UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
JEFERSON DIAS DOS ANJOS
AVALIAÇÃO DO USO DE EPS EM CONCRETO LEVE
Sinop/MT
2019/2
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO – UNEMAT
JEFERSON DIAS DOS ANJOS
AVALIAÇÃO DO USO DE EPS EM CONCRETO LEVE
Projeto de Pesquisa apresentado à Banca Examinadora do Curso de Engenharia Civil – UNEMAT, Campus Universitário de Sinop-MT, como pré-requisito para obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil.
Prof. Orientador: Me. Arnaldo Taveira Chioveto.
Sinop/MT
2019/2
I
LISTA DE TABELAS
II
LISTA DE EQUAÇÕES
III
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Resistencia a compressão do EPS ... 13 Figura 2 – Pérolas de EPS ... 14 Figura 3 – Bloco de vedação em concreto com EPS ... 15
IV
LISTA DE ABREVIATURAS
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas EPS – Poliestireno expandido
ABRAPEX – Associação brasileira do poliestireno expandido CPs – Corpos de Prova
NBR – Norma Brasileira NM – Norma Mercosul
V
DADOS DE IDENTIFICAÇÃO
1. Título: Avaliação do uso de EPS em concreto leve 2. Tema: Engenharia civil.
3. Delimitação do Tema: Materiais e componentes de construção. 4. Proponente(s): Jeferson Dias dos Anjos
5. Orientador(a): Arnaldo Taveira Chioveto.
7. Estabelecimento de Ensino: Universidade do Estado de Mato Grosso. 8. Público Alvo: Profissionais e acadêmicos relacionados a construção civil. 9. Localização: Avenida Francisco de Aquino Correa, s/n, Aquarela das Artes, Sinop-MT.
VI
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS ... I LISTA DE EQUAÇÕES ... II LISTA DE FIGURAS ... III LISTA DE ABREVIATURAS ... IV DADOS DE IDENTIFICAÇÃO ... V 1 INTRODUÇÃO ... 7 2 PROBLEMATIZAÇÃO ... 8 3 JUSTIFICATIVA... 9 4 OBJETIVOS ... 10 4.1 OBJETIVO GERAL ... 10 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ... 11 5.1 CONCRETO ... 11
5.2 POLIESTIRENO EXPANDIDO – EPS ... 11
5.3 CONCRETO LEVE COM EPS ... 13
6 METODOLOGIA ... 16
7 CRONOGRAMA ... 18
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1 INTRODUÇÃO
O mercado da construção civil está em constante transformação e ao longo dos anos existe uma tendência ao surgimento de novos materiais e técnicas que busquem trazer algum benefício para os processos construtivos, surgiu daí a aplicação de poliestireno expandido – EPS em concretos leves capazes de atingir densidades muito abaixo do concreto convencional.
O seu uso teve popularização principalmente pela possibilidade de redução do peso próprio das estruturas, já que segundo Ozório (2012) concretos leves são aqueles que são fabricados com uso de agregados leves ou métodos de incorporação de ar e que tem por limite máximo de massa específica os 2000 kg/m³, podendo atingir valores muito menores. Resultados esses muito abaixo dos atribuídos a concretos convencionais que estão na casa dos 2400 kg/m³.
Os benefícios não se limitam a redução de peso próprio, o material traz também boas características para a absorção acústica (NEVILLE, 2015). Porém é de conhecimento geral que em contrapartida aos benefícios da utilização da técnica, ocorre uma perda de resistência característica se comparado a do concreto convencional, no entanto as informações sobre os aspectos considerados acima são escassas e se faz necessária uma análise mais profunda de como a aplicação do material citado afeta tais variáveis.
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2 PROBLEMATIZAÇÃO
O concreto é um material versátil que admite uma ampla gama de agregados em sua mistura, o tipo de agregado a ser utilizado é focado em objetivos específicos para que se atinja diferentes características de acordo com o cenário de sua aplicação. O concreto leve com EPS é por sua vez muito utilizado para a redução do peso de estruturas e para conforto acústico, sendo considerado na maioria das vezes com resistência insuficiente para utilização estrutural.
No entanto o que se observa é que pouco se sabe sobre como a variação do teor de EPS nas misturas influência o desempenho físico. É de conhecimento geral que essa importância existe tanto em relação a características mecânicas quanto a desempenho em conforto, porém sem quantificar a intensidade dessa interferência.
Com base no cenário apresentado, considerando que a aplicação do material em estudo vem se tornando cada vez mais comum no cenário da construção civil, qual seria a real transformação que ocorre nas características finais do produto citado de acordo com a variação do teor de EPS no mesmo?
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3 JUSTIFICATIVA
O concreto leve produzido com EPS tende a ser utilizado em estruturas com baixa solicitação de esforços, como meio de redução de carga e isolamento térmico e acústico (ABRAPEX, 2006).
A demanda de novas técnicas e novas aplicações de materiais na construção civil cresce em larga escala, sendo necessário pensar além das características tradicionais. O mercado vem se tornando cada vez mais exigente com relação aos meios de produção que visem características de conforto sem deixar de lado os requisitos mínimos de desempenho mecânico.
A aplicação de uma técnica em construção requer controle das questões que norteiam benefícios e malefícios de sua aplicação, neste sentido a pesquisa a ser executada servirá como uma forma de acrescer informações a um processo, para que sua aplicação envolva um maior controle dos procedimentos, viabilizando assim resultados futuros melhores e mais precisos.
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4 OBJETIVOS
4.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar o desempenho mecânico e acústico do concreto leve moldado com EPS.
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Elaborar traço de concreto leve com EPS agregado.
Avaliar o desempenho do concreto leve quanto a sua resistência a compressão para diferentes teores de EPS.
Verificar os níveis de isolamento acústico de acordo com o aumento da presença de EPS no traço.
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5 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
5.1 CONCRETO
O concreto é um composto utilizado na construção civil resultado da mistura de aglomerante, agregados e água. Passada a realização da mistura o concreto deve possuir plasticidade suficiente para os processos empregados na construção, como o lançamento e adensamento nas formas, além de ter a característica de ganho de resistência em relação ao tempo, em função das reações advindas do cimento (aglomerante) com a água. Podem ser empregados também outros tipos de aditivos que visem alterar propriedades do material ou processos das reações (SOARES, 2014).
Suas primeiras utilizações remontam aos gregos e romanos que fizeram uso da primeira mistura semelhante ao que hoje conhecemos como concreto, através de um composto de calcário calcinado, fragmentos de rocha e areia (NEVILLE, 2016).
Segundo Ozorio (2016) o concreto é o material não natural mais utilizado em todo o mundo, principalmente por ser muito versátil e útil para o campo em que é utilizado, além de ser um produto que apresenta em 85% de sua composição materiais de custo reduzido.
De acordo com Neville (2016) o composto citado é também um material que permite ser transformado por meio do uso de diversos componentes diferentes em sua produção, o que gerou o surgimento de diversos traços e técnicas ao longo dos anos cada uma adaptada as necessidades daquele período.
5.2 POLIESTIRENO EXPANDIDO – EPS
O material hoje denominado EPS foi criado em 1949 pelos químicos Fritz Stastny e Karl Buchholz em um laboratório alemão, o produto é popularmente conhecido no Brasil pela marca registrada Isopor ®, nome comercial atribuído a uma linha de produtos vendidos no país (ABRAPEX, 2006).
O processo de fabricação do EPS passa por etapas principais, de acordo com Soares (2014) são elas:
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Pré-expansão: nessa etapa o poliestireno é aquecido por meio de contato com vapor de água, processo esse que provoca a expansão do material fazendo com que o mesmo atinja diâmetros até 50 vezes maiores, resultando em um material granular de poliestireno.
Armazenamento intermediário: Procedimento em que ocorre o resfriamento do material e que acaba gerando vazios posteriormente preenchidos por ar e estabilizando o material.
O Material pode ser levado para outras etapas se assim for necessário, para a criação de outras formas de aplicação do EPS, porém até essa etapa temos as pérolas já acabadas. Nessa próxima etapa ocorreria um processo de colocação em formas para que fosse possível criar outros formatos comerciais.
O agente expansor empregado no poliestireno é um hidrocarboneto chamado pentano que por sua vez é deteriorado facilmente por reação fotoquímica com raios solares, evitando assim a poluição do meio ambiente. Dentro dos processos relacionados a produção há ainda o emprego de outros aditivos para que o produto final tenha melhora de algumas características, um caso a destacar seria os retardadores de chama (SOARES, 2014).
Por fim o EPS é também um material sem odor característico e que não tem potencial de contaminação da natureza por nenhum meio, além de ser completamente reciclável e de não perder nenhuma das suas características no processo, permitindo o reuso do mesmo com qualidade.
Esse produto final exibe uma série de características positivas que podem ser uteis a diversos setores, dentre elas estão o baixo peso, baixa condutividade térmica e acústica, versatilidade, facilidade de manuseio, resistência ao envelhecimento, baixa absorção de água e apesar de sua leveza apresenta valores razoáveis de resistência a compressão, conforme a figura 1 (ABRAPEX,2013).
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Figura 1 – Resistencia a compressão do EPS Fonte: ABRAPEX(2013)
Ainda segundo a Abrapex – Associação Brasileira do Poliestireno Expandido a produção brasileira de EPS atingiu 55 mil toneladas em 2012, o fato de existir uma fabricação interna, aliado ao baixo custo de produção torna possível que o valor final de mercado seja outro atrativo da utilização desse produto.
Por todos os fatores citados o EPS é um material muito utilizado em diversos mercados incluindo o da construção civil, dentro do qual tem também aplicações variadas.
5.3 CONCRETO LEVE COM EPS
O concreto leve utilizando EPS como agregado pode ser moldado com utilização do produto em duas formas de apresentação, em formato esférico no qual recebem a denominação de pérolas (Figura 2) e em grãos menores moídos, sendo o segundo caso mais comum em processos de reciclagem.
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Figura 2 – Pérolas de EPS Fonte: Acervo Pessoal (2019)
Concretos leves são por definição concretos que apresentem menos de 2000 kg/m³ de massa especifica, podendo atingir valores significativamente menores, conforme tabela abaixo:
Tabela 1 – Massas específicas médias dos tipos de concreto
Concreto Massa Específica
(kg/m³) Convencional ou Auto
adensável 2000-2800
Com auto teor de ar
incorporado 1900-2000
Com agregado leve 1500-1800
Celular 1500-1600
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Sua utilização está associada a diferentes tipos de obras, sendo escolhido para cada uma delas por uma característica. Segundo a Abrapex um bom exemplo de utilização em função de sua versatilidade, baixo custo e baixa absorção de água, seria em obras ao ar livre como bancos, quadras esportivas, elementos de fachada e calçadas. Outra característica a ser explorada é seu baixo peso especifico que por sua vez possibilita a utilização do material em situações que visem uma diminuição do peso especifico dos elementos, gerando menor carga para as estruturas, nesse cenário a sua utilização mais comum é na regularização de lajes, mas podem ser encontrados também blocos de concreto leve e até paredes do material.
Em outras situações a aplicação da técnica está associada à sua capacidade de isolamento térmico e acústico, sendo também por isso utilizado em paredes e outros elementos de vedação de ambientes (figura 3), trazendo um maior conforto para o usuário da edificação.
Figura 3 – Bloco de vedação em concreto com EPS Fonte: CIMENTO ITAMBÉ (2015).
O concreto leve vem buscando seu espaço no mercado e tem encontrado sua maior aceitação em industrias de pré-moldados, apesar de já ser bastante utilizado também na regularização de lajes (CATOIA, 2012).
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6 METODOLOGIA
Para o presente estudo será utilizado o EPS em pérolas, que tem sua obtenção através de um processo de expansão de pérolas pré-expandidas de poliestireno e podem ser aplicadas nessa forma final, como descrito pela Norma Brasileira – NBR 11752 da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT.
O material utilizado será obtido de um fornecedor comercial. É importante salientar que o produto tem por característica uma variação do diâmetro entre as esferas e apresenta uma superfície esférica lisa.
Será realizado um procedimento de análise de resistência a compressão, em corpos de prova – CPs de 10x20 cm utilizando os parâmetros de moldagem e cura descritos na NBR 5738 (ABNT, 2015) e a amostragem será realizada tomando cuidados para se obter um maior controle do procedimento, para tal serão adotados os métodos apresentados na NBR Norma Mercosul- NM 33 (ABNT, 1998).
Neste estudo serão realizados testes com cinco diferentes traços de concreto leve com EPS, provenientes de diferentes proporções da mistura: cimento Portland, areia, pérolas de EPS e água. Para cada traço serão produzidos 10 corpos de prova sendo rompidos em duas idades, aos 7 e 28 dias.
O processo de moldagem dos corpos de prova seguirá o padrão de utilização de formas limpas e preenchimento em local livre de vibrações, posteriormente os CPs devem ser mantidos em local protegido das intempéries por 24 horas e então serem desenformados para seguir ao processo de cura. É importante citar também que todas as amostras serão pesadas para averiguar a densidade atingida pelo traço, já que está é uma característica importante desse tipo de material.
Após o período determinado, as amostras serão submetidas a ensaios de resistência à compressão em prensa hidráulica devidamente calibrada e seguindo o padrão de carga continua de 0,45±0,15 Mpa/s, como descrito na NBR 5739 (ABNT, 2018).
Ainda de acordo com a NBR 5739 os resultados de resistência devem ser calculados de acordo com o item 6.1.1 que traz a fórmula:
² 4 D F fc = Equação 1
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Onde fc é a resistência a compressão; F é a força alcançada e D o diâmetro do corpo de prova.
Após obtidos os resultados para cada traço, será executada uma relação entre o teor de EPS, a densidade obtida e os resultados de resistência. Objetivando averiguar qual a proporção real de variação da resistência de acordo com a densidade. Utilizando os mesmos traços, serão produzidos modelos reduzidos para testes de desempenho acústico do material, ocorrerá a montagem de formas delimitando um ambiente retangular com paredes de espessura controlada e semelhante para todos os traços, de forma que se tenha um melhor padrão de comparação, logo após será feita a concretagem e em seguida ocorrerá o tempo de espera para desenformar.
O processo de obtenção dos dados ocorrerá por meio de uma fonte de emissão de ruído dentro do protótipo e será captado por um equipamento na parte exterior, o medidor ficará a distâncias mínimas de superfícies para evitar interferência, seguindo as recomendações da NBR 10151 (ABNT, 2000), avaliando assim a capacidade de redução de ruído para cada traço do material empregado e possibilitando o comparativo entre a variação da capacidade de vedação acústica e o aumento do teor de EPS na mistura.
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7 CRONOGRAMA
ATIVIDADES
ANO
DEZ JAN FEV MAR ABR MAI JUN Encontros com o orientador Pesquisa bibliográfica preliminar Produção dos CPs e Modelos reduzidos Processo de cura dos CPs Rompimento dos CPs e medição acústica Redação do Trabalho Revisão e entrega oficial do trabalho Apresentação do trabalho em banca
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8 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
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ABRAPEX. Manual de utilização EPS na construção civil. São Paulo: Pini, 2006.
–––––CONCRETO LEVE. Disponível
em:<http://www.abrapex.com.br/31z09ConcrLeve.html> Acesso em: 28/10/2019
–––––O EPS NA CONSTRUÇÃO CIVIL. Disponível
em:<http://www.abrapex.com.br/31Constra.html> Acesso em: 28/10/2019
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. 2 ed. Rio de Janeiro, 2015.
–––––NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. 3 ed. Rio de Janeiro, 2016.
–––––NBR 10151: Acústica - Avaliação do ruído em áreas habitadas, visando o conforto da comunidade – Procedimento. 2 ed. Rio de Janeiro, 2000.
–––––NBR 11752: Materiais celulares de poliestireno para isolamento térmico na construção civil e refrigeração industrial - Especificação. Rio de Janeiro, 2018.
–––––NBR NM 33: Concreto – Amostragem de concreto fresco. Rio de Janeiro, 1998.
CATOIA, T. Concreto Ultraleve® estrutural com pérolas de EPS: caracterização do material e estudo de sua aplicação em lajes. 2012.Tese (Doutorado em
engenharia de estruturas). Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos,2012.
ESPECIALIZE: Parede de Concreto X Alvenaria Estrutural. Goiânia: Ipog, 2016. GONÇALVES, A.; C.TOMIM, K. da. Desempenho do concreto leve com adição de EPS. 2018. 18 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia Civil, Universidade Paranaense, Toledo, 2018.
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Isoplast. Pérolas EPS P/ Concreto Leve. Disponível em:<
http://isoplast.ind.br/16/produtos/perolas-eps-isopor-para-concreto-leve/#1460241580289-2075081f-f25a> Acesso em: 29/10/2019
MARTINS, C. A.. Avaliação das Propriedades de Concreto Leve com Adição de
Pérolas de Poliestireno Expandido. 2018. 69 f. TCC (Graduação) - Curso de
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NEVILLE, A. M. Propriedades do Concreto. 5 ed. São Paulo: Bookman, 2015.
OZÓRIO, B. P. M. Concreto leve com pérolas de EPS: estudo de dosagens e de características mecânicas. 2016. Tese (Doutorado em Escola de Engenharia de São Carlos) - Universidade de São Paulo. São Carlos,2012.
SOARES, Felipe Antônio Moni. Incorporação de partículas de poliestireno
expandido e resina epóxi em compósito cimentício. 2014. 86 f. Dissertação
(Mestrado) - Programa de Mestrado em Materiais e Processos, Universidade Federal de São João Del-rei, São João Del-rei, 2014.
SILVA, D. A. da; SILVESTRE, G. S.; C. NETO, M.M. Substituição do Agregado
por Poliestireno Expandido - EPS no Concreto Leve. 2017. 19 f. TCC
(Graduação) - Curso de Engenharia Civil, Centro Universitário Toledo, Araçatuba, 2017.
