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Avaliação da resistência à compressão axial de concreto produzido com resíduos de pneus para aplicação em piso de concreto em Sinop-MT Evaluation of the axial strenght of concrete made with tires residues to application in concrete pave in Sinop-MT

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Academic year: 2019

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Avaliação da resistência à compressão axial de concreto produzido com resíduos de pneus

para aplicação em piso de concreto em Sinop-MT

Evaluation of the axial strenght of concrete made with tires residues to application in

concrete pave in Sinop-MT

Ana Carolina Alves Xavier Piazza Topanotti1, Maicon José Hillesheim2

Resumo: A indústria da construção civil é considerada a maior consumidora dos recursos naturais e a maior geradora de resíduos, mediante esta colocação se faz necessário o emprego de materiais alternativos que possam reduzir a extração de matéria-prima, como por exemplo, a utilização da borracha proveniente do processo de recauchutagem de pneus. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à compressão axial do concreto produzido com este resíduo. A partir de um traço de referência, a modificação do concreto ocorreu através da substituição parcial de areia por borracha, em volume, nas porcentagens de 8%, 10% e 12%. Os resultados obtidos indicaram redução da resistência à compressão para a ordem de 77,71%, 72,16% e 62,95%, respectivamente, quando comparados ao traço sem adição do material; no entanto apresentaram maiores deformações. O concreto desenvolvido não é recomendado para fins estruturais, sua indicação é para pisos destinados a tráfegos leves e com baixas solicitações, como passeios, ciclovias, e praças públicas.

Palavras-chave: concreto; material alternartivo; resíduos de pneus.

Abstract: The construction industry is considered the largest consumer of natural resources, and it is the largest generator of residues; therefore, it is required the use of alternatives materials that can reduce the extraction of raw materials such as the reuse of rubber from the tire retreading process. This article aims to evaluate the resistance to axial compression of the concrete produced by these residues. From a reference mark, a change occurred in the concrete by partial replacement of rubber by sand in percentage volume of 8%, 10% and 12%. These results indicate reduction in compressive strength in the order of 77.71%, 72.16% e 62.95%, respectively, compared to the mark without addition of material; however had higher deformations. The concrete designed is not recommended for structural purposes; nonetheless, it is indicated its application in floors for light traffic with low requests, such as walks, bike paths, and public squares.

Keywords: concrete; alternative material; tires residues. 1 Introdução

De modo geral, o avanço do desenvolvimento da ciência solicitado pela demanda de novas tecnologias provoca o aumento no consumo de objetos. O crescimento econômico do país nos últimos anos acelerou o mercado automotivo, trazendo consigo a preocupação quanto à questão ambiental, pois além da contaminação do ar devido a emissão de gases tóxicos na atmosfera, o aumento da frota nacional de veículos implica na poluição causada pelo descarte de pneus.

Em substituição das rodas de madeira e de ferro, o pneu foi introduzido no mercado para oferecer maior segurança e conforto aos usuários, no entanto seu descarte durante muito tempo foi realizado de forma inadequada.

Em vigor desde a sua publicação, a resolução nº 258 do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA, aprovada em 26 de agosto de 1999, impõe obrigações às empresas fabricantes e importadoras de pneumáticos a coletar e dar destinação final, ambientalmente adequada, aos pneus inservíveis existentes no território nacional. A resolução define pneu ou pneumático inservível como “aquele que não mais se presta ao processo de reforma que permita condição de rodagem adicional”, sendo este o resíduo carente de correta destinação.

A resolução consente que os fabricantes e importadores possam efetuar a destinação final em instalações próprias ou mediante a contratação de serviços especializados de terceiros, desde que estes atendam ao disposto na

legislação ambiental em vigor, inclusive no que se refere ao licenciamento ambiental. A partir de sua publicação fica proibida a destinação inadequada, tais como em aterros sanitários, mar, rios, lagos ou riachos, terrenos baldios ou alagadiços, e queima a céu aberto. A resolução ainda ressalta que “os distribuidores, os revendedores, os consertadores, e os consumidores finais de pneus” devem colaborar na adoção de procedimentos, visando implementar a coleta de pneus inservíveis existentes no país.

O depósito de pneus a céu aberto é um problema grave e de saúde pública em países tropicais, pois seu formato é propício ao acúmulo de água contribuindo para proliferação dos mosquitos transmissores de doenças como dengue, febre amarela e malária etc. A queima deste material libera óleo pirolítico contendo produtos tóxicos e materiais pesados, que em contato com o ser humano causa a danos à saúde. Caso o composto químico atinja corpos d’água ou lençóis freáticos a poluição hídrica chega a durar 100 anos. Lund (1993, apud TRIGO et. al., 2008) não recomenda que os pneus sejam inteiramente depositados em aterros sanitários, pois devido ao dificultoso processo de compactação, eles voltam à superfície, provocando instabilidade do solo diminuindo a vida útil dos aterros.

De acordo com Fioriti (2007) a destinação correta de resíduos de pneus pode ocorrer das seguintes maneiras: na queima, para fins de geração de energia, ou na fragmentação e separação dos constituintes, para fins de reutilização. A queima já ocorre em algumas indústrias (principalmente nas cimenteiras durante o processo de fabricação de clínquer), no entanto, este processo requer cuidados especiais quanto aos equipamentos de controle de emissão de gases.

1 Graduanda em Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop, Brasil, anacarolinatopanotti@gmail.com

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Segundo Kamimura (2002), “a utilização de resíduos de pneus, como material de construção é uma maneira de diversificar e aumentar a oferta de materiais, viabilizando eventualmente reduções de preços que geram benefícios sociais”, e estudos comprovaram que sua aplicação em concreto apresentaram melhoramentos como densidade reduzida, melhores propriedades de drenagem, além de contribuir no isolamento termoacústico.

A indústria da construção civil consome entre 14% e 50% dos recursos naturais extraídos no planeta (SJÖSTROM, 1996 apud JOHN, 2000, p.15), e de acordo com a diretoria do CBCS – Conselho Brasileiro de Construção Sustentável, estima-se que de toda a extração realizada cerca de 20% a 50% da matéria-prima são aproveitadas; e devido ao elevado índice de desperdício que esta atividade é considerada dentre todas a maior geradora de resíduos.

Material indispensável à humanidade, o concreto ocupa a segunda colocação entre os recursos mais consumidos mundialmente, superado apenas pela água, conforme foi noticiado em 2009 pelo IBRACON – Instituto Brasileiro do Concreto na Revista Concreto & Construções. Este elevado consumo se deve à algumas características peculiares do concreto, como trabalhabilidade no estado fresco, e alta durabilidade, resistência à compressão e à abrasão no estado sólido, (ABCP, 2009).

A pesquisa realizada por Fioriti (et al. 2002) afirma que os blocos de concreto para pavimentação intertravada demonstraram grande capacidade de absorção de energia (tenacidade), ou seja, a adição dos resíduos fez com que as misturas de concreto apresentassem baixo módulo de elasticidade e, portanto, maiores deformações antes da ruptura.

Esta pesquisa teve como principal objetivo avaliar a resistência à compressão axial do concreto modificado através da substituição parcial de areia por resíduos de pneus, e a partir de então, realizar uma análise da viabilidade de se aplicar este produto na fabricação de pisos de concreto destinados ao trafego leve com baixas solicitações mecânicas.

2 Fundamentação teórica

2.1 O concreto

O concreto é constituído basicamente por cimento, água, agregados (miúdo e graúdo) e, caso seja necessário pode conter, aditivos químicos; esta composição é denominada concreto simples. A mistura torna-se uma pedra artificial de elevada resistência à compressão, e tem como vantagem a possibilidade de assumir formas e volumes de acordo com as necessidades.

O método de dosagem ABCP foi criado na década de 1980 pela própria Associação Brasileira de Cimento Portland, através de uma adaptação do método ACI- American Concrete Institute para os agregados brasileiros, podendo ser aplicado em concretos moldados in loco que apresentem consistência plástica à fluida. O método ABCP fornece uma primeira aproximação da quantidade de materiais, sendo necessária a realização de ensaios experimentais.

O processo de cura do concreto é definido por Petrucci (1998) como conjunto de medidas a fim de evitar a evaporação precoce da água necessária à hidratação do cimento. Segundo Bauer (2005) a cura submersa é o método mais eficiente, pois não permite a saída de água de emassamento, sendo este o mais recomendado nas

concretagens de pisos e lajes, no entanto a execução deste processo nas obras se dá através do cobrimento da área por uma lâmina de água.

A cura do concreto é essencial para a ocorrência das reações químicas de hidratação dos compostos na pasta de cimento, tais reações influenciam no ganho de resistência mecânica, além de evitar a formação de fissuras na superfície do concreto provocadas pelos efeitos de retração.

A resistência à compressão é a propriedade mais relevante do concreto, considerada como a capacidade de resistir aos esforços sem se romper. Para Neville e Brooks (2013) tal característica está relacionada com a qualidade do material, e diretamente ligada com a estrutura da pasta de cimento.

A capacidade de resistir aos esforços de compressão é determinada por meio de ensaios padronizados de curta duração (carregamento rápido), através do rompimento de corpos-de-prova cilíndricos na idade padrão de 28 dias. O ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos de concreto é normatizado pela NBR 5739 (2007) e amparado pela NBR 5738 (2008) - Procedimento para moldagem e cura de corpos-de-prova.

A trabalhabilidade é definida por Mehta e Monteiro (2006) como a facilidade com que um concreto pode ser manipulado sem segregação nociva; para Neville e Brooks (2013) o concreto é considerado trabalhável quando pode ser adensado com facilidade. A trabalhabilidade é uma propriedade relacionada com diversos fatores como, por exemplo, as dimensões dos agregados, teor de argamassa, relação água/cimento, entre outros. Não há ensaios que determinem diretamente a trabalhabilidade, mas ela é correlatada com a consistência pelo abatimento do tronco de cone, também conhecido como Slump test.

O procedimento para a realização do ensaio de determinação da consistência pelo abatimento de tronco do cone é normatizada pela Norma Mercosul- NM 67 (1996). Este método é aplicável aos concretos plásticos e coesivos que apresentem assentamento igual ou superior a 10mm. O ensaio requer a utilização dos aparelhos metálicos normatizados: haste de compactação de seção circular com extremidades arredondadas, placa de base retangular ou quadrada plana, e tronco de cone com altura de 300mm, e diâmetro da base superior e inferior de, respectivamente, 100mm e 200mm.

O procedimento consiste no preenchimento do molde em três camadas, cada uma com cerca de um terço da altura do molde, compactando-as manualmente com 25 golpes, uniformemente distribuídos em sua seção transversal. Finalizada a concretagem, deve-se alisar topo e cuidadosamente retirar o molde metálico com movimento constante para cima, para evitar torção lateral. A medição do abatimento é aferida pela diferença métrica, com aproximação de 5mm, entre a altura do molde e a altura do eixo do corpo-de-prova.

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2.1.1 Cimento Portland

A ABCP define cimento como “um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes que endurece sob a ação da água”. O cimento Portland é obtido pela fusão de rocha calcária e argila, originando o clínquer; a adição de gesso e posteriormente de fíler, escória de alto forno ou pozolana resulta, respectivamente, no CPII-F, CPII-E, e CPII-Z, encontrados nas classes de resistência 25, 32 e 40. 2.1.2 Água

A relação entre o peso da água e do cimento num traço de concreto é denominado fator água cimento (a/c), variando entre 0,3 e 0,7. De acordo com Petrucci (1998), o volume a ser empregado na mistura deve ser necessário para envolver os grãos, adotando o fator a/c menor possível dentro dos parâmetros mínimos exigidos. Caso o fator a/c seja elevado ocorre migração de água para a superfície (exsudação), gerando vazios no concreto. É importante que o líquido utilizado seja potável, livre de impurezas. A trabalhabilidade do concreto fresco também depende da relação entre o peso de água e dos materiais sólidos, denominada relação água/sólidos.

2.1.3 Agregados

Os agregados podem ser classificados quanto à: granulometria (miúdos ou graúdos); origem, (naturais ou artificiais); e quanto à massa unitária (leves, normais ou pesados). No concreto convencional, geralmente, são utilizados: areia de rio, proveniente de meio natural, e pedra britada, derivada da fragmentação de rocha (artificial); devido à massa unitária estar entre 1500kg/m³ e 1800kg/m³ ambos são considerados normais.

A NBR 7122 (2009) define agregado miúdo os grãos que passam pela peneira com abertura de malha de 4,75mm, como areias, siltes e argilas; e determina agregado graúdo os grãos passantes pela peneira com abertura de malha 75mm e retidos na peneira com abertura de malha de 4,75mm, como seixo rolado, pedra britada, argila expandida entre outros.

2.2 O pneu

Em 1841 Charles Goodyear registrou o processo de vulcanização da borracha. Sua descoberta ocorreu acidentalmente ao deixar cair enxofre em uma amostra de borracha que estava sendo aquecida, e notou então que o material estava mais resistente e elástico. O primeiro pneu foi patenteado pelo engenheiro escocês Robert William Thomsom em 1845, e começou a ser utilizado em 1888 após a iniciativa de John Boyd Dunlop de aplicar tubos de borracha dentro de um invólucro de lona com uma banda de borracha (RODRIGUES, 2010). Desde a substituição das rodas de madeira, além de se tornar um material fundamental, o pneu passou a ser objeto de estudo, e devido às inovações feitas na época em 1955 a câmara de ar foi dispensada dando origem ao chamado pneumático.

O pneu é constituído por materiais poliméricos e aço, sendo o maior volume composto de elastômeros. Estruturalmente, o pneu é formado de banda de rodagem, cinturão, carcaça, flancos e talão, conforme ilustrado na figura 2.

Figura 2: Corte radial do pneu. Fonte: Mayer Filho, 2006 apud Andrietta, 2006.

A banda de rodagem é a região externa do pneu que entra em contato com a pista de rolamento; seu objetivo é garantir aderência do veículo ao solo, estabilidade e segurança. A tela, ou cinturão, é formada por fios de aço ou de náilon entrelaçados e sobrepostos entre a carcaça e a banda de rodagem. A carcaça possui a função de reter o ar sob pressão, suportando o peso do veículo; é constituída por lonas de poliéster, náilon, ou aço. Flancos é a região lateral do pneu que protege a carcaça; são constituídos de borracha de alta flexibilidade. O talão é um anel de borracha que acopla o pneumático ao aro, impedindo o vazamento de ar; é composto por arames unidos de alta resistência e recobertos de borracha. 2.2.1 A borracha

A borracha é obtida através da extração do látex, uma secreção vegetal da Hevea brasilienses (seringueira). Considerada um elastômero em seu estado natural não apresenta boas características quanto à utilização industrial.

Para se tornar pneu, a borracha sofre o processo de vulcanização, ocorrendo reações químicas exotérmicas entre o elastômero natural, enxofre e aditivos químicos. Este processo permite a transformação de um material termoplástico, sem propriedades mecânicas úteis, em um material firme com resistência à ruptura, maior elasticidade e dureza. Algumas propriedades da borracha, reunidas por Albuquerque (2009) são apresentadas na tabela 1.

Tabela 1. Propriedades nominais da borracha.

Módulo de elasticidade

a 100% de deformação 2 MPa a 300% de deformação 10 MPa a 500% de deformação 22 MPa Resistência à tração 28 MPa

Alongamento 590%

Resiliência a 23ºC 44% a 75ºC 55% Fonte: Adaptado de Albuquerque, 2009.

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superfície lisa, e por último, ocorre o aquecimento para garantir a aderência dos materiais com temperatura entre 110ºC e 150ºC conforme o tipo de pneu.

Figura 3: Processo de recauchutagem. Fonte: Pneu fácil, 2014.

3 Materiais e Métodos

3.1 Caracterização dos materiais

A particularidade desta pesquisa ocorre através da aplicação dos agregados utilizados em Sinop e região, uma vez que o cimento (conforme sua tipologia) é comercializado nacionalmente com mesmo controle de qualidade. O cimento empregado foi o CP II-Z-32; os materiais pozolânicos são rochas vulcânicas ou matéria orgânica fossilizadas na natureza. A adição de pozolana ao cimento confere maior impermeabilidade aos concretos e argamassas. A água de emassamento foi fornecida pelo Sistema Autônomo de Água e Esgoto de Sinop – SAAES.

O agregado miúdo utilizado foi a areia lavada, de origem quartzosa, extraída do Rio Teles Pires; os agregados graúdos empregados foram as britas 1 e 2, restritas ao intervalo granulométrico entre 4,75mm e 25mm, oriundas da extração de jazidas no município de Colíder. Os resíduos de pneus foram fornecidos pela empresa Recapadora Sinop, provenientes do processo de recauchutagem dos pneus de caminhões. O material foi juntado e disponibilizado em sacos plásticos. Além da borracha vulcanizada, a amostra continha fragmentos de aço, que posteriormente foram separados.

Inicialmente os resíduos passaram pela peneira desmancha torrões para separar a fração mais graúda; em seguida o ensaio de determinação da composição granulométrica (NM 248:2001) foi realizado com uma amostra de 200g de resíduos. Os equipamentos utilizados (agitador mecânico, balança, peneiras, escovas e demais) pertencem ao laboratório de solos e concreto da Unemat. A sequência de peneiras utilizadas foi a seguinte: nº4, 8, 10, 16, 30, 40, 50, 100 e 200. A curva granulométrica do resíduo está ilustrada na figura 4.

Figura 4: Curva granulométrica dos resíduos de pneus. Fonte: Do Carmo, 2015.

A fração utilizada no concreto foi a passante na peneira nº 4, esta escolha é justificada pela substituição do agregado miúdo pelos resíduos, ou seja apenas os grãos e lascas menores que 4,75mm. A figura 5 compara a porção do resíduo retido com a passante na peneira #4,75mm.

Figura 5: Resíduos de borracha: à esquerda no retido na peneira #4,75mm, e à direita material passante. Fonte: Acervo próprio,

2015.

A determinação da massa específica absoluta e específica aparente foram determinadas conforme a NM 52:2002, que estabelece o método de determinação da massa específica e da massa específica aparente dos agregados miúdos destinados a serem usados em concreto. Os ensaios foram realizados no laboratório da Transterra sob orientação de um laboratorista; durante a realização optou-se utilizar álcool ao invés de água, pois a densidade da borracha é muito próxima a da água. Os resultados obtidos em laboratório foram reunidos com dados analisados por Wolenski (2010), na tabela 2.

Tabela 2. Características físicas dos agregados.

Material Diâmetro máximo (mm)

Módulo de Finura

Massa específica

absoluta (g/cm³)

Massa específica

aparente (g/cm³) Areia 1,20 2,46 2,65 1,37

Brita 25 6,94 2,67 1,58 Resíduos 4,75 6,68 1,11 0,33

Fonte: Adaptado de Wolenski, 2010.

3.2 Dosagem

A dosagem do concreto determina as proporções em que serão empregados os materiais, de modo a atender as seguintes especificações: plasticidade no estado fresco, e resistência desejada no estado sólido.

O estudo de dosagem do concreto para o traço de referência (TR) (cuja resistência média à compressão aos 28 dias é 20MPa) foi calculado pelo método da ABCP seguindo as recomendações da NBR 12655 (2015), conforme a equação 1. A resistência de dosagem deve atender às condições de variabilidade durante a construção, sendo esta variabilidade medida pelo desvio-padrão (Sd).

Sd

fckj

fcmj

1

,

65

*

(Equação 1)

Onde: fcmj é a resistência média do concreto à compressão, prevista para a idade de j dias; fckj é a resistência característica do concreto à compressão, aos j dias; e Sd é o desvio-padrão da dosagem, valor fixo em função da condição de preparo do concreto, indicados na tabela 3.

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 0 1 10 100

Po

rc

en

ta

ge

m

q

ue

p

as

sa

(%

)

(5)

Tabela 3. Valores para Desvio-padrão.

Condição de preparo

do concreto Desvio-padrão (MPa)

A 4,0

B 5,5

C 7,0

Fonte: ABNT, 2015.

A NBR 12655 (2015) define que a condição B pode ser aplicada às classes C10 a C20, onde o cimento é medido em massa, a água de emassamento em volume mediante dispositivo dosador e os agregados em massa combinada com volume. Para a realização deste estudo foi adotado Sd=5,5MPa.

A relação a/c foi previamente definida através da curva de Abrams; partindo da resistência à compressão desejada de fck28=20,0MPa, e condição de preparo do concreto “B”, obteve-se por meio da Equação 1 fcm28= 29,0MPa; a curva de Abrams forneceu a/c= 0,53. Durante o preparo do concreto foi realizada uma adição de água à mistura, corrigindo a relação a/c para 0,64.

A determinação do consumo dos materiais foi feita de acordo com as prescrições do método; determinou-se inicialmente o consumo de água (Ca=240l/m³), em seguida o consumo de cimento (Cc=370kg/m³), e por último os agregados, o consumo destes foram calculados em função do módulo de finura, diâmetro máximo e das massas específicas e unitárias. As características do traço de referência obtido, designado pela sigla TR, encontram-se na tabela 4.

Tabela 4. Características do traço de referência

Características do concreto sem adição de resíduos fck28 (MPa) 20,00 fcm28 (MPa) 21,88 Fator água/cimento 0,64 Consume de cimento (kg/m³) 377

Teor de argamassa (%) 73,00 Fonte: Acervo próprio, 2015.

Baseado em outras pesquisas realizadas acerca deste tema, definiu-se a substituição volumétrica de areia por resíduos de pneus nos teores de 8%, 10% e 12%. Os traços em volume e em massa são apresentados nas tabelas 5 e 6, respectivamente.

Tabela 5. Traços em volume (m³).

Traço Cimento Areia Brita 1 Brita 2 Resíduos de pneu a/c

TR 1 1,729 1,24 1,24 - 0,88 T8% 1 1,591 1,24 1,24 0,138 0,88 T10% 1 1,556 1,24 1,24 0,173 0,88 T12% 1 1,521 1,24 1,24 0,208 0,88

Fonte: Acervo próprio, 2015.

Tabela 6. Traços em massa (kg).

Traço Cimento Areia Brita 1 Brita 2 Resíduos de pneu a/c

TR 1 1,85 1,46 1,46 - 0,64 T8% 1 1,72 1,46 1,46 0,0322 0,64 T10% 1 1,68 1,46 1,46 0,0403 0,64 T12% 1 1,64 1,46 1,46 0,0481 0,64

Fonte: Acervo próprio, 2015.

A substituição em volume de areia pelo resíduo de pneus é justificada pela elevada diferença entre suas massas específicas unitárias, a massa da areia é cerca de quatro vezes maior que o resíduo. Caso a substituição ocorresse na massa o teor de argamassa seria alterado significativamente.

O concreto produzido, nas dependências da Unemat, foi misturado em betoneira. Para cada traço foram moldados dez corpos de prova cilíndricos de dimensões 100x200mm (diâmetro x altura), dos quais cinco foram rompidos aos 7 dias de idade, e os outros cinco aos 28. O adensamento dos corpos ocorreu manualmente com 12 golpes distribuídos uniformemente em sua seção transversal, em cada uma das duas camadas, conforme NBR 5738 (2008). O desmolde aconteceu 24 horas após a moldagem, sendo eles identificados de imediato com as siglas T8%, T10% e T12%, seguidos de suas respectivas datas de rompimento, conforme demonstrado na figura 6. Apesar da resistência à compressão ser conferida aos 28 dias, a trabalhabilidade foi verificada ainda em seu estado plástico por meio do ensaio de abatimento de tronco de cone.

Figura 6: Identificação dos corpos de prova: A) T8%; B) T10%; C) 12%. Fonte: Acervo próprio, 2015.

3.3 Cura

A cura submersa das amostras foi realizada com o acréscimo de cal hidratada, criando uma solução rica em íons de cálcio que favoreceu a hidratação do cimento. A figura 7 ilustra a câmara úmida contendo os corpos-de-prova.

Figura 7: Cura submersa dos corpos de prova. Fonte: Acevo próprio, 2015.

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Figura 8: Prensa hidráulica manual digital. Fonte: Acervo próprio, 2015.

4 Análises dos Resultados

Neville e Brooks (2013) classificam o adensamento, de acordo com a figura 9, em três tipos: abatimento verdadeiro, quando ele adensa em até 125mm mantendo a forma de cone; cisalhado, quando uma das metades desliza num plano inclinado; e desmoronado, caso o abatimento seja da ordem de 150 a 250mm.

Figura 9: Tipos de adensamento: verdadeiro, cisalhado e desmoronado. Fonte: Neville e Brooks, 2013.

Em todos os traços ensaiados o adensamento do tronco de cone foi considerado desmoronado, os valores estão reunidos na tabela 7; o traço T12%, mostrado na figura 10, apresentou o menor abatimento entre eles, devido ao seu elevado teor de resíduos. Os concretos que possuem abatimento elevado são considerados por Neville e Brooks (2013) misturas fluidas.

Tabela 7. Valores de abatimento de tronco de cone.

Traço Abatimento (mm)

TR 240

T8% 220

T10% 200

T12% 190

Fonte: Acervo próprio, 2015.

Figura 10: Abatimento de cone referente ao traço T12%. Fonte: Acervo próprio, 2015.

Os valores da resistência média à compressão obtidos, a partir do rompimento dos corpos-de-prova aos 7 e 28 dias, estão apresentados na tabela 8.

Tabela 8. Resistência média à compressão axial. Traços aos 7 dias aos 28 dias

TR 14,55 21,88

T8% 11,29 17,01

T10% 11,09 15,75

T12% 10,62 14,87

Fonte: Acervo próprio, 2015.

Na figura 11 foi realizada uma análise por regressão linear (pelo método dos mínimos quadrados) dos dados ensaiados aos 28 dias, ela apresenta as quatro linhas de tendência (lineares) com suas fórmulas e coeficientes de determinação (R²). Este coeficiente é interpretado como a proporção de variação total da variável dependente “Resistência do concreto modificado” que é explicada pela variação da variável independente “Resistência do concreto puro”, ou seja, o caso T8% é interpretado como: 77,99% da variação da resistência do concreto modificado é explicada pela variação do concreto puro.

Figura 11: Análise por regressão linear das resistências obtidas aos 28 dias. Fonte: Acervo próprio, 2015.

Através da análise feita, obteve-se a relação entre a resistência do concreto modificado (RM) e a resistência do

concreto puro (RP), que indica o quão menor é a

resistência média dos concretos modificados comparados ao concreto puro. A tabela 9 contém o resumo da análise: a relação entre as resistências, o coeficiente de determinação e a situação, se é significativo ou não.

Tabela 9. Teste de significância.

Traços ⁄ R² Regressão Análise de

TR 1 1 -

T8% 0,7771 0,7799 * T10% 0,7216 0,4398 * T12% 0,6795 0,8558 * (*) Significativo ao nível de 5% de probabilidade.

Fonte: Acervo próprio, 2015.

A ruptura dos corpos-de-prova ocorreu na argamassa como esperado, pois nos concretos com agregados tradicionais o valor do módulo de deformação da brita é maior que o da argamassa, portanto, a ruptura do concreto ocorreu pelo colapso da argamassa e a separação entre as fases, resultando em uma linha de fratura ao redor do agregado (considerado a fase mais resistente do concreto) e argamassa foi tida como fator limitante do valor da resistência à compressão do

y = 0,7771x R² = 0,7799

y = 0,7216x R² = 0,4398

y = 0,6795x R² = 0,8558 y = x R² = 1

10 12 14 16 18 20 22 24

10,00 15,00 20,00 25,00

T8%:

T10%:

T12%:

TR:

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concreto (MEHTA e MONTEIRO, 2006). O corpo-de-prova rompido é apresentado na figura 12, nela pode-se observar os grânulos de resíduos.

Figura 12: Resíduos de pneus no corpo-de-prova rompido. Fonte: Acervo próprio, 2015.

A NBR 5739 (2007) classifica em seu anexo A os tipos de ruptura, a figura 13 representa o esquema da ruptura tipo F (fraturas no topo e na base) comparando com o corpo-de-prova.

Figura 13: Fraturas no topo e/ou na base (Tipos de ruptura de Corpo-de-prova). Fonte: Adaptado de ABNT, 2007. Acidentalmente, em uma das dosagens, durante o processo de fabricação do concreto, descartou-se uma porção do volume de água necessário e calculado para o traço T12%. Este déficit de água só foi notado após a moldagem dos corpos-de-prova. A primeiro instante esta dosagem seria desconsiderada, por não apresentar a mesma relação a/c, no entanto deu-se continuidade ao ensaio de compressão.

Apesar de desconhecida a relação água cimento, os resultados obtidos por esta dosagem equivocada, designada pela sigla TR12%*, mostraram-se satisfatórios comparados aos demais traços, pois atingiram aproximadamente 90% da resistência do concreto sem adição de resíduos. Os dez corpos-de-prova foram rompidos aos 28 dias, e o valor da resistência média obtida consta na tabela 10.

Tabela 10. Resistência média à compressão

Traço Aos 28 dias (MPa)

TR12%* 20,22

Fonte: Acervo próprio, 2015.

4.1 Análise de viabilidade

Através da planilha de custo de composições – sintético da SINAPI – Sistema Nacional de Pesquisas de Custos e Índices da Construção Civil, referente ao mês de maio/2015, e localidade Cuiabá-MT, foi realizado o orçamento do concreto modificado desenvolvido na pesquisa.

A partir das composições: 73972/1 (Concreto fck=25MPa, virado em betoneira, sem lançamento) e 73972/2 (Concreto fck=20MPa, virado em betoneira, sem lançamento), foi realizada a redução do volume de areia em cada traço, e portando o custo final foi reduzido proporcionalmente conforme a substituição. A inserção do concreto de fck=25MPa justifica-se pela linha de tendência do traço T8% (y = 0,7771x), onde caso fosse necessário concreto da ordem de 20MPa, a equação propõe que a substituição seja realizada no concreto cuja resistência seja de 25MPa.

O valor do insumo 370 (Areia média) segundo a SINAPI é de R$60,00/m³, e os custos finais estão reunidos na tabela 11. Foi atribuído valor nulo para o resíduo, pois foi cedido sem custo algum por uma reformadora de pneus.

Tabela 11. Relação entre o custo/m³ e os traços.

Traços Concreto fck=20 MPa Concreto fck=25 MPa TR R$ 325,45 R$ 337,71 T8% R$ 321,18 R$ 333,55 T10% R$ 320,11 R$ 332,51 T12% R$ 319,04 R$ 331,47

Fonte: Acervo pessoal, 2015.

Conforme observado, a substituição parcial de areia por resíduos de pneu não agrega custo adicional, desde que o material seja fornecido gratuitamente.

Considerando os deveres impostos pela resolução nº 258 do CONAMA, caso os responsáveis a dar destinação ambientalmente correta contratarem os serviços especializados em reciclagem, a fim de se obter os resíduos de pneus enquadrados na faixa granulométrica de agregado miúdo (<4,75mm), e posteriormente disponibilizarem o material à sociedade, a produção do concreto modificado será considerada viável.

5 Conclusões

Conforme esperado, a inclusão de resíduos de pneus ao concreto conferiu aos compósitos reduções da resistência à compressão. Esta diminuição está relacionada com as propriedades mecânicas da borracha, e variam de acordo com seu formato, granulometria, e o teor incorporado à mistura. De modo geral, a maior dificuldade entre a combinação de concreto e borracha é devido a baixa aderência entre os materiais.

Para Segre (1999, apud ALBUQUERQUE, 2009) a baixa aderência entre a borracha e a matriz cimentícia é explicada pelo fato do pneu ser um material de baixa hidrofilia, e, portanto, não é capaz de criar ligações com a pasta de cimento fresca, o que resulta em uma interface do resíduo sem aderência à matriz. Deste modo, as partículas atuam como vazios no concreto, o que justifica a diminuição da resistência à compressão.

A resistência à compressão também está associada ao baixo módulo de elasticidade apresentado pela borracha, ou seja, o fato de haver maior concentração de tensões em volta dos vazios contribui para reduzir esta importante propriedade. (POPOVICS, 1987 apud ALBUQUERQUE, 2009).

(8)

Tolerada por Fioriti et al. (2007), a resistência mecânica de 15MPa, em termos de solicitações baixas, é suficiente para suportar a sobrecarga que será exercida em calçadas e praças, por exemplo, de modo que os parâmetros de resistência obtidos pelos traços T8% e T10% se mostram compatíveis para tais aplicações em pavimentos destinados ao tráfego leve de pedestres e ciclistas.

A maior deformação observada nos corpos-de-prova rompidos pode ser explicada pelo modo de inserção do resíduo na matriz cimentícia: através da substituição (parcial) da areia. Os agregados, tanto a areia como a brita, são responsáveis por restringir a deformação, mas a partir da adição de borracha, devido ao baixo módulo de elasticidade, esta restrição imposta pelo agregado é reduzida, tonando a ruptura do concreto, anteriormente frágil, em levemente dúctil.

O conceito de tenacidade é relacionado diretamente com a capacidade de absorção de energia até o momento de ruptura. A adição de resíduos de pneu “pode diminuir a fragilidade do concreto, aumentando sua energia plástica, ou seja, elevando sua capacidade de absorver a energia de ruptura através de uma maior deformação” (ALBUQUERQUE, 2009). Apesar desta propriedade não ter sido avaliada nesta pesquisa, mas partindo das observações feitas por Albuquerque (2009), caso este concreto modificado seja aplicado em calçamentos ele apresentará maiores deformações antes de sua ruptura, e pode possuir menores níveis de fissuração.

A perda de trabalhabilidade para o traço T12% avaliada, pelo slump test, é atribuída ao aumento da fração de agregado de densidade muito baixa, ou seja, para concretos com elevados teores de resíduos, haverá diminuição de trabalhabilidade e, consequentemente, maiores dificuldades de concretagem. No entanto, a redução da trabalhabilidade pode ser compensada utilizando aditivos plastificantes.

Como se sabe, a dosagem de um concreto é em função de inúmeras variáveis, desde o tipo de cimento, dimensão e natureza dos agregados, e principalmente em função do fator água/cimento. A partir do traço equivocado TR12%*, que continha menor relação água/cimento, surge mais um parâmetro para ser avaliado, pois conforme observado o concreto produzido apresentou apenas 10% de redução na resistência à compressão comparando ao TR (sem adição de resíduos), ou seja, a diminuição da relação a/c se mostrou benéfica em comparação aos outros traços onde não foram alterados os volumes de água.

Apesar do concreto desenvolvido apresentar redução na resistência à compressão, esta diminuição é compensada pelo aumento de sua capacidade de deformação, de modo que energia necessária para leva-lo à ruptura tornou-se maior, se comparado ao concreto convencional; e este decréscimo na resistência à compressão ainda pode ser minimizado conforme a relação água/cimento. Mediante as colocações, a utilização de resíduos no concreto se mostra como uma boa alternativa na redução do impacto ambiental causada pela extração de recursos naturais (como rocha calcária, granito, gnaisse, areia, entre outros), devido à grande demanda desses insumos na indústria da construção civil. Deste modo, o pneu pode deixar de ser um problema ambiental e de saúde pública para se tornar uma fonte alternativa e sustentável (FIORITI, 2007).

Agradecimentos

Agradeço a Deus acima de todas as coisas.

Agradeço imensamente aos meus pais, Walmor Piazza Topanotti e Valdenice Alves Xavier Topanotti, que mesmo apesar das dificuldades puderam me proporcionar os estudos; eles que são meu exemplo de humildade, sempre me aconselharam e apoiaram minhas escolhas, a eles serei eternamente grata. Aos meus irmãos Walmor Piazza Topanotti Filho e Claudenice Piazza Topanotti. Ao orientador professor Msc. Maicon José Hillesheim por ter compartilhado seu conhecimento, e ter dado suporte e contribuição para a realização desta pesquisa. Ao professor Dr. Flavio Alessandro Crispim pelas sugestões dadas, as quais enriqueceu a pesquisa.

Agradeço à Transterra por disponibilizar seu laboratório de solos; ao laboratorista Evandro por ter me auxiliado na realização dos ensaios; e ao professor Thiago Pinto, por mediar meu contato com a Transterra.

Agradeço à Recapadora de Pneus Sinop, que gentilmente forneceu os resíduos de pneus provenientes do processo de recauchutagem.

Aos amigos Amanda Cubar, André Luiz Fritsch, Cristiane Andressa Suski, Frederico Batista Fávaro, Luzimeire Tatiane Gomes do Carmo, Priscila Maria Gonçalves Guilherme, Raiza Guimarães, Raul Tadeu Lobato Ferreira e Thiago Lima, não só pela ajuda de alguma forma na realização da pesquisa, mas também por estarem presentes ao longo da graduação.

Às primas Natália Topanotti e Renata Topanotti por todo companheirismo.

A todos, muito obrigado.

Referências

ABCP. Uma breve história do cimento Portland. Disponível em: <http://www.abcp.org.br/conteudo/basico- sobre-cimento/historia/uma-breve-historia-do-cimento-portland#.VAoclvmwK3s> . Acesso em 5 de setembro de 2014.

ALBUQUERQUE, A. C. de. Estudo das propriedades de concreto massa com adição de partículas de borracha de pneu. Porto Alegre. 257p. Tese (Doutorado). Universidade do Rio Grande do Sul. 2009.

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. NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro. 2007. 9p.

. NBR 7122: Agregados para concreto Especificação. Rio de Janeiro. 2009. 9p.

. NBR 12655: Concreto de cimento Portland – Preparo, controle, recebimento e aceitação. Rio de Janeiro. 2015. 23p.

. NBR NM 67: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro. 1998. 8p.

(9)

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COMITÉ MERCOSUR DE NORMALIZACION. NM 67: Concreto Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. 1996. 7p.

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SISTEMA NACIONAL DE PESQUISA DE CUSTOS E ÍNDICES DA CONSTRUÇÃO CIVIL - SINAPI. PCI.817-01 Custo de composições – sintético. MT_052015.

Imagem

Figura 1: Medida do abatimento. Fonte: CMN, 1998.
Figura 2: Corte radial do pneu. Fonte: Mayer Filho, 2006 apud  Andrietta, 2006.
Figura 5: Resíduos de borracha: à esquerda no retido na peneira
Tabela 3. Valores para Desvio-padrão.  Condição de preparo  do concreto  Desvio-padrão (MPa)  A  4,0  B  5,5  C  7,0  Fonte: ABNT, 2015
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