐹𝐹 = 4𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹𝐹2 Equação 1 ... 14

Msat − MsMs 𝐹𝐹 100 Equação 2 ... 15

Msat − MsMsat − Mi 𝐹𝐹 100 Equação 3 ... 15

𝐹𝐹cmj=Fck+1,65 𝐹𝐹 𝑆𝑆𝑆𝑆 Equação 4 ... 16 𝐹𝐹cj=𝑘𝑘1𝑘𝑘2𝑎𝑎 ∕ 𝐹𝐹 Equação 5 ... 17 𝑚𝑚 = 𝑘𝑘3 + 𝑘𝑘4 . 𝑎𝑎/𝐹𝐹 Equação 6 ... 17 𝐹𝐹 = 1000 ∕ 𝑘𝑘5 + 𝑘𝑘6 ⋅ 𝑚𝑚 Equação 7... 17 𝛼𝛼 = 1 + 𝑎𝑎 ∕ 1 + 𝑚𝑚 Equação 8 ... 17 𝐶𝐶 = 𝛾𝛾1 + 𝑎𝑎 + 𝑝𝑝 + 𝑎𝑎 ∕ 𝐹𝐹 𝐹𝐹 Equação 9 ... 18 𝐶𝐶 = 1.000 − 𝑎𝑎𝑎𝑎1𝛾𝛾𝐹𝐹 + 𝑎𝑎𝛾𝛾𝑎𝑎 + 𝑝𝑝𝛾𝛾𝑝𝑝 + 𝑎𝑎/𝐹𝐹 𝐹𝐹 Equação 10... 18 𝐶𝐶 . 𝑎𝑎/𝐹𝐹 Equação 11 ... 19

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Diagrama de dosagem ... 18

Figura 2 – Máquina de corte ... 24

Figura 3 – Depósito resíduo na caixa ... 25

Figura 4 – TaMPa dos sumidouros ... 25

Figura 5 – Estufa ... 26

Figura 6 – Molde ... 28

Figura 7 – Medida do abatimento ... 28

Figura 8 – Caixa da água para cura ... 29

Figura 9 – Prensa hidráulica ... 30

Figura 10 – Amostra seca ... 33

LISTA DE ABREVIATURAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas a/c – Relação água/cimento

CAA – concreto auto-adensável

CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente CPs – Corpos de prova

DMC – Dimensão máxima característica

fck – Resistência característica à compressão do concreto RCG – Resíduo do corte de granito

RBMG – resíduo de beneficiamento de mármore e granito RCMG – resíduo do corte de mármore e granito

g/cm³ – grama por centímetro cúbico m³ – metros cúbicos

Mpa – megapascal

NBR – Norma Brasileira de Regulamentação NM – Norma Mercosul

DADOS DE IDENTIFICAÇÃO

1. Título: Viabilidade da utilização do resíduo de corte de granito e mármore

para adição em concreto estrutural.

2. Tema: Engenharia civil

3. Delimitação do Tema: Resíduos no concreto 4. Proponente(s): Douris Dall Agnol

5. Orientador(a): Me. Karen Wrobel Straub Schneider.

7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso 8. Público Alvo: Pesquisadores e profissionais da área

9. Localização: Av. Ingás, nº 3000, Jardim Imperial, 78555-000, Sinop – MT. 10. Duração: 12 meses (junho de 2019 a maio 2020)

SUMÁRIO

LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 8 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 9 3 JUSTIFICATIVA ... 10 4 OBJETIVOS ... 11 4.1 OBJETIVO GERAL ... 11 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 11 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 12 5.1 CONCRETO ... 12 5.1.1 Estado fresco ... 12 5.1.2 Estado endurecido ... 13 5.2 ADITIVO MINERAIS ... 14 5.2.1 Fíler... 15 5.2.1.1 Absorção água ... 15 5.2.1.2 Índice de vazios ... 15

5.3 RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL ... 15

5.3.1 Legislação ... 15

5.4 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ... 16

5.4.1 Cálculo da resistência de dosagem ... 16

5.5 DOSAGEM IPT/EPUSP ... 17

5.6 ESTADO DA ARTE ... 20

6 METODOLOGIA ... 24

6.1.1 Objetivo da pesquisa... 24

6.1.2 Coleta e caracterização do resíduo ... 24

6.1.3 Materiais utilizados para confecção do concreto ... 26

6.2 PROCEDIMENTOS ... 26

6.2.1 Dosagem do concreto ... 26

6.2.2 Ensaio de consistência ... 27

6.2.3 Moldagem dos corpos de prova ... 28

6.2.4 Cura dos corpos de prova ... 29

6.2.6 Ensaio para determinação da absorção de água por imersão e índice de vazios

6.2.7 Análise dos resultados ... 31

7 RECURSOS MATERIAIS ... 32

8 RESULTADOS PRELIMINARES ... 33

9 CRONOGRAMA ... 34

1 INTRODUÇÃO

O concreto na atualidade é o mais significativo material estrutural de construção civil, ficando somente atrás da água dentre os mais consumidos pelo homem, graças a sua descoberta no final do século XIX e seu intensivo uso desde então, fez com que se tornou-se forte contribuinte pela tipificação dos métodos construtivos que encontramos hoje nas obras civis (HELENE, 2010). As suas vantagens no processo de fabricação e emprego em diversas obras partindo de residências a implantação de infraestruturas mostra o testemunho de seu emprego onde, no entanto suas vantagens e requisitos para as execuções estão diretamente ligadas a formulação de traços e adaptações de matérias primas que participam da composição.

Uma característica notória nas dosagens mais atuais do concreto são os empregos de aditivos buscando obter benefícios importantes como a título de exemplo o ganho de resistência podendo estar atada a trabalhabilidade. Com o avanço de abundantes pesquisas cientificas capazes de analisar e viabilizar os descartes industriais encontrou-se substituições e adições benéficas a mistura. Abrangendo assim uma composição mais rica de insumos provenientes de refugos no qual é descrita por Neville (2013, p. 3) “[...] o concreto pode ser produzido com vários tipos de cimento e também conter pozolanas, como cinza volante, escória de alto-forno, sílica ativa, adições minerais, agregados de concreto reciclado, aditivos, polímeros e fibras [...]”.

O resíduo gerado pelas cinco marmorarias existentes, de acordo com o relatório de contribuintes em Sinop, produz em média 2,5m³/mês de refugos no qual este projeto de pesquisa pretende analisá-lo e viabiliza-lo. Quando o montante tiver o volume para abastecer uma caçamba de um caminhão bota-fora o material é transportado para o aterro local não legalizado onde acaba sendo despejado a céu aberto em uma região rural cedida pela prefeitura.

Sendo a intenção dessa pesquisa tornar-se viável o reaproveitamento desse descarte das marmorarias no concreto considerando que há assim uma melhora em sua mistura podendo levar a consumação desse material pelas dosadoras de concreto do município que produzem o composto em grande escala, evitando assim a destinação inadequada desse material ao meio ambiente. Deixando assim o concreto com um apelo mais sustentável.

2 PROBLEMATIZAÇÃO

O consumo anual de concreto em todo o mundo pode chegar a 11 bilhões de toneladas, sendo que apenas no Brasil o que se é produzido nas centrais dosadoras gira em torno de 30 milhões de metros cúbicos (PEDROSO, 2009). Atrelado a isso está a consumação dos insumos cabendo o cimento Portland, água, agregados miúdos e graúdos, como também aditivos químicos e minerais provenientes de extração das jazidas o que afeta diretamente o meio ambiente citando como exemplo a remoção da vegetação, poluição dos recursos hídricos e do subsolo.

Em contrapartida vale ressaltar a extensa geração de resíduos pela construção civil constituído não apenas pelas obras, mas também pelos erros de fabricação ou descartes produzidos pelas industriais. Havendo assim a possibilidade do estudo da reciclagem ou reutilização de muitos desses refugos em outros processos que demandam demasiada implementação de materiais ou substâncias, como o concreto.

Nas marmorarias todo o material de rejeito desde o gerado pelo corte, que se caracteriza como um pó muito fino, a pedaços ou lascas de granitos e mármores são estocados no próprio pátio até o seu transporte para o aterro, na cidade de Sinop conforme REÚSA (2014) “O local de disposição final de RCC – Resíduos da Construção Civil é a área da Prefeitura, sem licenciamento, na Estrada Adalgisa, zona rural localizado a 11º52’30,43’’ S de latitude e 55º26’58,4’’ W de longitude”.

O refugo gerado nas marmorarias com o corte do granito e mármore apresenta características de fíler. Desse modo suas propriedades são benéficas ao concreto em seu estado fresco assim como em seu estado endurecido. Considerando uma melhor trabalhabilidade e resistência a compressão já que os vazios serão melhor preenchidos.

Diante dos pontos ponderados sobre a direção imprópria de resíduos originários das empresas de granito e mármore, como também a melhora na qualidade do concreto. Seria uma alternativa mais sustentável a implementação desse material no concreto podendo desse modo contribuir para a qualidade do composto aumentando a resistência e facilitando o lançamento nas estruturas, além de possibilitar um destino mais adequado?

3 JUSTIFICATIVA

Recentemente estudos norteados a sustentabilidade vêm tomando espaço no ramo da construção civil, onde nesse contexto se encaixa o aproveitamento de resíduos que seriam descartados no meio ambiente muitas das vezes sem receber nenhuma intervenção, trazendo um grande impacto ambiental como a contaminação do subsolo.

O trabalho de Alves (2017) elaborado sobre a realidade encontrada atualmente em Sinop descreve que os resíduos são destinados de maneira incorreta mesmo havendo a regulamentação pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) publicado em 2002, que estabelece os procedimento e exigências para administração dos resíduos provenientes da construção civil, no qual hoje destaca-se como maior consumidor de recursos naturais.

O concreto é um composto que possui uma boa aceitação de materiais de descarte da construção civil em sua mistura, todavia não havendo características reativas que acabam sendo nocivas a vida útil ou resistência da estrutura no qual ele foi empregado. Goldstein (1995) relata que a utilização de novos materiais reciclados ao concreto tem sido implementada como sendo instrumento para o acondicionamento da energia de fabricação e a proteção dos recursos naturais.

Sendo que na mistura de concreto em média mais de ¾ do volume são ocupados por agregados, visando um melhor custo benefício para o concreto, assim reduzindo o consumo de cimento e aumentando o teor de agregados. As propriedades de cada item da mistura podem exercer considerável influência na qualidade do concreto fresco e endurecido. Desse modo, a realização de ensaios é primordial para verificar sua adequação ao uso do concreto. (NEVILLE, 2013).

Esse projeto de pesquisa visa viabilizar adição do resíduo na mistura do concreto buscando aperfeiçoamento da composição, proporcionando aumentos de resistência e consistência, melhor preenchimento dos vazios unido a diminuição porosidade consequentemente aumentando a vida útil da estrutura que será empregado, além da peça chave proveniente da sustentabilidade por não ocorrer o encaminhamento do material ao meio ambiente.

4 OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GERAL

Analisar a viabilidade técnica da utilização do resíduo de corte de granito e mármore gerado em marmorarias em Sinop como adição no concreto com função estrutural.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• _{Caracterização física e química do resíduo.}

• Comparar as propriedades do concreto em seu estado fresco e endurecido, com adições de 0, 10 e 20% de resíduo.

• Determinar índice de vazios e absorção de água.

5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

5.1 CONCRETO

Araújo (2014) descreve o concreto como material resultante da mistura de agregados com cimento e água. Em alguns casos específicos, são acrescentados aditivos químicos e adições minerais que melhoram as características do concreto fresco ou endurecido.

Devido a sua facilidade de moldagem e flexibilidade para utilização em diversas construções desde residências a obras de infraestruturas, o concreto desenvolve um papel muito importante na engenharia. Conforme Neville (2016) “A resistência do concreto normalmente é considerada sua propriedade mais importante, embora, em muitas situações práticas, outras características, como a durabilidade e a permeabilidade possam ser mais relevantes”.

5.1.1 Estado fresco

Um ponto muito importante quanto o resultado da mistura é a trabalhabilidade, fundamental no lançamento e no adensamento do concreto na obra. Segundo Neville (2016, p.194):

Um concreto que pode ser facilmente adensado é considerado um concreto trabalhável. Entretanto, dizer que trabalhabilidade significa simplesmente facilidade de lançamento e resistência à segregação é dar uma definição muita vaga a essa importante propriedade. (NEVILLE, 2016).

O ensaio do abatimento do tronco do cone (slump teste) é realizado para analisarmos a trabalhabilidade, seguindo a norma dada pela ABNT NBR NM 67 (1998). Deve atentar-se também a exsudação quando parte da água proveniente da mistura tende a ficar na superfície do concreto.

A mistura do concreto deve conter os materiais conforme Neville (2016) “[...] adequadamente misturados para que se produza um concreto fresco, em que as superfícies de todas as partículas de agregados sejam revestidas pela pasta de cimento, que seja homogêneo em macroescala [...]”.

Classificação quanto a consistência, determinada pelo ensaio de abatimento normatizado na NBR NM 67, de acordo com a tabela 1:

Tabela 1 – Classes de consistência Classe Abatimento _mm Aplicações típicas

S10 10 ≤ A < 50 Concreto extrusado, vibroprensado ou centrifugado S50 50 ≤ A < 100 Alguns tipos de pavimentos e de elementos de fundações S100 100 ≤ A < 160 Elementos estruturais, com lançamento convencional do _concreto S160 160 ≤ A < 220 Elementos estruturais com lançamento combeado do _concreto S220 A ≥ 220 Elementos estruturais esbeltos ou com alta densidade de _armaduras

Fonte: ABNT NBR 5738 (2016)

5.1.2 Estado endurecido

Segundo Araújo (2014) a resistência do concreto endurecido depende de muitos fatores como relação consumo de cimento e de água, grau de adensamento, os tipos de agregados e de aditivos, etc. Quanto menor for a relação água/cimento maior é a resistência à compressão.

De acordo com a ABNT NBR 8953 (2015) “Os concretos para fins estruturais são classificados nos grupos I e II, conforme a resistência característica à compressão (fck)”, para analisarmos a resistência à compressão realizamos o ensaio de acordo com a NBR 5739 (2018). O procedimento para moldagem e cura dos corpos-de-prova está descrita na NBR 5738 (2016). A seguir a tabela 2 apresenta os grupos abordados:

Tabela 2 – Classes de resistência de concretos estruturais. Classe de Resistência Grupo I Resistência Característica à Compressão MPa Classe de Resistência Grupo II Resistência Caraterística à compressão MPa C20 20 C55 55 C25 25 C60 60 C30 30 C70 70 C35 35 C80 80 C40 40 C90 90 C45 45 _{C100 100} C50 50 Fonte: ABNT NBR 5738 (2016)

Para fins estruturais o concreto deve demostrar uma resistência superior a 20 MPa.

Os corpos-de-prova devem ser rompidos à compressão em uma dada idade especificada, com as tolerâncias de tempo descritas na Tabela 3. (NBR 5739, 2018)

Tabela 3 – Tolerância para a idades de ensaio.

Idade do ensaio Tolerância permitida [h]

24 h 0,5 3 d 2 7 d 6 28 d 24 63 d 36 91 d 48 Fonte: ABNT NBR 5739 (2018)

A resistência a compressão conforme a NBR 5739 (2018) deve ser calculado conforme a seguinte expressão:

𝐹𝐹𝐹𝐹 =

_{𝜋𝜋𝜋𝜋𝐷𝐷}4𝐹𝐹₂ Equação 1 Onde:

Fc: é a resistência à compressão, em megapascals F: é a força máxima alcançada, em newtons

D: diâmetro do corpo de provas, em milímetros

5.2 ADITIVO MINERAIS

Segundo Malhotra e Mehta, 1996 citado por Brighenti (2017) o uso de aditivos minerais se dividem em três categorias de benefícios:

• Benefícios econômicos: cimento Portland material de maior custo no concreto. • _{Benefícios ecológicos: diversos resíduos ou subprodutos utilizados como}

adição no concreto contêm composições químicas nocivas ao meio ambiente. • Benefícios de engenharia: a adição de partículas finas ao concreto tende a

melhorar sua trabalhabilidade.

Conforme Gonçalves, Moura e Dal Molin (2002) para o uso de resíduos de corte de granito é necessário que suas partículas possuam uma granulometria compatível com os microporos e preenchendo estes interstícios, o que caracteriza seu efeito Fíler.

5.2.1 Fíler

Segundo Neville (2016) o material finamente moído com uma granulometria próxima ao cimento Portland é denominado fíler, que devido a suas características físicas, exerce vantagens no concreto, tais como aumento trabalhabilidade, dificuldade de permeabilidade, evita exsudação e diminui tendência de fissuração. 5.2.1.1 Absorção água

Segundo Angelin (2014) a absorção de água muda consideravelmente os atributos do concreto tanto na fase inicial, assim como na hidratação do cimento na obra. As condições que induzem a absorção de água é a porosidade do material, fase da superfície e umidade do agregado antes da dosagem.

O ensaio para realização da absorção de água está descrito na ABNT NBR 9778 (2009) e definida pela expressão:

Msat−Ms

Ms

𝐹𝐹 100

Equação 2 Onde:

Msat = massa do corpo-de-prova saturado Ms = massa do corpo-de-prova seco em estufa 5.2.1.2 Índice de vazios

Ensaio determinado pela NBR 9778 (2009) sendo a relação entre os volumes de poros permeáveis e o volume total, sendo calculada pela expressão seguinte:

Msat−Ms

Msat−Mi

𝐹𝐹 100

Equação 3 Onde:

Mi = massa do corpo-de-prova saturado, imerso em água

5.3 RESÍDUOS NA CONSTRUÇÃO CIVIL

5.3.1 Legislação

A resolução da CONOMA N° 307/2002 estabelece diretrizes para a gestão dos resíduos da construção civil. Destacando dois pontos importantes como: disposição de resíduos em locais inadequados contribui para a degradação da qualidade

ambiental; os geradores de resíduos devem buscar minimiza-los, reutiliza-lo e emprega-los a disposição final ambiental adequada. (CONAMA, 2002)

De acordo com CONOMA (2002) o resíduo classificado como Classe A são os reutilizáveis ou recicláveis. Onde estão presentes desde resíduos provenientes construção, demolição ou reforma a resíduos de processos de fabricação da materiais.

5.4 ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS

5.4.1 Cálculo da resistência de dosagem

De acordo com a ABNT NBR 12655 de 2015 a resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade prevalecentes durante a construção medida pelo desvio-padrão, Sd, é levada em conta no cálculo da resistência de dosagem, segundo a equação:

𝐹𝐹cmj=Fck+1,65 𝐹𝐹 𝑆𝑆𝑆𝑆

Equação 4 Onde:

Fcmj: é a resistência média do concreto a compressão, prevista para a idade de j dias, expressa em megapascals

Fck: é a resistência característica do concreto a compressão, aos j dias, expressa em megapascals

Sd: é o desvio-padrão da dosagem, expresso em megapascals

As condições de preparo de um concreto estão diretamente relacionadas com a resistência de dosagem do concreto. A classificação definida pela NBR 12655 (2015) consta a seguir:

a) Condição A, (aplicável a todas as classes de concreto): o cimento e os agregados são medidos em massa, a água de amassamento é medida em massa ou volume com dispositivo dosador e corrigida em função da umidade dos agregados;

b) Condição B, (pode ser aplicada às classes C10 a C20): o cimento é medido em massa, a água de amassamento é medida em volume mediante dispositivo dosador e os agregados medidos em massa combinada com volume;

c) Condição C, (pode ser aplicada apenas aos concretos de classe C10 e C15): o cimento é medido em massa, os agregados são medidos em volume, a água de amassamento é medida em volume e a sua quantidade é corrigida em função da estimativa da umidade dos agregados da determinação da consistência do concreto, conforme disposto na ABNT NBR NM 67 ou outro método normalizado.

A tabela 4 a seguir apresenta a classe e o desvio-padrão correspondente: Tabela 4 - Desvio-padrão a ser adotado em função da condição de preparo do concreto.

Condição de preparo do concreto Desvio-padrão [MPa]

A 4,0

B 5,5

C 7,0

Fonte: ABNT – NBR 12655 (2015)

5.5 DOSAGEM IPT/EPUSP

O método de dosagem IPT/UPUSP apresentado por Helene e Terzian, consistente em uma forma empírica de dosagem podendo exigir prática e atenção para se produzir um concreto de qualidade que atenda as exigências de projeto.

Helene e Terzian (1992) descrevem que a relação água/cimento é o fundamental parâmetro para um concreto estrutural, pois quanto menor o a/c maior o ganho de resistência, também relatando que o concreto mais econômico possui um menor abatimento do tronco de cone. Sendo necessário para o estudo experimental, leis de comportamento apresentadas a seguir:

a)

Lei de Abrams

𝐹𝐹cj=

𝑘𝑘1 𝑘𝑘₂𝑎𝑎∕𝑐𝑐 Equação 5 b) Lei de Lyse

𝑚𝑚 = 𝑘𝑘

3

+ 𝑘𝑘

4

. 𝑎𝑎/𝐹𝐹

Equação 6 c) Lei de molinari

𝐹𝐹 = 1000 ∕ (𝑘𝑘

5

+ 𝑘𝑘

6

⋅ 𝑚𝑚)

Equação 7 d) Teor de argamassa seca

𝛼𝛼 = (1 + 𝑎𝑎) ∕ (1 + 𝑚𝑚)

Equação 8 Onde:

m = a + p

a/c = relação água/cimento em massa, em kg/kg

a = relação agregado miúdo seco/cimento em massa, em kg/kg m = relação agregados secos/cimento em massa, em kg/kg

𝛼𝛼 =

teor de argamassa seca, em kg/kg

p = relação agregados grúdos seco/cimento em massa, kg/kg

𝑘𝑘

1

, 𝑘𝑘

2

, 𝑘𝑘

3

, 𝑘𝑘

4

, 𝑘𝑘

5

𝑒𝑒 𝑘𝑘

6 = constante atadas aos materiais (cimento, agregados miúdos, agregados grúdos e aditivos)

Helene e terzian apresentam o diagrama de dosagem (modelo de comportamento), demostrado na figura 1 a seguir:

Figura 1 – Diagrama de dosagem Fonte: HELENE E TERZIAN, 1992

Para melhor entendimento é necessário leis complementares apresentadas a seguir: a) Consumo de cimento/m³

𝐶𝐶 =

_{1+𝑎𝑎+𝑝𝑝+𝑎𝑎∕𝑐𝑐}𝛾𝛾

𝐹𝐹

Equação 9 b) Consumo de cimento/m³

𝐶𝐶 =

1(1.000−𝑎𝑎𝑎𝑎) 𝛾𝛾𝑐𝑐+𝛾𝛾𝑎𝑎𝑎𝑎+𝛾𝛾𝑝𝑝𝑝𝑝+𝑎𝑎/𝑐𝑐

𝐹𝐹

Equação 10 c)

Consumo de água/m³

𝐶𝐶 . 𝑎𝑎/𝐹𝐹

Equação 11 Onde:

C = Consumo de cimento por m³ de concreto adensado, em Kg/m³;

𝛾𝛾 =

Massa específica do concreto, medida no canteiro em kg/m³;

𝛾𝛾

𝑐𝑐

=

massa específica do cimento em kg/dm³;

𝛾𝛾

𝑎𝑎

=

massa específica do agregado miúdo em kg/dm³;

𝛾𝛾

𝑝𝑝

=

massa especifica do agregado graúdo em kg/dm³;

ar = teor de ar incorporado e/ou aprisionado por m³, em dm³/m³.

A tabela seguinte apresenta o abatimento recomendado para cada tipo de lançamento em obra:

Tabela 5 – Escolha da consistência do concreto em função do tipo do elemento estrural para adensamento mecânico

Elemento estrutural _{Pouco armada} Abatimento (mm) _{Muita armada}

Laje ≤ 60 ± 10 ≤ 70 ± 10

Viga e parede armada ≤ 60 ± 10 ≤ 80 ± 10 Pilar do edifício

Paredes de fundação, sapatas, tubulões

≤ 60 ± 10

≤ 60 ± 10 ≤ ≤ 80 ± 10 70 ± 10 Fonte: Helene e Terzian (1992)

Helene e Terzian (1992) realizam o estudo experimental utilizando um traço padrão 1:5,0, posteriormente dois traços denominados rico e pobre, sendo 1:3,5 e 1:6,5, respectivamente. Com o traço 1:5,0 haverá a variação do teor de argamassa até chegar na proporção adequada, realizada por meio de tentativas e observações práticas. As observações práticas serão descritas a seguir:

a) Limpar material aderido nas pás da betoneira;

b) Acomodar o material na parte inferior da cuba da betoneira;

c) Passar a colher de pedreiro sobre a superfície do concreto fresco, introduzir dentro da massa e levantar no sentido vertical. Também observar se a camada exposta não possua muitos vazios, indicando falta de argamassa.

d) Introduzindo novamente a colher, mas dessa vez retirando uma porção de concreto e observar se há um desprendimento do agregado graúdo da massa, se houver pode indicar falta de argamassa na mistura. Em seguida despejar a porção de volta na betoneira e se atentar se a mesma cai de modo compacto e homogêneo;

e) Realizando os procedimentos anteriores se não precisar corrigir a argamassa, deve-se determinar o abatimento do tronco de cone. Não atingindo a faixa estabelecida, deve-se acrescentar a quantidade de água suficiente;

f) Após o ensaio de abatimento deve-se bater no molde com a haste para verificar sua queda, se ocorrer de modo homogêneo, sem desprendimento de porções, pode indicar um teor de argamassa bom;

g) Testemunhar na mesma amostra do ensaio de abatimento também se a lateral do concreto está compacta, sem apresentar vazios, indicando bom teor de argamassa

h) Ao redor da base de concreto com formato de tronco de cone notar se há água, proveniente de exsudação, o que pode ocorrer por falta de vazios na mistura. i) O teor final está atado ainda ao fator que é a possibilidade de perda de

argamassa no processo de transporte e lançamento. Este valor em processos usuais pode ser estimado em 2% a 4% de perdas.

Conforme Helene e Terzian (1992) o teor de argamassa será definido pelas observações feitas pelos itens anteriores acrescidas das perdas externas que podem ocorrer. Em seguida realizar um novo traço 1:5,0 com o teor de argamassa definido e determinar todas as características do concreto fresco, que se constituem da relação a/c, consumo do cimento e da água por metro cubico de concreto, massa específica e abatimento do tronco de cone.

5.6 ESTADO DA ARTE

Conforme Gonçalves, Moura e Dal Molin (2002) cerca de 20% a 30% das rochas graníticas são transformadas em resíduo, sendo que o utilizado no estudo foi apenas do corte de granitos, podendo ser verificado as características químicas, físicas e de risco ambiental. Obteve-se do rejeito o valor para a massa específica de 2,76 g/cm³ e a composição química está apresentada na tabela X a seguir:

Tabela 6 – Composição química do RGC

Compostos SiO2 Al2O Fe2O3 Cao Mgo SO2 K2O Na2O PF

Teor (%) 59,62 12,77 9,49 4,83 1,96 0,03 5,3 2,72 1,98 Fonte: Gonçalves, Moura e Dal Molin (2002)

Gonçalves, Moura e Dal Molin (2002) confeccionaram uma dosagem de concreto pelo método IPT/EPUSP sendo os parâmetros definidos um abatimento de

60 ± 10mm e o teor de argamassa seca ideal, em sequência foi feita adições no concreto com o resíduo. Resultados apresentados;

• O resíduo de corte de granito apresenta uma forma irregular, angulosa e diâmetro médio de 6,74 µm.

• Pode ser classificado como um resíduo classe II, não inerte, não apresenta riscos ambiental nem à saúde humana quando implantado na construção civil. • _{As misturas de concretos com adição de RCG apresentou aumento da coesão,} consistência e diminuição da exsudação, assim como um aumento à resistência a compressão axial.

• Os melhores desempenhos ocorreram com 10% de adição do resíduo, sendo que com 20% em diante começou a não haver grandes ganhos.

Barros (2008) teve como objetivo avaliar as propriedades de durabilidade do concreto auto-adensável (CAA) obtido com resíduo do corte de mármore e granito (RCMG), dessa maneira foi analisado um comparativo entre o concreto convencional e o concreto auto-adensável com adição de RCMG. Estudo experimental verificou a permeabilidade ao ar, absorção de água por sucção capilar.

Além da determinação das propriedades do concreto fresco pelo abatimento do tronco de cone para o concreto convencional e ensaio de espalhamento do tronco de cone para o concreto auto-adensável. Além da determinação das propriedades mecânicas no estado endurecido pelo ensaio da resistência à compressão realizado pelos rompimentos dos corpos de prova.

Resultados e análises atingidos por Barros (2008):

• O concreto auto-adensável com adição do RCMG atendeu às especificações para o ensaio de espalhamento do concreto.

• No ensaio de resistência a compressão aos 28 dias, a resistência à compressão média o concreto auto-adensável com RCMG apresentou um ganho de 3% comparado ao concreto referência.

• _{Na absorção por sucção o CAA-RCMG apresenta uma taxa de absorção 36%} menor em relação ao concreto referência.

• Ensaio de permeabilidade ao ar fornece informações relacionadas à estrutura de poros do concreto endurecido, dado o melhor desempenho ao CAA-RCMG

desse modo foi capaz de concluir que o resíduo permite um melhor preenchimento dos poros.

De acordo com Lopes (2006) apresenta o resíduo de beneficiamento de mármore e granito (RBMG), como fíler, na produção de concretos. Pontuou que a lama gerado pelo beneficiamento quando descartada de maneira incorreta pode causar graves problemas ambientais, como o assoreamento de rios, poluição dos mananciais, e também pode causar doenças a população. Usou a metodologia de coleta do material saturado em três empresas distintas, secando a uma temperatura de 100°C por 24 horas. Utilizou-se de um moinho de bolas para o destorroamento do RBMG. Em seguida utilizou resíduo passante na peneira de malha 4,8 mm. Fez a confecção de 168 corpos de prova cilíndricos de 10 cm de diâmetro por 20 cm de altura. Realizou-se também análise química, difração de raio X e granulometria a lazer. Os concretos foram moldados com relação água/aglomerante igual a 0,50 e 0,65, e com os teores de substituição do RBMG de 10% e 20% em relação a massa do cimento.

Os resultados apresentados foram na análise química predominância de sílica e alumina, não havendo grandes variações em suas propriedades químicas, apontado valores já encontrados por outros pesquisadores. Na análise física apenas uma empresa apresentou o rejeito com finura semelhante à do cimento, as demais apresentaram diâmetro variável. Por fim o ensaio de atividade pozolânica, mostraram que o RBMG não apresenta atividade pozolânica com a cal, nem com o cimento. Houve redução média de 10,78% das resistências dos concretos produzidos com o teor de substituição de 10% do RBMG em comparação com o concreto referência, apresentando 27,97% de redução média da resistência para 20% de substituição do RBMG.

Degen (2013) apresenta o resíduo proveniente do beneficiamento de rocha ornamentais como substituto parcial de cimento. Foram produzidos concretos com substituição de 0%, 5%, 10% e 15% no intuito de avaliar suas propriedades mecânicas. Resultados encontrados:

• Quanto maior a substituição do cimento pelo resíduo apresentou-se menor trabalhabilidade.

• Na idade de 28 dias, observou-se que os concretos com relação a/c de 0,45 e com 5% de substituição obteve um pequeno ganho de 3% na resistência a

compressão em relação ao concreto referência, sendo que a substituição de 10% obteve valor aproximo, porém abaixo do concreto referência. No entanto a substituição de 15% houve perda na resistência, do mesmo modo os concretos que possuíam relação a/c de 0,55 e 0,65 não constataram ganho de resistência em comparação ao concreto referência.

6 METODOLOGIA

6.1.1 Objetivo da pesquisa

A coleta da amostra será realizada em uma empresa privada que gera os resíduos provenientes do corte de granito e mármore, em seguida na Universidade do Estado de Mato Grosso campus Imperial ocorrerá nos laboratórios de concreto e solos a secagem da amostra em estufa, onde posteriormente passará a ser peneirada com a granulometria desejada. Dispondo dos demais materiais para confecção do concreto o mesmo será executado com os traços pretendidos, logo após serão produzidos os corpos de prova que ficaram no processo de cura até as idades de rompimento na prensa, assim como realização do ensaio de absorção de água e índice de vazios com os corpos de prova fabricados para esse fim. Concluindo com a análise dos resultados.

6.1.2 Coleta e caracterização do resíduo

A figura 2 apresenta o local em uma das marmorarias da cidade onde é realizado o corte do granito e mármore, consecutivo o material se despeja na caixa de alvenaria. No tocante a figura 3 apresenta-se o depósito do material no fundo da mesma. Em seguida a água que está presente no processo de corte acaba por carregar as pequenas partículas para três estágios de sumidouros apresentado na figura 4.

Figura 2 – Máquina de corte Fonte: Acervo pessoal, 2019

Figura 3 – Depósito resíduo na caixa Fonte: Acervo pessoal, 2019

Figura 4 – TaMPa dos sumidouros Fonte: Acervo pessoal, 2019

Quanto a coleta do resíduo acontecerá em um marmoraria presente no município, será coletada uma quantia de 20 quilogramas e encaminhada para o laboratório da universidade onde serão colocadas em bandejas metálicas com 4

quilogramas por bandeja e levada a estufa demostrada na figura 5 com temperatura ajustável a (105 ± 5)°C até não haver mais variação de massa da amostrada, conforme a NBR 15116 (2004).

Em seguida será separada pela peneira de número 200 a qual atende os parâmetros estabelecidos na ABNT NBR NM-ISO 3310-1. Sendo o material passante o utilizado para este projeto de pesquisa devido a sua granulometria ter propriedades parecidas com fíler.

Figura 5 – Estufa Fonte: Acervo pessoal, 2019

6.1.3 Materiais utilizados para confecção do concreto

• Cimento Portland CP – II – Z

• Agregado graúdo pedra brita n° 1 com DMC de 19mm. • Agregado miúdo areia fina

• Água proveniente do sistema de abastecimento da cidade de Sinop • Resíduo já classificado

6.2 PROCEDIMENTOS

6.2.1 Dosagem do concreto

• 0% de aditivo - Traço referência (TR) • 10% de adição – Traço T1

• _{20% de adição – Traço T2}

A escolha da porcentagem de adição seguirá a adotada por Gonçalves, Moura e Dal Molin (2002). No tocante a dosagem será usada o método experimental IPT/EPUSP, elaborado por Helene e Terzian (1992). Buscando fixar um abatimento de 60 ± 10 mm e o teor de argamassa seca ideal, sendo traço base 1:5.

6.2.2 Ensaio de consistência

Com intuito de analisar a consistência será reproduzido o ensaio normatizado pela NBR NM 67 (1998), o abatimento do tronco do cone ou slump test. A figura 6 demonstra as medidas que deve possuir o molde, além do material não ser facilmente atacável pela pasta de cimento.

Após a confecção do concreto, deve-se umedecer o molde e a placa de base, o operador deverá posicionar os dois pés sobre as aletas, em seguido encher rapidamente o molde com três camadas de aproximadamente um terço da altura do molde compactado.

A compactação de cada camada deve ser com 25 golpes realizados com a haste de socamento, buscar compactar a camada inferior em toda a sua espessura compactar a segunda camada e a camada superior, cada uma através de toda sua espessura e de forma que os golpes apenas penetrem na camada anterior. No fim do adensamento rasar a superfície do concreto.

Em seguida levantar cuidadosamente o molde na direção vertical em um intervalo de 4 segundos a 10 segundos. Por fim, imediatamente medir o abatimento do concreto, determinando a diferença entre a altura do molde e a altura do eixo do corpo-de-prova, conforme a figura 7.

Figura 6 – Molde

Fonte: ABNT – NBR NM 67 (1998)

Figura 7 – Medida do abatimento Fonte: ABNT – NBR NM 67 (1998)

6.2.3 Moldagem dos corpos de prova

Serão confeccionados 8 corpos de prova para cada traço estipulado anteriormente, com acréscimo de mais 3 corpos de prova de cada traço para ensaio de absorção de água e determinação do índice de vazios.

Os corpos de prova serão moldados em cilindros de 10 cm de diâmetro devendo sua altura ser o dobro do diâmetro. A haste de adensamento será de aço,

cilíndrica, de (16,0 ± 0,2) mm de diâmetro e comprimento de 600 mm. Procedimento de acordo com a ABNT NBR 5738 de 2016.

A amostragem deverá ser coletada em um recipiente de material não absorvente, preferivelmente metálico, com volume e forma que permitam armazenar e homogeneizar a amostra coletada, evitando segregação. O tempo decorrido entre a obtenção da primeira e da última porções de uma amostra composta será o menor possível, não devendo em nenhum caso ser superior a 15 min. Conforme a ABNT NBR NM 33 (1998).

Os moldes serão revestidos com uma fina camada de óleo mineral ou outro lubrificante. Utilizará uma concha de seção U para introduzir o concreto nos moldes. O adensamento por ser manual exigirá a separação da amostra no molde em duas camadas com 12 golpes cada.

6.2.4 Cura dos corpos de prova

Durante as primeiras 24 horas de idade o molde deve ser mantido em local protegido de intemperes, sendo devidamente coberto com material não reativo e não absorvente, para evitar perda de água do concreto. Extraídos dos moldes e sendo devidamente identificados, em seguida os corpos de prova serão armazenados em uma caixa d’água de 500 litros em solução de água/cal apresentada na figura 8 até chegar na idade de 7 e 28 dias.

Figura 8 – Caixa da água para cura Fonte: Acervo pessoal, 2019

6.2.5 Ensaio de resistência compressão

Os corpos de prova ao atingirem 7 e 28 dias de idade, serão retirados da cura, no prazo estipulado na tabela 3, e ensaiados seguindo os passos determinados pela ABNT NBR 5739 (2018) pela prensa apresentada pela figura 9 devidamente calibrada presente no laboratório de concreto, sendo destinados 4 CPs para cada idade.

A primeira etapa é deixar as faces dos corpos de prova limpos e secos, logo em seguida colocar os dois pratos de apoios em suas extremidades para ajudar a regulamentar o CPs assim a carga será devidamente distribuída. Colocada na prensa a carga deverá ser aplicada continuamente e sem choques, com velocidade de carregamento de 0,3 MPa/s a 0,8 MPa/s. Quando acontecer o rompimento o ensaio estará concluído e o resultado da carga que o CPs resistiu estará presente no marcador digital da prensa.

Figura 9 – Prensa hidráulica Fonte: Acervo pessoal, 2019

6.2.6 Ensaio para determinação da absorção de água por imersão e índice de vazios

Seguindo a ABNT NBR 9778 (2009) para realização do ensaio. Ocorrerá o uso dos 3 corpos de prova confeccionados anteriormente para este ensaio. Os mesmo devem ser colocados na estufa à temperatura de (105 ± 5)°C. Sendo determinado as massas após permanência na estufa de 24 h, 48 h e 72 h. Seguidamente resfriar a amostra em ar seco com temperatura de (23 ± 2)°C e registrar a massa da amostra.

Realizar à imersão das amostras em água à temperatura de (23 ± 2)°C, durante 72 h, sendo 1/3 de seu volume imerso nas primeiras 4 h e 2/3 nas 4 h subsequentes e completamente imerso nas 64 h restantes. Determinando as massas, decorridas 24h, 48 h e 72 h de imersão. Registrar a massa após 72h imerso.

6.2.7 Análise dos resultados

Obtendo os dados de todos os ensaios necessários devidamente realizados. Será elaborada planilhas com resultados de todos os procedimentos podendo assim haver uma melhor análise das comparações. Ponderando as verificações da reação do concreto com a adição dos resíduos do corte de granito e mármore. Portando com os dados adquiridos através da análise será possível considerar a viabilidade do resíduo como adição no concreto.

7 RECURSOS MATERIAIS

Os equipamentos utilizados abaixo serão cedidos pela Unemat – Sinop e os demais serão custeados pelo autor.

• Betoneira de 145 litros • _{Estufa para secagem}

• Moldes de corpo de prova dimensão 100 mm x 200 mm • Peneira de número 200

• Prensa hidráulica • _{Balança de precisão}

8 RESULTADOS PRELIMINARES

Com resíduo coletado uma parte da amostra foi levada em estufa a (105 ± 5)°C até constância de massa, conforme ABNT NBR 15116 de 2004, ilustração presente na imagem 10 após a amostrar ficar em temperatura ambiente fez-se peneirar na peneira com abertura de malha 0,074 mm, verificado que mais de 80% do material foi passante, resultado final deste processo apresentado na figura 11.

Figura 10 – Amostra seca Fonte: Acervo pessoal, 2019

Figura 11 – Amostra peneirada Fonte: Acervo pessoal, 2019

9 CRONOGRAMA

ATIVIDADES

2019/2020

AGO SET OUT NOV DEZ JAN FEV MAR ABR MAIO Encontros com o

orientador

Pesquisa bibliográfica Obtenção de materiais Confecção dos corpos de prova Realização de ensaios Análise de dados Redação do artigo Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca

10 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO

ABNT. NBR 5738. Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova.

Rio de Janeiro, 2016.

ABNT. NBR 5739.Concreto - Ensaios de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2018.

ABNT.NBR 8953.Concreto para fins estruturais - Classificação pela massa específica, por grupos de resistência e consistência. Rio de Janeiro, 2015.

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água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2009.

ABNT. NBR 15116. Agregados reciclados de resíduos sólidos da construção civil -

Utilização em pavimentação e preparo de concreto sem função estrutural. Rio de Janeiro, 2004.

ABNT. NBR 12655. Concreto de cimento Portland - Preparo, controle, recebimento e

aceitação. Rio de Janeiro, 2015.

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