INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE POLIPROPILENO PÓS-CONSUMO NAS PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE

INFLUÊNCIA DA ADIÇÃO DE POLIPROPILENO PÓS-CONSUMO NAS

PROPRIEDADES DO CONCRETO LEVE

Priscila Marques Correa – e-mail: priengenheira@gmail.com Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)

Avenida Bento Gonçalves 9000 Porto Alegre-RS

Prof. Dra. Ruth Marlene Campomanes Santana– e-mail: ruth.santana@ufrgs.br Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS)

Resumo: Os setores de embalagens correspondem a 40% do uso de todo material plástico produzido no planeta, a maior parte é descartada após o uso; e o setor de embalagens é responsável pela maior parcela do impacto ambiental. Com isso, a reciclagem mecânica de estes resíduos é uma alternativa para evitar problemas ambientais. O polipropileno (PP) é um dos materiais poliméricos mais usados e corresponde a 12% das embalagens descartadas. Nesse sentido, o objetivo de este trabalho foi utilizar o PP como componente para a fabricação do concreto leve, na substituição parcial da areia e verificar a influência deste no concreto. Um estudo comparativo foi feito entre amostras sem adição de PP e amostras com (5% de PP) em 7 dias de cura em relação às propriedades mecânicas, (ensaio de compressão), e físicas (absorção de umidade e densidade). Os resultados constataram que a resistência mecânica teve um resultado insatisfatório quando comparado com a amostra sem adição do polímero.

Palavras-chave: PP, compósito, propriedades mecânicas, concreto leve

Abstract: The packaging sectors account for 40 % of the use of all plastic materials produced on the planet, most are discarded after use, and the packaging sector accounts for the largest share of the environmental impact. Thus, the mechanical recycling of these wastes is an alternative to avoid environmental problems. Polypropylene (PP) is the most commonly used polymeric materials and corresponds to 12% of discarded packaging. In this sense, the objective of this study was to use the PP as a component in the manufacture of lightweight concrete, the partial replacement of the sand and check its influence on concrete. A comparison was made between samples without addition of PP and samples (5% PP) after 7 days of healing for mechanical properties (compression test) and physical properties (density and moisture absorption). The results found that the mechanical strength was unsatisfactory results when compared with the sample without added polymer.

1. INTRODUÇÃO

Periodicamente surgem novas aplicações para os materiais poliméricos, isso é devido à flexibilidade das propriedades apresentadas por estes materiais, essa é um ponto chave para que se compreenda a ampla versatilidade de suas aplicações desenvolvidas até hoje. O material plástico esta inserido em praticamente tudo o que fazemos e tudo que nos cerca (carros, eletrodomésticos, calçados, utensílios domésticos, construção civil, etc.). Atualmente as pressões para o consumo são maiores e os problemas têm que ser resolvidos rapidamente com eficiência e baixo custo. Nesse sentido o tempo de vida de diversos produtos têm se tornado cada vez menores, sendo descartados imediatamente após o uso (MAGRINI et al.,2013).

O setor industrial de embalagens responde por aproximadamente 40% do consumo total de material polimérico produzido no mundo, sendo o setor que mais gera impacto ambiental resultante do pós-consumo (PLASTICS EUROPE, 2010). O polipropileno (PP) é um dos polímeros mais usados e também reciclados atualmente por um grande número de empresas recicladoras, e cerca da metade destas reciclam de 20 até 50 t/mês. O custo dos polímeros pós-consumo para reciclagem variam dependendo da oferta por região, das condições de limpeza, armazenamento e da origem (sucateiros, coleta seletiva, catadores, unidades de triagem). Embora muitos recicladores vendam o polímero reciclado na forma de grãos, a maioria deles transforma o polímero até aquisição do produto final (SPINACÉ, 2005).

Atualmente a construção civil tem empregado grande quantia de materiais reciclados em suas edificações visando o reaproveitamento dos materiais descartados e a redução de custos, uma maneira de inserir materiais reciclados na construção é adição destes resíduos no concreto. No presente trabalho foi adicionado o PP para a obtenção de concreto leve, que tem essa definição devida sua baixa massa especifica quando comparado ao concreto convencional, na prática, a massa específica do concreto leve pode variar entre 300 kg/m³ e 1850 kg/m³”, enquanto que o concreto normal tem valores médios entre 2300 kg/m³ e 2500 kg/m³ (PETRUCCI, 2005).

Para o estudo da influência do polipropileno nas propriedades do concreto será substituído 5% do volume de areia por PP, e será realizado ensaio mecânico de compressão, ensaio de absorção de umidade, para um tempo de cura de 7 (sete) dias, após isso será feito um comparativo com as propriedades do concreto convencional.

2. EXPERIMENTAL 2.1 Materiais

Para o desenvolvimento do trabalho serão utilizados os seguintes materiais:

a) O PP pós-consumo de garrafas de refrigerante e água mineral foi previamente lavado e moído em moinho de facas. Após estes foram peneirados em malhas da serie Tyler dos tamanhos 1000µm, 750 µm, 500 µm, 250 µm para qualificação dos tamanhos de partículas;

b) A brita do tipo zero

c) A areia do tipo média e foi ser seca previamente; d) O cimento do tipo Portland V;

e) A água utilizada potável. Não foifeito nenhum prévio tratamento a água.

Figura 1: Materiais utilizados para a confecção das amostras de concreto.

2.2 Confecções dos Corpos de Prova

As embalagens poliméricas de PP foram submetidas a uma limpeza com água corrente e detergente neutro para a retirada de resquícios de impurezas. Após esse procedimento foi realizado o corte dessas embalagens para posterior moagem. Os polímeros cortados foram então moídos em um moinho de facas Willye, modelo TE-650. Após obtenção desse pó de polímero moído, foi realizado a separação granulométrica em um peneirador magnético para o conhecimento do tamanho de grão deste, para isso é pesado 300 g de polímero, estes serão adicionados em um agitador magnético, o polímero passará por peneiras da serie tyler com tamanhos diferentes, no tempo de 30 min e agitação máxima (100%) As amostras foram preparadas com cimento Portland V, areia média e PP moído, conforme especificado na Erro! Fonte de referência não encontrada. (CORREA, 2013).

Tabela 1 - Composição das amostras. Composição/Amostra Branco* PP

Tempo de cura (dias) 7 7

Cimento (Kg) 5,0 5,0

Areia média (Kg) 10,0 8,2

Água (dm3) 1,5 1,5

Brita nº 0 (Kg) 15,0 15,0

PP (% vol) 0,0 5

Todas as misturas foram preparadas em betoneira (Figura 2), conforme procedimento padrão do laboratório. Na tabela 2 é apresentada a ordem e o tempo de betoneira para mistura do concreto.

Areia e

PP

Brita

Água

Tabela 2 - Tempos usados na mistura para preparação do concreto.

Material Tempo (min)

Areia e Polímero* 1

Brita 1

Cimento e 75% de água 3

Água 1

*No branco foi adicionado somente areia nesta etapa.

Figura 2: Preparação da mistura para a confecção dos corpos de prova

De acordo com a norma NBR 5738 os moldes 10x20 cm foram revestidos com uma fina camada de óleo mineral sendo adicionado o concreto nos moldes com 12 golpes consecutivos para a homogeneização da mistura, em duas camadas com a mesma quantia de concreto. Após o adensamento da última camada é feito o alinhamento da superfície com a borda do molde, empregando para isso uma colher de pedreiro. Os corpos de prova permaneceram em molde por 24h e depois foram desmoldados e devidamente identificados. Para a cura do concreto, as amostras foram deixadas em câmara úmida à temperatura de 23°C e umidade relativa de 95% por 7 dias.

Antes de ensaiar os corpos-de-prova estes foram capeados em neoprene para a obtenção da planicidade do corpo de prova afim de não interferir nos resultados do ensaio de compressão axial (CORREA, 2013).

2.3 Caracterização

Para o procedimento do ensaio de compressão (ABNT NBR 5739, 2007), os corpos foram medidos em seu comprimento e diâmetro com um paquímetro analógico. Todos os corpos foram ensaiados (Figura 3) após 7 dias de cura em câmara úmida. Para obter-se uma média de resultados, foram ensaiados 3 (três) corpos de prova do concreto convencional e com o concreto leve.

Figura 3: Ensaio de compressão

2.3.2 Ensaio de densidade

Foram medida o comprimento e o diâmetro dos corpos de provas para o cálculo do volume (eq. (1)). Após terem sido medidas, as amostras foram pesadas em uma balança analítica e com os valores de volume e massa foi calculada a densidade de cada amostra pela eq. (2).

𝑣=ℎ𝜋𝑟² (1) 𝑣= volume h=altura r=raio 𝑑 =𝑚/𝑣 (2) d=densidade m=massa v=volume

O ensaio de absorção de água foi realizado com corpos de prova cilíndricos que foram cortados nas seguintes dimensões: 10 cm de diâmetro para 6,6cm de altura. Para a realização desse ensaio foram pesadas as amostras secas (anotando-se o seu valor), e posteriormente foram mergulhadas em um recipiente contendo água, deixando em contato com a água somente a base da amostra (Figura 4), por um período de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 120 e 180 min e após foram pesadas as amostras. Antes de serem pesados os corpos de prova, estas foram secas com um papel absorvente.

Para o cálculo do índice de absorção de umidade foi utilizada a seguinte fórmula:

*100%

I: índice de absorção de água Mu: massa úmida (g)

Ms: massa seca (g)

Figura 4: Ensaio de absorção de água das amostras de concreto.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ensaio de compressão

O ensaio de compressão realizados nos corpos de prova em triplicata com e sem adição de PP teve resultados satisfatórios. Na média os corpos de prova sem adição tiveram 30,86 MPa de resistência a compressão já as amostras contendo PP obtiveram 28,63 MPa, esse ótimo resultado deve-se a uma boa adesão do PP a massa cimenticia, não gerando corpos com porosidade assim não prejudicando sua resistência a compressão.

Tabela 3 – Resultado do ensaio de compressão.

Nº de amostras Branco (MPa) PP (MPa)

1 31,75 27,81

2 30,86 27,96

3 31,3 30,14

3.2 Ensaio de densidade

A característica principal do concreto leve é a sua baixa densidade quando comparado ao concreto convencional, esse atributo é obtido pela substituição parcial da areia pelo PP, visto que a densidade do PP é menor que a densidade da areia. Utilizando-se das equações (1) e (2), foi calculada então a densidade do concreto, e os resultados podem ser vistos na Figura 5. A baixa densidade do concreto é extremamente útil para aplicação no setor de construção civil, visto que reduz o consumo de energia e de transporte de peças pré-moldadas.

2,52

2,33

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

Branco

com PP

Concreto

Figura 5: Densidades das amostras de concreto.

3.3 Ensaio de absorção de umidade

O ensaio de absorção foi realizado em triplicata para cada amostra, primeiro pesa-se a amostra seca para calcular a diferença entre antes e depois da imersão parcial da amostra na água. A pesagem foi realizada de 10 em 10 min até fechar 1h e posteriormente de hora em hora até 3h de ensaio. Na tabela 5 é possível observar o índice de absorção calculado para cada período utilizando-se a fórmula (3).

Tabela 5 – Índice de absorção de água

Tempo (min) Branco (%) PP (%)

10 _0,29 0,3 20 _0,38 0,04 30 _0,39 0,14 40 _0,39 0,18 50 _0,47 0,2 60 _0,46 0,16 120 _0,65 0,28 180 _0,74 0,23

AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao laboratório LEME por cederem o espaço e os equipamentos do laboratório bem como seus bolsistas que ajudaram na realização prática do trabalho, e ao SIBRATEC pelo apoio financeiro ao trabalho.

Referencias Bibliográficas

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. NBR 5738. Rio

de Janeiro, 1994.

ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Concreto – ensaios de compressão em corpos-de-prova cilíndricos. NBR 5739. Rio de Janeiro, 2007.

ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. Câmaras úmidas e tanques para cura de corpos-de-prova de argamassa e concreto. NBR 9479. Rio de Janeiro, 1994.

CORREA, P. M. ; RODRIGUES JUNIOR, L. F. ; MACIEL, A. ; SWAROWSKY, A. ; SANTANA, R. M. C. . Obtenção de concreto leve: um estudo sobre a adição de polímero com grupos funcionais - PET. In: CBPol, 2013, Florianópolis. CBPol, 2013

MAGRINI, Edgar. Impactos ambientais causados pelos plásticos: uma discussão abrangente sobre mitos e os dados científicos,e-paper,2013.

PETRUCCI, E.G.R. Concreto de cimento Portland: 14°edição. São Paulo:Globo,.307p

for 2009. Disponível em: < http://www.plasticseurope.com> Acesso em: 20 de janeiro de 2014.