Incorporação de resíduos de construção e demolição e pó-de-pedra em dosagens
experimentais de argamassa para mitigação de impactos ambientais
Incorporation of construction and demolition residues and stone powder in
experimental mortar dosages to mitigate environmental impacts
DOI:10.34117/bjdv6n5-113
Recebimento dos originais: 17/04/2020 Aceitação para publicação: 07/05/2020
Mag Geisielly Alves Guimarães
Doutoranda em Engenharia Civil pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Instituição: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET/MG Endereço: Departamento de Computação e Engenharia Civil, Avenida dos Imigrantes, 1.000 –
Vargem, Varginha – MG, Brasil E-mail: mag@cefetmg.br
Henrique Comba Gomes
Graduando em Engenharia Civil pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Instituição: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET/MG
Endereço: Avenida dos Imigrantes, 1.000 – Vargem, Varginha – MG, Brasil E-mail: henriquecombagomes@gmail.com
Denise de Carvalho Urashima
Doutora em Engenharia Aeronáutica e Mecânica pelo Instituto Tecnológico de Aeronáutica Instituição: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET/MG Endereço: Departamento de Computação e Engenharia Civil, Avenida dos Imigrantes, 1.000 –
Vargem, Varginha – MG, Brasil E-mail: urashima@cefetmg.br
Guilherme Silva Oliveira
Graduando em Engenharia Civil pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Instituição: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais – CEFET/MG
Endereço: Avenida dos Imigrantes, 1.000 – Vargem, Varginha – MG, Brasil E-mail: guilhermevga00@gmail.com
RESUMO
A engenharia civil é responsável por um elevado consumo de recursos naturais não renováveis e pela geração de grandes volumes de resíduos, denominado de Resíduos de Construção e Demolição (RCDs). O seu descarte inadequado pode ocasionar eminentes impactos ambientais, sociais e econômicos, tais como a degradação das bacias de cabeceira e de corpos d’água, danos à paisagem, dentre outros. Além disso, no processo de beneficiamento de agregados graúdos (britas) ocorre a geração de grandes volumes de areias de britagem, denominadas de pó-de-pedra. Este material vem sendo utilizado como substituição parcial e total de areia natural em misturas de argamassas para distintas aplicações. Segundo pesquisas realizadas nos últimos anos, tanto a areia reciclada quanto o pó-de-pedra são materiais passíveis de serem incorporados na construção civil, por exemplo, em dosagens de argamassas para diversos fins. O artigo objetiva ponderar a incorporação de areia
substituição total da areia natural como medida mitigadora de impactos ambientais. Traços experimentais de argamassas mistas (cimento e cal) contendo agregados miúdos do tipo areia natural média, areia reciclada e pó-de-pedra na proporção de 1:1:6 foram testados e ajustados para trabalhabilidade de 260 ± 5mm. Ensaios de retenção de água indicaram percentual de 93,1% para areia reciclada e resultados de resistência à compressão com ambos os agregados alternativos foram maiores ao traço com areia natural, indicando o uso promissor de aplicabilidade de tais agregados em dosagens experimentais para fins de argamassa para revestimento.
Palavras-Chave: Areia reciclada, argamassas, dosagem experimental, impactos ambientais, pó-de-pedra.
ABSTRACT
Civil engineering is responsible for a high consumption of non-renewable natural resources and the generation of large volumes of waste, called Construction and Demolition Wastes (CDWs). Their improper disposal can lead to eminent environmental, social and economic impacts, such as the degradation of bedrock and water bodies, damage to the landscape, among others. In addition, in the process of processing large aggregates the generation of large volumes of crushing sand, called stone dust. This material has been used as partial and total replacement of natural sand in mortar mixtures for different applications. According to research carried out in recent years, both recycled sand and stone dust are materials that can be incorporated into construction, for example, in dosages of mortars for various purposes. The objective of this paper is to consider the incorporation of recycled sand and stone dust into experimental dosage of mortar for coating by the total replacement of natural sand as a mitigating measure of environmental impacts. Experimental trace of mixed mortars (cement and lime) containing aggregates of average natural sand, recycled sand and stone dust in the proportion of 1: 1: 6 were tested and adjusted for workability of 260 ± 5 mm. Water retention tests indicated a percentage of 93.1% for recycled sand and compressive strength results with both alternative aggregates were higher than the trace with natural sand, indicating the promising use of applicability of such aggregates in experimental dosages for mortar purposes for coating.
Key Words: Recycled sand, mortars, experimental dosage, environmental impacts, stone dust. 1 INTRODUÇÃO
Atualmente, é um consenso que o setor da construção civil é um dos grandes consumidores de recursos naturais e energéticos e, também, amplos geradores de resíduos sólidos. O Brasil gera em torno de 84 milhões de metros cúbicos de Resíduos de Construção e Demolição (RCDs) por ano (Bartoli, 2015), além de consumir cerca de 50% dos recursos naturais no beneficiamento de insumos para a construção civil, tais como os materiais agregados (Malta et al., 2013).
Resíduos de construção e demolição são gerados desde a fase de construção, em decorrência das perdas geradas no processo construtivo, fase de manutenção e reformas, como correções de patologias, reformas de edificações, descartes de componentes que tenham degradado e atingido sua vida útil, até a fase de demolição. Segundo a ABNT (2004), RCDs são classificados como resíduos sólidos não perigosos e inertes (Classe IIB). Além disso, a Resolução CONAMA nº 307 (2002), com a última alteração segundo a Resolução CONAMA nº 469 (2015), classificam tais resíduos em quatro tipos, atribuem responsabilidades ao poder público e aos geradores no que tange a destinação
final, além da imposição aos geradores quanto à obrigatoriedade de reduzir, reutilizar e reciclar nos casos em que, prioritariamente, não seja possível evitar a sua geração.
O descarte inadequado destes resíduos pode ocasionar eminentes impactos ambientais, sociais e econômicos, tais como o aterramento de nascentes e corpos d’água, danos à paisagem, entupimento e obstrução de canais de drenagem e de galerias de águas pluviais, poluição visual, obstrução de vias de tráfego, dentre outros (Chen et al., 2017; Sadati & Khayat, 2016).
Apesar das grandes quantidades de RCDs gerados na construção civil, estes são passíveis de reciclagem e incorporação como materiais agregados em diversas aplicações, tais como areias e britas obtidas em usinas de reciclagem de entulhos. A reciclagem destes resíduos permite a reutilização de matérias-primas e a diminuição na demanda por agregados naturais e convencionais, preservando estes recursos naturais e reduzindo a destruição da paisagem, fauna e flora (Budke et al., 2011; Kwan et al., 2012; Ossa et al., 2016). Neste sentido, torna -se emergencial a aplicação de políticas públicas e de tecnologias para estimular a reutilização destes agregados reci clados nos diversos segmentos construtivos.
Um estudo realizado por Miranda et al. (2016) evidenciou que, no Brasil, em torno de 66% das usinas de reciclagem de entulhos pesquisadas cobram menos que R$30,00/m3 de agregado reciclado e 32% das usinas comercializam por menos de R$20,00/m3, apontando, portanto, a viabilidade financeira atrelada ao fator ambiental. Todavia, ainda no Brasil, tem-se uma dificuldade para a comercialização de tais agregados que, segundo Miranda et al. (2016), as principais causas estão associadas a inexistência de legislação que incentive o consumo destes materiais, a existência de elevadas cargas tributárias e o pouco conhecimento do mercado sobre as características e aplicabilidades de tais materiais.
Uma aplicação viável é o emprego de areia reciclada em dosagens de argamassas para revestimentos, conforme resultados experimentais já obtidos neste contexto, buscando conciliar o desempenho técnico, o fator econômico da reciclagem e a consequente mitigação de distintos impactos ambientais (Assunção et al., 2007; Farias Filho et al., 2008; Malta et al., 2013; Menezes et al., 2009). Ressalta-se que, no Brasil, o primeiro estudo para a incorporação de RCDs na construção civil abrangeu o uso de agregados reciclados para produção de arga massas (Moreira & Figueiredo, 2010).
Outra alternativa para minimizar o uso de areias naturais como agregados na engenharia civil é a incorporação de areias de britagem, também denominadas de pó-de-pedra ou areia de brita, devido à escassez das jazidas de areia natural, bem como aos impactos ambientais dos processos de extração de areias naturais (Carasek et al., 2016). Pesquisas com o uso de pó-de-pedra em
argamassas também vem apresentando resultados promissores nos últimos anos (Arnold & Kazmiercszak, 2009; Marques & Campos, 2012; Silva et al., 2005).
O presente trabalho tem como objetivo ponderar acerca da incorporação de areia reciclada e de pó-de-pedra em dosagens de argamassas para fins de revestimento com a substituição total da areia natural por tais agregados alternativos como medida mitigadora de impactos ambientais. Para tanto, foram avaliadas propriedades das argamassas nos estados fresco e endurecido a partir de dosagens experimentais.
Na cidade de Varginha (Minas Gerais), apresenta em operação, desde o segundo semestre de 2015, a primeira usina de reciclagem de entulhos da construção civil do Sul de Minas, com obtenção de materiais agregados de distintas granulometrias. Além disso, na referida cidade também tem uma empresa de beneficiamento de pedras britadas e de areias de britas para comercialização. Neste sentido, a realização de pesquisas acadêmicas com o emprego de tais materiais vem de encontro a eminente necessidade da quebra de paradigmas quanto a utilização destes materiais e do incentivo a sua incorporação no setor da engenharia civil.
2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1 AGREGADOS UTILIZADOS
Amostragem de areia reciclada foi obtida na usina de reciclagem de resíduos de construção e demolição em operação na cidade de Varginha. O pó-de-pedra foi obtido diretamente do comércio na mesma cidade supracitada. O agregado miúdo empregado para o traço padrão foi de granulometria média. A Tabela 1 apresenta resultados de caracterização física dos agregados e na Figura 1 tem-se a curva granulométrica obtida pelo método do peneiramento.
Tabela 1. Caracterização física dos agregados
Parâmetros Areia natural Areia reciclada RCD Pó-de-pedra Massa específica1 2,55 g/cm3 1,87 g/cm3 2,79 g/cm3 Massa unitária2 1,44 g/cm3 1,40 g/cm3 1,44 g/cm3 Dimensão máxima característica3 2,36 mm 4,75 mm 2,36 mm Módulo de finura3 2,30 2,65 2,06 Teor de material pulverulento4 < 1% 13,97% 10,68%
Figura 1. Composição granulométrica dos agregados miúdos segundo a ABNT (2003b).
Ressalta-se que em função da areia reciclada apresentar valor de 13,97% de material pulverulento e do pó-de-pedra de 10,68%, adotou-se como metodologia de massa específica a aplicação de vácuo durante 15 minutos e com agitação do picnômetro ao longo do referido intervalo, como ilustrado na Figura 2.
Figura 2. Aplicação de vácuo no ensaio de massa específica pelo método do picnômetro.
2.2 DOSAGEM EXPERIMENTAL
Para a realização do estudo do comportamento de argamassas dosadas com agregados alternativos, foi adotado o traço em volume de 1:1:6, que é comumente utilizado para revestimentos argamassados externos. Como aglomerantes, padronizou-se o uso do Cimento Portland CP IV 32 RS e Cal Hidratada CH-III.
O método de dosagem empregado foi o descrito por Isaía (2007) e o traço em volume adotado foi convertido para traço em massa. Assim, a partir dos valores obtidos na caracterização dos agregados, calculou-se as massas dos aglomerantes e agregados. A mistura dos constituintes em massa do traço foi realizada segundo ABNT (2016a).
Em termos de teor de água na dosagem, adotado pela relação água/materiais secos (a/ms), este foi ajustado a partir da realização de ensaio de índice de consistência (ABNT, 2016b), de modo a se obter a trabalhabilidade do traço em estudo de 260 mm ± 5 mm, como ilustrado na Figura 3.
Figura 3. Ajuste da relação água/materiais secos a partir do índice de consistência.
A propriedade de índice de consistência é extremamente relevante para a obtenção do teor de água/materiais secos que atendem às condições de aplicabilidade dos revestimentos argamassados à base, além de influenciar diretamente nas propriedades do estado endurecido.
2.3 COMPORTAMENTO DAS ARGAMASSAS
As argamassas foram analisadas no estado fresco e endurecido pelos ensaios de densidade e teor de ar incorporado (ABNT, 2005a), retenção de água (ABNT, 2005b) e de resistência à compressão de corpos-de-prova cilíndricos (ABNT, 1996).
Os ensaios de retenção de água foram realizados com o uso de um funil de filtragem (funil de Büchner modificado), que preconiza ponderar a quantidade de água retirada após uma pressão de sucção de 50 mmHg por bomba de vácuo a baixa pressão durante 15 minutos (Ferrari et al., 2011). No caso específico dos ensaios realizados na pesquisa, devido a pressão de sucção fornecido pela
bomba de vácuo ser de 100 mmHg, foi adotado o tempo total de ensaio de 7,5 minutos. Para uma melhor compreensão deste comportamento, foram realizadas medidas de retenção de água nos intervalos de 1,3,5 e 7,5 minutos. A Figura 4 ilustra o ensaio realizado.
(a) (b)
Figura 4. Retenção de água das argamassas pelo funil de Büchner modificado: (a) visão geral; (b) procedimento de pesagem do funil com argamassa.
Em termos de ensaios de resistência à compressão, a pesquisa adotou as idades de 7, 14 e 28 dias de rompimento com o intuito de compreender o ganho de resistência mecânica à compressão ao longo do tempo. Para cada um dos agregados e idades, foram rompidos 3 corpos-de-prova, cujos resultados serão apresentados em termos médios.
É importante ressaltar que a ponderação do comportamento das argamassas em termos de trabalhabilidade, retenção de água e resistência à compressão são extremamente importantes, pois tais propriedades influem diretamente tanto no seu desempenho no estado fresco quanto endurecido.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Na Tabela 2 tem-se os valores da relação água/materiais secos segundo o índice de consistência.
Tabela 2. Relação de água/materiais secos.
Traço Agregado miúdo Índice de
consistência Água/ materiais secos 1:1:6 Areia natural 265,0mm 20,0% Areia reciclada 256,8mm 16,4% Pó-de-pedra 261,3mm 16,0%
É possível verificar que, para a trabalhabilidade de 260 mm ± 5 mm (ABNT, 2016b), a relação água/materiais secos para a areia reciclada e pó-de-pedra foi menor se comparada a areia natural média. Isto influencia diretamente na menor tendência a perda de água de amassamento para a base e meio ambiente, bem como em maiores valores de resistência mecânica à compressão.
A Tabela 3 apresenta os resultados de densidade e teor de ar incorporado para o traço de 1:1:6 segundo os agregados utilizados.
Tabela 3. Densidade e teor de ar incorporado
Traço Agregado miúdo Densidade Teor de ar incorporado
1:1:6
Areia natural 1,94 g/cm3 45,2%
Areia reciclada 1,95 g/cm3 46,6%
Pó-de-pedra 2,27 g/cm3 42,1%
As argamassas dosadas se caracterizam como normal por terem a densidade de massa entre 1,4 e 2,30 g/cm3. Argamassa dosada com pó-de-pedra apresentou maior valor de densidade (2,27 g/cm3) em comparação aos demais agregados devido ter como origem rocha britada. Em termos de ar incorporado, o traço com pó-de-pedra apresentou menor valor (42,1%) se comparado com os traços contendo areia natural (45,2%) e areia reciclada (46,6%). Este último provavelmente devido ao teor de material pulverulento obtido na amostragem ensaiada (13,97%), conforme resultado de caracterização da Tabela 1.
A Figura 5 apresenta os resultados de retenção de água das argamassas dosadas com areia natural, areia reciclada e pó-de-pedra ao longo do tempo. Verifica-se que o traço de argamassa 1:1:6 dosado com areia reciclada apresentou maiores valores de retenção de água em todos os tempos analisados, seguido pela argamassa dosada com areia natural média. Para o tempo final de 7,5 minutos, os três traços apresentaram valores de retenção de água superiores a 80%.
É importante ressaltar a importância da realização de uma adequada cura dos revestimentos argamassados, mesmo para argamassas dosadas com agregados que apresentam maiores valores de
retenção de água, uma vez que tal propriedade influencia diretamente no desempenho ao longo do tempo tanto em termos de resistência à compressão, como também na propriedade de resistência de aderência, dentre outros.
Figura 5. Retenção de água das argamassas ao longo do tempo.
A Figura 6 indica os valores médios obtidos na resistência à compressão das argamassas nas idades de 7, 14 e 28 dias, o qual aponta aumento nos valores de resistência ao longo do tempo, resultados de resistência maiores para as argamassas dosadas com pó-de pedra, com valor médio aos 28 dias de 5,30 MPa, seguido pela areia reciclada, com resultado médio de 4,43MPa. Para todas as idades ensaiadas, os resultados de resistência à compressão foram maiores para os traços dosados com os agregados alternativos se comparado ao traço de argamassa dosado com areia natural.
Os resultados de resistência à compressão das argamassas indicam o uso promissor de agregados alternativos para aplicações em argamassa para revestimento, considerando o ponto de vista mecânico (Figura 6). Além disso, os resultados obtidos condizem com publicações que também obtiveram comportamentos de resistência à compressão de argamassas dosadas com os agregados alternativos maiores em comparação com argamassas contendo agregado miúdo natural (Assunção et al., 2007; Marques & Campos, 2012).
4. CONCLUSÕES
A aplicabilidade de agregados alternativos, tais como areia reciclada de resíduos de construção e demolição e pó-de-pedra, tem sido apontada nos últimos anos como uma alternativa promissora para a mitigação de impactos ambientais causados pela construção civil, tanto em termos de grandes volumes de entulhos gerados e a necessidade de sua correta destinação, bem como para minimizar a extração de recursos minerais do meio ambientes.
Nesta temática, torna-se de grande relevância o conhecimento referente ao comportamento de tais agregados nos estados fresco e endurecido para o estudo do uso promissor destes agregados alternativos em atendimento aos requisitos de projeto e desempenhos esperados nas distintas aplicações.
A pesquisa realizada almejou agregar com embasamento técnico e científico para quebra de paradigmas quanto do reuso de resíduos de construção e demolição gerados constantemente em grandes volumes, o aproveitamento do póde-pedra gerado diretamente da britagem de rochas para obtenção de agregados graúdos e, assim, minimizar o uso de areia natural que é um recurso cada vez mais escasso e cuja extração também causam impactos ambientais.
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais (CEFET-MG) e à Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) pelo apoio financeiro. À Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) pelo acesso ao Periódico Capes. À Ecovia Reciclagem de Resíduos da Construção Civil Ltda pelo fornecimento de areia reciclada para a realização dos ensaios. À Lab.Con Consultoria & Serviços Ltda pelo aporte na realização dos ensaios de resistência à compressão.
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