Revista de Engenharias da Faculdade Salesiana n. 5 (2017) pp. 19-26
http://www.fsma.edu.br/RESA
Resumo— Com a alta demanda e a exigência de concretos que sejam eficientes aliados a diferentes propriedades mecânicas, o concreto permeável surge ao longo dos anos como uma grande alternativa para ser melhor utilizado. Devido à sua estrutura diferenciada, o material vem cada vez mais sendo estudado. Este estudo consiste em avaliar o desempenho deste concreto utilizando dois tipos diferentes de agregado, o basáltico e o reciclado, analisando desse modo suas propriedades físicas e mecânicas através de dois distintos traços de concreto. O ensaio de resistência à compressão obteve resultados na faixa de 8 a 19 MPa para os concretos, tendo os agregados basálticos valores superiores aos de origem reciclado. Já para o ensaio de permeabilidade, todos concretos foram enquadrados como sendo altamente porosos. O agregado reciclado obteve valores para resistência à compressão inferior ao de origem natural, mas apresenta valores superiores de permeabilidade, surgindo como uma alternativa interessante para ser mais bem estudado
Palavras-chave: — concreto permeável; agregado reciclado; resistência à compressão; permeabilidade.
Pedro S. Finocchiaro é acadêmico do curso de Engenharia Civil da Pontificía Universidade Católica do Rio Grande do Sul – Porto Alegre/RS - Brasil (e-mail: pesfinocchiaro@gmail.com).
Ricardo Girardi é mestre em construção civil, professor da Pontificía Universidade Católica do Rio Grande do Sul e pesquisador da Fundação de Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Sul – CIENTEC (e-mail: ricardo.girardi@pucrs.br ou ricardo-girardi@cientec.rs.gov.br).
I. INTRODUÇÃO
esde os primórdios, o homem busca ampliar seu conhecimento construtivo por meio de novas descobertas. Inicialmente, trabalhava-se com estruturas de madeira e alvenaria de pedras ou tijolos. O cimento, por sua vez foi utilizado pela primeira vez pelos gregos e romanos [1]. A mais antiga aplicação de misturas da cal é datada de 5600 a.C. na Sérvia, ex-Iugoslávia, mas as mais famosas só aparecem nas construções egípcias com suas pirâmides, três mil anos depois [2].
Estruturas feitas há quase dois mil anos à base de cimento resistem ate hoje [2] – que é o caso do Coliseu, na Itália, e a Pont du Gard, na França – demonstrando como o homem conseguiu aperfeiçoar seu conhecimento ao longo do tempo.
Por meio de pesquisas, confirmou-se que o concreto tinha um bom comportamento físico e mecânico, e que resistia
muito mais à compressão do que à tração. Coube então ao homem, por meio de buscas e estudos incessantes, procurar novos métodos de combater os defeitos encontrados, a fim de chegar sempre ao ideal. No caso do concreto simples, foi Lambot, em 1849, que revolucionou adicionando o aço ao concreto, criando o concreto armado, o qual resiste harmonicamente à tração e à compressão [2]. Também se podem constatar os aditivos, que já eram usados na antiguidade, que tem como finalidade modificar positivamente na mistura do concreto, reforçando ou melhorando certas características do mesmo [3]
Foi por meio dessas buscas que na França, nos anos 1945-1950, se desenvolveu o concreto permeável. O concreto asfáltico da época, ligado ao excesso de vazios, não teve êxito como primeira experiência, já que não sustentou as ligações das estruturas. Somente após duas décadas que países como a própria França, os Estados Unidos, o Japão e a Suécia, voltaram a pesquisar sobre esse tipo de material. Em decorrência ao pós-guerra e ao crescimento populacional, as drenagens existentes foram sobrecarregadas [4]. Dessa forma, o pavimento serviu de apoio para melhorar a drenagem e, consequentemente, dar segurança e conforto aos pavimentos.
Em 1987, após várias pesquisas e descobertas de suas técnicas e vantagens, o material começou a ser muito utilizado em vias, calçadas e praças. Por conhecer cada vez mais dos benefícios gerados pelos pavimentos permeáveis, países começaram a utilizar mais desses materiais. No Japão, por exemplo, devido à alta população, começou-se a utilizar o pavimento para ajudar na drenagem e escoamento na fonte. Na Suécia, devido ao clima de frio e neve, começou-se a utilizá-lo para interromper o nível do lençol freático e a redução da necessidade de redes pluviais. Na América Latina, o Chile foi o pioneiro deste material drenante [4].
Segundo Vidal (2014), o crescimento da urbanização das cidades brasileiras, acarretou em sérios problemas de infraestrutura, como os sistemas de abastecimento de água, de coleta, drenagem de águas pluviais dentre outros. A ausência de áreas permeáveis contribui significativamente para o aumento dos picos de descarga pluviais, transbordando e causando danos que, devido ao aumento populacional, só tendem a crescer, diminuindo a capacidade do solo [6].
Concreto permeável produzido com agregado reciclado
Pedro S. Finocchiaro, Ricardo Girardi
Para combater isso, a utilização dos pavimentos permeáveis, conforme Araujo et al (2000, pg 22) [7] “pode proporcionar uma redução dos volumes escoados e do tempo de resposta da bacia para condições similares”. Batezini (2013) [8] afirma que, quando corretamente projetado, o pavimento permeável influencia significativamente nas vazões de pico que ocorrem durante eventos de chuva. Logo, a utilização dos pavimentos permeáveis tende a minimizar esses problemas, já que suas camadas porosas absorvem água, funcionando, desse modo, como um reservatório para jogá-la posteriormente ao solo [8].
Em 1992, realizou-se o primeiro teste do material no Brasil, em uma rodovia de São Paulo com um trecho de 250m em pavimento drenante [9]. Desde então a construção vem sendo acompanhada, apresentando resultados satisfatórios, mas diminuindo ao longo do tempo a sua capacidade de permeabilidade [9].
Embora já muito conhecido e utilizado pelo mundo, somente em 2006 que se fez a maior obra deste material no território brasileiro, em Minas Gerais, com o Parque Tecnológico de Belo Horizonte, tendo toda sua pavimentação em concreto permeável. A obra foi feita como tentativa para diminuir os riscos de inundações e alimentar as nascentes do Parque [10]. Em São Paulo, alguns projetos de revitalização de calçadas foram elaborados com concreto permeável, com o intuito de realimentação do lençol freático.
Mesmo com as pesquisas do material só começarem a surgir nesse século, já se sabe que a utilização deste pavimento resulta num salto de qualidade evidente ao usuário. Isso porque “o pavimento permeável é um dispositivo de infiltração onde o escoamento superficial é desviado através de uma superfície permeável para dentro de um reservatório de pedras sob a superfície do terreno” [7]. Ou seja, devido ao seu elevado índice de vazios interligados, e por ser praticamente nulo seu número de agregados miúdos, o concreto permeável possui uma alta permeabilidade. E é exatamente essa característica de porosidade que o torna uma solução para a drenagem da água urbana.
Em resumo, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a utilização de agregado basáltico e reciclado para a produção de concreto permeável, analisando seus comportamentos mecânicos e sua permeabilidade por meio de ensaios. Ademais, o trabalho abrangerá um comparativo dos resultados encontrados tanto para o agregado basáltico quanto para o reciclado, utilizando para ambos o mesmo traço e distribuição granulométrica. Todos os ensaios serão realizados de acordo com a NBR 16416 (ABNT, 2015) [11].
A seção II que segue apresenta a base teórica para a consecução do estudo. A mesma é dividida primeiramente na definição geral do concreto permeável e em seguida pelos seus parâmetros, como composição granulométrica, permeabilidade do concreto, resistência à compressão e procedimento de dosagem do concreto.
II. REFERENCIALTEÓRICO
A. Definição do concreto permeável
Segundo Pereira e Barbosa (2015), o termo "concreto permeável", é usado para designar concretos com altos índices de vazios interligados entre si, permitindo a passagem de fluidos devido a sua elevada permeabilidade. Um dos métodos para obtenção de tal configuração é a de substituir o agregado miúdo por cimento, água e agregado graúdo, apresentando praticamente nenhuma quantidade de finos na mistura. O grau de permeabilidade deste concreto é capaz de anular o escoamento superficial, pois por ele passa todo o fluxo precipitado de grande parte dos eventos de precipitação [12].
O material, também chamado de poroso ou de concreto sem finos, “deve ser pouco adensável para que a pasta de cimento não escorra para o fundo” [7]. Também se ressalta que este tipo de concreto possui baixos valores de coesão, e por não ter ensaios específicos de trabalhabilidade, somente é possível avaliar visualmente se a camada de revestimento é adequada [7].
O ponto principal deste material é a grande melhoria para os impactos durante as enxurradas urbanas, que permite a infiltração ao subsolo [12].
Os pavimentos permeáveis de concreto podem ser executados com as tipologias de: peças de concreto com juntas alargadas ou com áreas vazadas, peças de concreto permeável, placas de concreto permeável e concreto permeável moldado no local [11]. Para o presente trabalho, será utilizado para análise peças de concreto permeável. A escolha deste tipo de material, alinhada a utilização de resíduos, pode ser uma alternativa para dar um destino final mais consciente aos resíduos produzidos.
Ainda há requisitos a serem cumpridos para a realização do projeto do pavimento permeável. Dentre eles, asseverar que tais pavimentos “permitam a percolação de 100% de água precipitada incidente sobre esta área e sobre as áreas de contribuições ditas em projeto”. As peças ou placas de concreto devem ser fabricadas por processos que atendam as seguintes características [11]:
a) Aspecto homogêneo, arestas regulares e ângulos retos, livres de rebarbas e defeitos;
b) Espessuras com medida nominal mínima igual ou maior ao mínimo, em múltiplos de 20 mm;
c) Tolerância dimensional para comprimento, largura e espessura de ± 3 mm em relação às dimensões das fôrmas.
B. Parâmetros do concreto
Como o homem sempre visa aperfeiçoar suas técnicas e conhecimentos, estudos mais aprofundados das propriedades do concreto estão sendo feitos graças à necessidade de obtenção de concretos mais duráveis e resistentes [5]. Logo, os agregados podem influenciar não apenas na trabalhabilidade do concreto, como também nas propriedades físicas, mecânicas e na durabilidade [5]. Igualmente, os agregados graúdos devem formar um esqueleto mineral resistente e
estável exigindo resistência à fragmentação e à abrasão, boa forma, alta percentagem de faces fraturadas e limpeza [9].
A dosagem do concreto permeável deve resultar em um material com granulometria que permita uma dimensão significativa dos poros, que desse modo facilite a circulação da água no material [13]. Nesse sentido, para permitir a percolação da água da chuva através delas e evitar a permanência d’água sobre a superfície da pista, as percentagens de vazios devem ser superiores a 20% [9]. Sugere-se esse valor de vazios para garantir simultaneamente as boas características de resistência e permeabilidade do concreto [12].
A mistura do material é composta pelos mesmos materiais do que um concreto convencional: composto de cimento, agregado graúdo e água, com a diferença de que há pouco ou nenhum agregado fino. Por outro lado, adicionando-se nele agregados miúdos, tende-se a reduzir o número de vazios, aumentando a resistência, o que pode ser desejável para determinadas situações [14] onde o material é comumente utilizado.
Este material é sensível quanto a variações no teor de água. Ou seja, muita água pode causar fuga da pasta para a face inferior, e pouca água pode dificultar a cura adequada do concreto, podendo levar ao fracasso o concreto [14]. Logo, é importante que, na hora da execução da peça, haja um controle visual.
Os agregados devem ser cuidadosamente selecionados em função de sua composição granulométrica para assegurar que o concreto tenha uma alta porosidade. Sua curva granulométrica deve ter aberturas, resultando na falta do material para preencher o espaço entre os agregados maiores. Sales (2008) [13] afirma que “os poros comunicantes e a força de contato são obtidos em função do tamanho dos grãos do agregado fino com relação ao agregado graúdo”, demonstrando a importância da escolha dos tamanhos dos agregados.
Silva et al. (2014) [15] afirma que, para o concreto permeável poder ser chamado assim, ele deve possuir um alto índice de vazios interligados, com agregados maiores de 2,4mm, que possa permitir a percolação de grande quantidade de águas pluviais. Além disso, quando bem executado, o seu grau de permeabilidade já deve ser suficiente para a passagem de todo o fluxo precipitado nos eventos de chuva, anulando o escoamento superficial.
Pela NBR 16416 (ABNT, 2015) [11], o pavimento permeável, independente do tipo de revestimento adotado, deve apresentar, quando recém-construído, coeficiente de permeabilidade maior que 10-3 m/s, devendo ser avaliado em campo após a execução do pavimento pelo método do anexo A da norma.
Já a resistência de um material é definida como a capacidade de resistir à tensão sem se romper. No concreto – convencional ou permeável – a resistência relaciona-se à tensão necessária para causar a ruptura, definida como tensão máxima que o concreto pode suportar [16]. Como dito anteriormente, onde o índice de vazios depende da quantidade de agregados miúdos postos na mistura, Batezini (2013) [8] determina que as resistências à compressão e à tração são
inversamente proporcionais ao volume de vazios existente, como mostra a Figura 1.
Figura 1 – Relação Resistência mecânica x Indice de vazios
Fonte: Adaptado de Batezini (2013).
A Figura 1, portanto, demonstra que, quanto menor o volume de vazios tem uma relação inversamente proporcional com a resistência mecânica Esse é um dilema para quem utiliza o material, já que a resistência do material está, mesmo que não exclusivamente, ligada com a permeabilidade do mesmo. Quanto maior a resistência que se procura, menos permeável será o pavimento [6].
É por isso que há uma necessidade de realizar estudos mais aprofundados para o melhor entendimento do binômio resistência/permeabilidade, já que o material deve ser resistente o suficiente e ao mesmo tempo permitir a rápida percolação das águas das intempéries [8].
Segundo Sales (2008) [13], “devido à ausência de finos, a resistência à compressão de um concreto poroso tende a ser inferior a de um concreto convencional”. O revestimento permeável, tendo em vista sua resistência mecânica e sua espessura mínima, atenderá às especificações do Quadro 1.
Quadro 1 – Resistência mecânica e espessura mínima
Tráfego de pedestres 60 Tráfego leve 80 Tráfego de pedestres 60 Tráfego leve 80 Tráfego de pedestres 60 Tráfego leve 80 Tráfego de pedestres 60 Tráfego leve 100 ABNT NBR 9781 ABNT NBR 15805 ABNT NBR 12142 ≥ 1,0 ≥ 2,0 Peça de concreto (juntas
alargadas ou áreas vazadas) Peça de concreto permeável Placa de concreto permeável Concreto permeável moldado no local ≥ 35,0 ≥ 20,0 ≥ 2,0 Método de ensaio Tipo de revestimento Tipo de
solicitação Espessura mínima (mm) Resistência mecânica característica (MPa) Fonte: NBR 16416 (ABNT, 2015)
Como este trabalho aborda uma peça de concreto permeável, deve-se ter uma resistência mecânica característica maior do que 20,0 MPa para tráfego de pedestres e trafego leve. Como espessura mínima, o tráfego leve deve apresentar no mínimo 80 mm, enquanto o trafego de pedestres deve ter espessura mínima de 60 mm. Quando entregues na obra com idade inferior a 28 dias, devem apresentar no mínimo 80% da resistência especificada no momento de sua instalação e, após os 28 dias ou mais de cura, ter resistência superior ao definido em projeto [11].
Mesmo com este paradigma do alto índice de vazios e de não poder atingir resistências elevadas, o pavimento de concreto permeável pode atingir, quando bem executadas, resistências superiores a 20,5 MPa à compressão e 3,5 MPa à flexão [17].
Por experiências passadas, normalmente utilizadas desde sua descoberta até hoje, é necessário que as curvas granulométricas, onde necessita-se de aberturas para a passagemcomo já dito por Sales (2008) dessas misturas de concreto permeável sejam abertas (que admite a passagem de água pelo seu interior), além de ter nela uma quantidade de ligante suficiente e limitada para não preencher os vazios, mas assegurando uma coesão eficiente [9]. O Quadro 2 mostra quais os valores usuais para execução, de acordo com os consumos e proporções.
Quadro 2 – Consumos e proporções do concreto poroso
Materiais Consumo/proporção
Ligante hidráulico (kg/m³) 270 a 415
Agregado graúdo (kg/m³) 1.190 a 1.700
Relação água/cimento (a/c) em massa 0,27 a 0,34 Relação cimento/agregado em massa 1:4 a 1:4,5
Relação agreg. miúdo/graúdo em massa 0 a 1:1
Fonte: Batezini (2013)
As curvas granulométricas de agregados utilizadas nas misturas são normalmente uniformes, com diâmetro único de no máximo 19 mm [8]. Já os diâmetros para composição granulométrica devem estar entre 2,4 e 9,5mm. O consumo de cimento deve estar na faixa de 180 a 360 kg/m³ e ter, dada a relação de água/cimento descrita no quadro 2, uma massa específica na ordem de 1600 a 2000 kg/m³ [15].
O aglomerante mais utilizado para construções em geral, e que será executado para o trabalho específico, é o cimento Portland. Os agregados graúdos possuem grande influência na estética final do produto, pois maiores granulometrias deixam a superfície mais áspera, com uma estética não agradável [17]. Em contrapartida essa aspereza, combinada com a sua permeabilidade, gera uma superficia anti-derrapante [9].
Os dois fatores mais importantes na produção de concreto permeável são a relação água/cimento e o procedimento de compactação, pois sua alteração afeta as características mecânicas do material. As quantidades de cada material do concreto poroso devem ser cuidadosamente controladas na hora da dosagem, a fim de obter-se uma pasta que forme uma capa espessa ao redor das partículas dos agregados [8].
A seção III a seguir é dividida em materiais e métodos. Dentre os materiais, quais agregados e cimento foram utilizados, e como métodos, um passo a passo dos cálculos utilizados para definir-se a quantidade de material até a definição da relação água/cimento, além da explicação de cada ensaio, de compressão e de permeabilidade.
III. MATERIAISEMÉTODOS
A. Materiais
No presente trabalho se utilizou agregados basálticos e reciclados, disponibilizados pelo laboratório de materiais de construção civil da PUCRS. Isto não afetou a qualidade dos
materiais usados pois a faculdade sempre disponibilizou dos melhores materiais para execuções de projetos. O agregado reciclado é oriundo de corpos de prova cilíndricos de concretos provenientes de ensaios de resistência à compressão já executados, os quais foram cominuidos num britador de mandíbula.
Após a cominação, o agregado reciclado foi separado mecanicamente por peneiras de abertura 9,5mm, 6,3mm, 4,8mm e 2,36mm. Dados os resultados das peneiras de quantidade de cada material, foi feita uma distribuição granulométrica [11] de acordo com os cálculos ditos a seguir.
Foi utilizado o cimento Portland CP V ARI, que possui uma alta resistência inicial permitindo reduzir a idade de ensaio dos elementos moldados. Além disso, este cimento é utilizado pelo seu tempo de cura reduzido e rapidez na pega [12].
Os traços mais utilizados para este tipo de concreto estão inseridos na faixa de 1:4,00 e 1:5,00 [8]. Como o objetivo do trabalho é fazer uma analise em relação aos agregados, foram definidos dois traços, com dosagem em massa, um mais rico em cimento, 1:3,00, e um mais pobre, 1:6,45. O segundo traço foi definido quando na hora da moldagem notou-se que seria necessário mais cimento para sua composição, sendo anteriormente de 1:7,00, passando para 1:6,45 após isso.
B. Métodos
Cada corpo de prova tem dimensões de 100mm x 200mm, com espessura de 80mm [18] (20 mm acima do mínimo dito em norma) obtendo um volume de 0,0016m³. Como a massa específica do agregado graúdo, tanto basáltico como o reciclado de concreto (AGRC) se encontram na faixa de 1400kg/m³, cada corpo de prova possui uma massa de 2,24kg, comprovado empiricamente. Como são três corpos de prova, cada ensaio terá uma quantidade aproximada de 7000g de brita.
Sabendo-se a massa de três corpo de prova, pode-se já calcular quanto haverá de cimento para cada 7kg de brita por equivalência. Para o primeiro traço (1:3,00), são necessários 2333,33g de cimento. Já para o segundo traço, como o cálculo foi feito antes da moldagem, segue a mesma lógica, onde são necessários 1000g de cimento. Como na hora da moldagem, através da inspeção visual, notou-se que havia pouco cimento na mistura, adicionou-se mais 100g de cimento, passando a um novo traço de 1:6,45.
O Quadro 3 específica a porcentagem de material retida em cada peneira, seguindo as recomendações de composição [15]. Foi determinada empiricamente esta distribuição pela quantidade de material no laboratório da Universidade, sendo composta por sua maioria nas peneiras de 6,3 e 4,8 mm.
Quadro 3 – Composição granulométrica do material Peneira (mm) % retida 9,5 5% 6,3 60% 4,8 30% 2,36 5% Total 100%
Para o trabalho ser executado, foi definido que seriam moldados seis corpos de prova para o agregado basáltico e outros seis para o agregado reciclado, totalizando doze corpos de prova em forma de peça para pavimentação (100x200x80) mm, como demonstra a Figura 2.
Figura 2 – Corpos de prova prismáticos
A homogeneização do material foi realizada a partir da mistura manual dos concretos, sem a utilização de uma betoneira, mas de uma vasilha de plástico e uma colher para misturar, estando os agregados secos, já que dessa maneira os mesmos ficam homogêneos mais facilmente.
Primeiramente coloca-se as quantidades indicadas de brita do Quadro 3 no recipiente, misturando-as de modo a deixá-las homogêneas. Findado esta etapa, ocorre o primeiro contato do agregado com a água, apenas para umidificar o material. Salienta-se que toda quantidade de água adicionada à mistura deve ser pesada, sendo a relação agua/cimento descoberta logo após as moldagens, com as quantidades de água já definidas. Tendo as medidas já calculadas de cimento para cada traço, adiciona-se o aglomerante aos poucos, intercalando com água e mexendo com a colher de metal, de modo a não ficar nenhum material seco nos cantos, e o deixando sempre homogêneo. Ao acabar de colocar a quantidade já determinada do cimento, chega-se ao ponto crucial do processo, pois toda adição de água deve ser controlada para não tornar a mistura uma pasta.
Deve-se, após isso, calcular a quantidade de água. Tendo esse resultado, pode-se já calcular a relação água/cimento de cada traço de agregado. Na moldagem, o material deve ser distribuído de forma a ter a mesma quantidade em três corpos de provas diferentes, compactando-as de forma homogênea e nivelando-as de modo a ficarem parelhas com as dimensões da caixa de madeira. Esse processo deve ocorrer outras três vezes, totalizando os dois traços para os dois agregados. Salienta-se que, ao contrário do usual, os ensaios foram feitos aos 14 dias após sua moldagem, devido ao uso de cimento CP V ARI, onde as características químicas e produção permitem o desenolvimento de maiores resistência iniciais, e pelo fato das indústrias de pré-fabricados/pré-moldados necessitarem de velocidade de execução (reuso de fôrmas). Logo, a Figura 3 corresponde aos agregados já moldados e separados em fileiras horizontais, à espera dos 14 dias para serem ensaiados.
Figura 3 – Agregados moldados e separados
A relação água/cimento deve estar entre 0,27 e 0,34 [8]. Essa relação só é determinada na hora da moldagem dos corpos de prova, já que não se sabe especificamente quanto de água será colocado para o concreto. O Quadro 4 apresenta a composição de cada traço, sua respectiva relação agua/cimento (a/c) e a relação da água/materiais secos da composição.
Quadro 4 – Relação agua/cimento Agregado Traço Qtde água
(g) a/c Relação água/ materiais secos (% ) 1:3,00 817 0,35 14,01 1:6,45 561 0,51 12,20 1:3,00 770 0,33 13,20 1:6,45 429 0,39 9,33 Reciclado Natural
Para o ensaio à compressão, são necessárias duas placas auxiliares, postas entre o corpo de prova, sendo elas circulares, de diâmetro de 85mm (com variação de mais ou menos 5mm) e espessura de 20mm [18]. O corpo de prova deve estar centrado, com seu eixo coincidindo com o disco da máquina, como pode mostrar a Figura 4 a seguir.
Figura 4 –Ensaio à compressão com eixo do concreto no centro
É necessário fazer o capeamento nas faces do concreto como ato de preparação para o ensaio proposto. A área do disco, sendo seu diâmetro de 85mm, é de 6361,73 mm².
O ensaio de permeabilidade [19] [20] é executado com um corpo de prova para cada traço de agregado. É necessário um cano PVC de 75mm com 40cm de altura por corpo de prova, silicone para fixar o concreto ao cano e uma mangueira de pressão d’água para o ensaio.
Deve-se fixar o cano junto ao concreto de tal forma que tenha silicone em excesso entre os materiais para não vazar água no momento do ensaio. Além disso, marca-se por dentro e por fora do cano a altura para cronometragem do ensaio, como mostra a Figura 5.
Figura 5 – Colagem do cano para execução do ensaio
O ensaio consiste em determinar o tempo que a água demora a passar pelo concreto de altura de 8cm, contando a partir de uma altura determinada de 25 cm. A vazão que passa pelo concreto é definida através da Equação 1.
Q= A.V (1) Onde:
Q (cm³/s) = vazão que passa pelo concreto
V (cm/s) = velocidade d’água que relaciona o tempo que a água demora a passar pelos 25 cm de altura.
A (cm²) = Área da seção do cano.
O coeficiente de permeabilidade, onde se determina o quanto é permeável o concreto, é definido pela Equação 2. k =(Q.Hhcorpo )/A.L (2) Onde:
K (cm/s) = coeficiente de permeabilidade Hhcorpo (cm) = altura do corpo de prova L (cm) = Altura do volume da água
IV. ANÁLISEDERESULTADOS
A. Ensaio de compressão
O ensaio de compressão foi realizado 14 dias após a moldagem do concreto. Passado o tempo determinado, foi realizado e seus resultados são mostrados no Quadro 5.
Quadro 5 – Resultados do ensaio de Resistência à compressão
CP1 CP2 1:3,00 11,9 12,5 12,5 1:6,45 8,44 8,05 8,44 1:3,00 19,9 18,2 19,9 1:6,45 9,36 8,1 9,36 Agregado Traço Resistência à compressão (MPa) Reciclado Natural Resistência utilizada (MPa)
Para a determinação da resistência à compressão, foi avaliada a resistência potencial do material, sendo admitida a resistência do exemplar com base na NBR 12655 (ABNT, 2015).
Com base nos resultados apresentados no Quadro 5 é possível verificar que os valores de resistência à compressão estão abaixo do especifico pela NBR 16416 (ABNT, 2015).
A Figura 6 representa o traço de cada agregado relacionado com sua resistência à compressão potencial.
Figura 6: Relação da resistência à compressão e traço
Conforme apresentado na Figura 6 é possível constatar que à medida que a proporção de agregado aumenta na mistura, a resistência à compressão diminui, tanto para o agregado reciclado, quanto ao de origem natural.
Também nota-se que os agregados basálticos (naturais) possuem resistências superiores quando comparados aos reciclados. Cabe salientar que o concreto, convencional ou permeável, deve apresentar no mínimo 80% da resistência especificada [11]. Ou seja, seguindo esta lógica, o agregado natural com o traço de 1:3,00 seria o único a passar pelo valor mínimo especificado em norma de 20 MPa, alcançando praticamente 25 MPa para a resistência à compressão.
Em termos de usabilidade, fica claro que o agregado reciclado deve ser melhor estudado e compreendido para obter-se resultados que atendam a especificação de resistência à compressão.
B. Ensaio de permeabilidade
Para o seguinte ensaio [11], o objetivo é o de que todos corpos de prova tenham um coeficiente de permeabilidade maior que 10-3m/s. Para isso, quanto menor o tempo de escoamento d’água, maior o seu coeficiente, consequentemente mais permeável ele será. O tempo de passagem de cada ensaio e a velocidade de escoamento são mostrados no Quadro 6.
Quadro 6 – Tempo e velocidade de percolação
T1 T2 T3 1:3,00 5,81 6,01 6,5 6,11 4,09 1:6,45 2,62 2,65 2,91 2,73 9,17 1:3,00 16,64 18,76 17,9 17,77 1,41 1:6,45 7,34 6,82 7,2 7,12 3,51 Reciclado Natural L (cm) Tempo (s) T med (s)
Agregado Traço Velocidade
(cm/s)
25
Observa-se que o agregado reciclado, apesar de não obter bons resultados de resistência à compressão, oferece em contrapartida ótimos resultados quanto ao tempo para percolar o concreto.
O quadro 6 também mostra que o agregado reciclado possui uma velocidade maior se comparado ao agregado basáltico. Isso deve-se ao já ressaltado anteriormente, onde a resistência à compressão está inversamente ligada à permeabilidade do concreto [8], em que o agregado reciclado permite uma percolação maior de água por sua estrutura.
O Quadro 7 corresponde à resolução da Equação 1 e 2, com as vazões e os coeficientes de permeabilidade de cada traço de agregado.
Quadro 7 – Vazão e coeficiente de permeabilidade 1:3,00 4,09 180,87 1,31 0,013 1:6,45 9,17 405,07 2,93 0,029 1:3,00 1,41 62,17 0,45 0,005 1:6,45 3,51 155,13 1,12 0,011 k (cm/s) k (m/s) Natural Hcorpo (cm) L (cm) 25 Área da seção (cm²) 44,18 8 Agregado Traço Reciclado Velocidade (cm/s) Vazão (cm³/s)
Através do quadro acima, constata-se que a vazão do traço de 1:6,45 apresenta resultados superiores em comparação ao outro utilizado, com um coeficiente de permeabilidade duas vezes maior quando a ele comparado. Isso é devido ao Quadro 6, onde mostra que o tempo de percolação menor resultou em vazões maiores ao tipo de agregado testado.
A Figura 7 apresenta o traço de cada agregado relacionado com seu coeficiente de permeabilidade. Na parte inferior há uma linha vermelha, que corresponde ao limite inferior para que qualquer material possa ser considerado permeável (10-3 m/s).
Figura 7: Relação do coeficiente à permeabilidade e traço
Constata-se que os resultados foram acima do satisfatório, pois demonstraram que todos os concretos apresentam altos valores de permeabilidade, sendo superiores aos 10-3 m/s [11]. Vale ainda constatar o alto valor de coeficiente à permeabilidade do agregado reciclado no traço A, que é compatível com o valor do agregado basáltico no traço B, pois possue menos vazios e mesmo assim apresenta valores semelhantes. A Figura 8 mostra a percolação d’água deste concreto no ensaio de permeabilidade.
Figura 8: Percolação d’água
V. CONSIDERAÇÕESFINAIS
Há uma influência do agregado nas propriedades físicas e mecânicas do concreto [5] que pode ser demonstrada pelos valores encontrados nos ensaios. Por causa do agregado ser proveniente da cominuição de concretos já ensaiados, já era de se esperar valores menores de resistência quando comparado a agregados basálticos.
Através dos resultados, pôde se observar que nenhum concreto obteve resultados satisfatórios quanto à sua resistência à compressão, com valores menores ao mínimo dito em norma de 20,0 MPa. Já havia sido afirmado que, quanto maior o numero de vazios do concreto [8], menor o seu valor de resistência, pois há mais espaços nas misturas, não suportando cargas elevadas e não sustentando as ligações das estruturas. Como o concreto permeável apresenta valores superiores a 20% de vazios, já era de se esperar valores baixos dos concretos permeáveis para a resistência do material.
Em comparação aos traços, o de 1:3,00 obteve resistência 48% maior do que os de 1:6,45 quando utilizado o agregado reciclado e de 112% para o natural. Comparando-se aos agregados, o basáltico obteve resultados superiores para os dois traços em comparação ao reciclado, sendo 59% maior no traço 1:3,00 e 10% no traço1:6,45.
Quanto à permeabilidade, notou-se que todos os quatro traços são altamente porosos, sendo todos superiores ao mínimo dito em norma. Justificou-se a afirmação de que, quanto maior a resistência que se procura, menos permeável será o pavimento [6]. Isso porque o agregado natural, mesmo tendo a mesma composição granulométrica, ao apresentar valores maiores de resistência do que o reciclado ofereceu valores quase três vezes menores de coeficiente de permeabilidade.
Visto que este concreto apresenta tais valores de resistência mecânica, o mesmo pode ser utilizado em obras onde o enfoque não seja apenas a resistência, mas a permeabilidade. Um estudo mais aprofundado, com a utilização de outros materiais junto ao agregado reciclado, por exemplo, surge como uma alternativa para obtenção de possíveis melhores resultados.
Como foram utilizados para a pesquisa dois traços distintos, sendo um rico e outro pobre em cimento, já era de esperar resultados diferentes. Pelos dois não serem traços muito usuais, os valores encontrados se mostraram promissores para o agregado basáltico, já que chegou próximo do mínimo para resistência à compressão e mesmo assim conseguiu ser poroso. Vale lembrar que, por não serem traços comuns, os mesmos servem de parâmetro para que, com traços mais usuais, apresente resultados melhores.
Por outro lado, o agregado reciclado, mesmo apresentando valores de resistência mecânica baixíssimos, merece ser melhor estudado, já que apresentou uma porosidade altíssima, podendo haver resultados promissores para outras aplicações. Valores maiores de resistência mecânica sem diminuir a permeabilidade podem ser encontrados com aditivos.
Logo, para trabalhos e pesquisas futuras, são sugeridos diferentes estudos, como: a avaliação mais aprofundada de um agregado reciclado com diferentes tipos de traços; utilização de aditivos; dosar concretos com diferentes composições granulométricas, afim de encontrar um denominador comum do binômio resistência/permeabilidade.
REFERÊNCIAS
[1] NEVILLE, A.M.: Propriedades do Concreto 5ª ed, Porto Alegre, Bookman, 2016.
[2] CARVALHO, J. D.N.: Sobre as origens e desenvolvimento do concreto. Revista Tecnológica, p. 19-28, v.17, 2008.
[3] FONSECA, G. C.: Adições minerais e as disposições normativas relativas à produção de concreto no Brasil: Uma abordagem epistêmica. Trabalho de Diplomação (Pós-Graduação em Engenharia Civil) – Universidade Federal de Minas Gerais, 2010.
[4] ACIOLI, L. A.: Estudo experimental de pavimentos permeáveis para o controle do escoamento superficial na fonte. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, Rio Grande do Sul, 2005.
[5] VIDAL, A.S.: Caracterização de concreto permeável produzido com agregados reciclados de construção e demolição para utilização em pavimentação permeável em ambiente urbano. Dissertação (Mestrado em Engenharia) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2014.
[6] PEREIRA, K. K.; BARBOSA, M.P.: Desenvolvimento de composição de concreto permeável com agregados oriundos de resíduos de construção civil da região de Campinas. Anais. In: V encontro de iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação, Campinas, 2015.
[7] ARAUJO, P.M; TUCCI, C.E.M; GOLDENFUM, J.A.: Avaliação da eficiência dos pavimentos permeáveis na redução do escoamento superficial. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, p. 21-29, v. 5, 2000.
[8] BATEZINI, R.: Estudo preliminar de concretos permeáveis como revestimento de pavimentos para áreas de veículos leves. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, 2013.
[9] MEURER, E.F.: Estudo de granulometria para concretos asfálticos drenantes. Dissertação (Mestrado em Engenharia). Universidade Federal de Santa Catarina, UFSC, Florianópolis, 2001.
[10] HOLTZ, F.C.: Uso de concreto permeável na drenagem urbana: análise da viabilidade técnica e do impacto ambiental. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, 2011.
[11] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16416:
Pavimentos permeáveis de concreto – Requisitos e procedimentos, Rio de Janeiro, 2015.
[12] LAMB, G.S.: Desenvolvimento e análise do desempenho de elementos de drenagem fabricados em concreto permeável. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal do Rio Grande do Sul, UFRGS, 2014.
[13] SALES, T.L.: Pavimento permeável com superfície em blocos de concreto de alta porosidade. Dissertação (Mestrado em Engenharia) – Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2008.
[14] DESAI, D.: Pervious Concrete – Effect of Material Proportions on
Porosity. Civil Engineering Portal. Disponível em:
<http://www.engineeringcivil.com/pervious-concrete-effect-of-material-proportions-on-porosity.html#more-3971>. Acesso em: 3 de novembro 2016. 2014.
[15] SILVA, R.A.F.; CALLEJAS, I.J.A.; ALBUQUERQUE, A.C.;
OLIVEIRA, A.S.: Caracterização termo física mecânica de pavimento confeccionado com concreto permeável destinado à pavimentação urbana. Anais. In: 56º Congresso Brasileiro do Concreto CBC2014, Natal, 2014.
[16] MEHTA, P.K.; MONTEIRO P.J.M.: Concreto: estrutura, propriedades e materiais. 1ª ed. São Paulo: Pini, 1994.
[17] CASTRO, L.F.A.: Estudo de traço de concreto permeável de cimento Portland. Trabalho de Diplomação (Graduação em Engenharia Civil) – Universidade de Santa Cruz do Sul, Santa Cruz do Sul, 2015.
[18] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9781:
Peças de concreto para pavimentação, Rio de Janeiro, 2013.
[19] AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. Standard
Test Method for Infiltration Rate of in Place Pervious Concrete. ASTM 1701/C, Pennsylvania, 2009
[20] AMERICAN CONCRETE INSTITUTE. ACI 522R-06: Pervious
Concrete, Michigan, 2006.
[21] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12655:
Concreto de Cimento Portland: Preparo, controle e recebimento, Rio de Janeiro, 2015.
