UNIVERSIDADE DO VALE DO TAQUARI - UNIVATES
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ESTUDO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO
AGREGADO MIÚDO POR AGREGADO MIÚDO RECICLADO DE PVC
(POLICLORETO DE VINILA) EM CONCRETOS CONVENCIONAIS
Guilherme Welzbacher
Lajeado, novembro de 2019
Guilherme Welzbacher
ESTUDO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO PARCIAL DO
AGREGADO MIÚDO POR AGREGADO MIÚDO RECICLADO DE PVC
(POLICLORETO DE VINILA) EM CONCRETOS CONVENCIONAIS
Trabalho apresentado na disciplina de
Trabalho de Conclusão de Curso – Etapa II,
na linha de formação específica em
Engenharia Civil, da Universidade do Vale do
Taquari – UNIVATES, como parte da
exigência para a obtenção do título de
Bacharel em Engenharia Civil.
Orientador: Prof.ª Ma. Débora Pedroso
Righi
Lajeado, novembro de 2019
AGRADECIMENTOS
No final de mais uma etapa de minha vida, venho através deste trabalho de
conclusão agradecer e demonstrar o quanto esta caminhada me fortificou para
adquirir conhecimentos e aprendizagens, para me tornar um profissional capaz de
buscar a cada dia mais objetivos a serem atingidos.
Gostaria de agradecer a minha família pela paciência e apoio nos momentos
mais difíceis, e pela motivação constante dos meus pais para me tornar um
profissional capaz, sem perder a essência da família, que é a união em torno de um
objetivo maior que é o bem-estar do outro.
Em especial gostaria de agradecer a minha orientadora, professora mestra
Débora Pedroso Righi, por estar sempre pronta, mesmo nos momentos mais difíceis
a me auxiliar, par me orientar nesta reta final que sempre é muito trabalhosa.
Quero agradecer aos meus professores pelos ensinamentos, pela disposição
em esclarecer as minhas dúvidas sempre que surgiam.
Agradeço também ao pessoal do laboratório LATEC (Laboratório de
Tecnologias da Construção) que me ajudaram na realização dos ensaios práticos.
E a todos colegas e principalmente aos amigos que fiz durante curso e que com
certeza ficaram para sempre na minha vida.
.
RESUMO
Diversos estudos relacionam o aumento da degradação ambiental com a crescente
extração de recursos naturais para sua utilização como matérias-primas para a
construção. Em paralelo a este fato, a construção civil é o setor que mais gera
resíduos, os quais, na maioria dos casos, não recebem a correta destinação. Isto deixa
claro o quão relacionado estão o tema da sustentabilidade a da construção civil, sendo
um grande desafio manter a harmonia entre a exploração de recursos, o seu consumo
e a geração de resíduos. Dentre os resíduos gerados pela construção, pode-se
mencionar o Polyvinly Chloride ou Policloreto de Vinila (PVC). O estudo tem como
objetivo verificar a influência da substituição parcial do agregado natural por resíduo
de PVC moído em concretos convencionais, analisando seu desempenho quanto às
propriedades físicas e mecânicas. Inicialmente, desenvolveu-se uma pesquisa acerca
do tema para obter o devido embasamento sobre os resíduos de PVC, bem como,
sobre o concreto e seus componentes. O programa experimental foi divido em quatro
estágios, no primeiro foram realizados os ensaios caracterização dos materiais
utilizados, em seguida, foi definido o traço, na terceira etapa, dosou-se quatro traços
de concreto, um de referência, sem nenhum tipo de modificação, e outros três com a
substituição parcial do agregado miúdo por agregado reciclado, sendo elas nas
proporções de 5%, 10% e 15%. Os resultados obtidos através dos ensaios e análises
realizados permitiu concluir que a porcentagens de 5% é a mais indicada para o uso
em concretos convencionais, sendo que esta obteve resultados melhores que o
concreto de referência em todos os aspectos analisados. No traço com 10% de
substituição, também se observou resultados positivos, ainda que estes não superem
o concreto referência.
Palavras-chave: PVC. Concreto. Sustentabilidade. Agregado Reciclado. Resíduos.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Processo de produção do PVC ..................................................................17
Figura 2 – Principais aplicações do PVC no Brasil, em 2001 ......................................18
Figura 3 – Principais aplicações por setor da economia .............................................19
Figura 4 – Símbolo para designar produtos de PVC ...................................................20
Figura 5 – Fluxograma da metodologia do estudo......................................................29
Figura 6 – Resíduo de PVC moído..............................................................................36
Figura 7 – Comparação do abatimento.......................................................................56
LISTA DE GRÁFICOS
Gráfico 1 – Curvas de Abrams para determinação da relação de água/cimento.......39
Gráfico 2 – Curva granulométrica do agregado miúdo natural....................................48
Gráfico 3 – Curva granulométrica do agregado graúdo natural..................................50
Gráfico 4 – Curva granulométrica do agregado miúdo reciclado................................52
Gráfico 5 – Resistência à compressão x idade de rompimento...................................57
Gráfico 6 – Resistência à tração por compressão diametral aos 28 dias.....................60
Gráfico 7 – Absorção de água por capilaridade x tempo............................................63
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Classificação da areia por seu MF.............................................................24
Tabela 2 – Classificação do agregado graúdo por seu DMC ......................................25
Tabela 3 – Parâmetros de dosagem estabelecidos.....................................................38
Tabela 4 – Consumo de água aproximado.................................................................39
Tabela 5 – Volume compactado seco (Vc) de agregado graúdo para um metro cúbico
de concreto.................................................................................................................40
Tabela 6 – Propriedades granulométricas do agregado miúdo natural......................48
Tabela 7 – Propriedades granulométricas do agregado graúdo natural.....................50
Tabela 8 – Propriedades granulométricas do agregado miúdo reciclado...................52
Tabela 9 – Absorção de água e índice de vazios.........................................................58
Tabela 10 – Absorção de água por capilaridade.........................................................63
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Classificação dos Resíduos Sólidos ........................................................15
Quadro 2 – Primeira ocorrência e primeira produção industrial de alguns polímeros
comerciais ..................................................................................................................16
Quadro 3 – Características físicas do cimento ...........................................................30
Quadro 4 – Traço de referência...................................................................................53
Quadro 5 – Traços utilizados na produção do concreto, com seu consumo em
massa.........................................................................................................................54
Quadro 6 – Comparação do uso de aditivo com o abatimento encontrado.................55
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ABCP – Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT – Associação Brasileira de Norma Técnicas
AR – Agregado reciclado
CORSAN – Companhia Riograndense de Saneamento
CP – Cimento Portland
DMC – Diâmetro Máximo Característico
ISO – Organização Internacional de Padronização
LATEC – Laboratório de Tecnologia da Construção
MVC – Monômero Cloreto de Vinila
NBR – Norma Brasileira
NM – Norma Mercosul
PVC – Policloreto de Vinila
RCC – Resíduo de Construção Civil
RCD – Resíduo de Construções e Demolições
SEBRAE – Serviço Brasileiro de Apoio ás Micro e Pequenas Empresas
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 9
1.1 Considerações iniciais .......................................................................................................... 9
1.2 Objetivos .................................................................................................................................10
1.2.1 Objetivo geral ......................................................................................................................10
1.2.2 Objetivos específicos ........................................................................................................10
1.3 Justificativa .............................................................................................................................11
1.4 Delimitações da pesquisa ....................................................................................................11
1.5 Estrutura da pesquisa ...........................................................................................................12
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................. 13
2.1 Sustentabilidade ....................................................................................................................13
2.2 Resíduos .................................................................................................................................14
2.3 Polímeros ................................................................................................................................15
2.3.1 História dos polímeros ......................................................................................................15
2.3.2 PVC ........................................................................................................................................16
2.3.3 Características e aplicações do PVC ..............................................................................18
2.3.4 Reciclagem do PVC ............................................................................................................19
2.4 Concreto ..................................................................................................................................21
2.4.1 Constituintes do concreto ................................................................................................21
2.4.2 Cimento Portland ................................................................................................................22
2.4.3 Agregados............................................................................................................................23
2.4.4 Água de amassamento ......................................................................................................26
2.5 Concreto com o uso de materiais reciclados ..................................................................26
3 MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................................... 28
3.1 Programa Experimental ........................................................................................................28
3.2 Materiais utilizados ...............................................................................................................29
3.2.1 Cimento ................................................................................................................................29
3.2.2. Agregado miúdo natural ..................................................................................................31
3.2.3 Agregado graúdo ................................................................................................................34
3.2.4 PVC moído ...........................................................................................................................35
3.2.6 Água de amassamento ......................................................................................................37
3.3 Determinação do traço .........................................................................................................37
3.4 Ensaios no estado fresco ....................................................................................................42
3.4.1 Ensaio de abatimento tronco de cone - slump test .....................................................42
3.5 Ensaios no estado endurecido ...........................................................................................43
3.5.1 Resistência à compressão................................................................................................43
3.5.2 Absorção e índice de vazios ............................................................................................44
3.5.3 Resistência à tração por compressão diametral ..........................................................45
3.5.4 Absorção de água por capilaridade ................................................................................45
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................... 47
4.1 Caracterização dos materiais ..............................................................................................47
4.1.1 Cimento ................................................................................................................................47
4.1.2 Agregado miúdo natural ...................................................................................................47
4.1.2 Agregado graúdo natural ..................................................................................................49
4.1.3 Agregado miúdo reciclado ...............................................................................................51
4.2 Definição do traço .................................................................................................................53
4.3 Ensaio do concreto em estado fresco ...............................................................................54
4.3.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone – slump test...............................................54
4.4 Ensaio do concreto em estado endurecido ......................................................................56
4.4.1 Resistência à compressão................................................................................................56
4.4.2 Absorção e índice de vazios ............................................................................................58
4.4.3 Resistência à tração por compressão diametral ..........................................................59
4.4.4 Absorção de água por capilaridade ................................................................................61
5 CONCLUSÃO ........................................................................................................ 64
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 66
9
1 INTRODUÇÃO
1.1 Considerações iniciais
Pesquisas mostram que a geração de lixo no Brasil cresce muito mais que a
população, segundo a Agência Brasil (2015) demonstrou em seu estudo que, a
produção de resíduos aumentou em 29% entre 2003 e 2014, sendo que neste mesmo
período, a taxa de crescimento populacional foi de 6%, o que equivale a quase cinco
vezes menos. Também deve ser citado que, segundo a pesquisa, das 78,6 toneladas
de resíduos gerados em 2014, a enorme quantia de 29,6 toneladas, ou 41,6% do total,
foram dispostas em locais inadequados e que podem trazer riscos à saúde e ao meio
ambiente.
Quando relativo à reciclagem do Polyvinly Chloride ou policloreto de vinila
(PVC), o Instituto Brasileiro do PVC (2015), indica que conforme pesquisa realizada
em 2014 a taxa de reciclagem é de apenas 17,1%. Um valor extremamente baixo,
haja vista que, o PVC é um polímero 100% reciclável.
Segundo Silva (2009), deve-se sempre pensar na sustentabilidade ambiental,
desta forma, utilizar os recursos pensando no futuro, pois o consumo excessivo de
recursos natural acaba gerando um grande desgaste à natureza.
A sustentabilidade é um assunto que vem gradativamente fazendo parte da
construção civil. As atividades deste setor sempre causaram grandes impactos ao
meio ambiente, seja com a grande produção de resíduos, seja com a exploração de
10
recursos naturais. Agora as empresas desta esfera vêm, cada vez mais, buscando
formas de se adequar a uma nova demanda, proveniente de clientes dispostos a pagar
mais com a garantia de estar ajudando a natureza (CARDOSO, GALATTO e
GUADAGNN, 2014).
Cardoso, Galatto e Guadagnin (2014) ainda indicam, tanto a busca por novos
materiais na indústria da construção, como a utilização dos materiais reciclados.
Essas matérias-primas reutilizadas diminuem os gastos com a construção, a
necessidade de se extrair recursos naturais e a poluição gerada pelo descarte
incorreto dos resíduos.
Com isto, o presente trabalho buscar verificar a viabilidade da substituição
parcial do agregado miúdo natural por resíduo de PVC em concretos convencionais.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivo geral
O objetivo geral deste trabalho é avaliar a viabilidade da substituição parcial do
agregado miúdo natural por resíduo de PVC moído em concretos convencionais,
quanto as suas propriedades físicas e mecânicas.
1.2.2 Objetivos específicos
Os objetivos específicos deste trabalho são:
a) Caracterizar as propriedades físicas dos agregados miúdos, graúdos e
reciclados;
b) Analisar a porcentagem de substituição de agregado miúdo por PVC em 5%,
10% e 15%;
c) Definir um traço de referência para a moldagem dos corpos de prova;
d) Comparar os resultados do ensaio em estado fresco entre os concretos de
referência e os concretos com agregados reciclados;
11
e) Analisar os resultados dos testes para o estado endurecido nos concretos
convencionais e naqueles onde há substituição de agregados;
f) Realizar uma análise geral dos resultados, a fim de constatar a influência da
substituição do PVC moído.
1.3 Justificativa
A justificativa pela escolha deste tema se dá pela preocupação com a proteção
do meio ambiente, pois a cada dia que se passa, os sinais de degradação ambiental
se tornam mais evidentes. A combinação da taxa de crescente produção de resíduos,
que não recebem o destino correto, em conjunto com a possibilidade do esgotamento
reservas minerais, geram a necessidade de buscar alternativas capazes de solucionar
tais problemas (SILVA, 2009).
Com isto, avaliou-se a possibilidade de utilizar o resíduo de PVC, um polímero
muito abundante e, que em muitos casos, não recebe o destino correto, para substituir
o agregado miúdo natural no concreto, desta forma, também diminuindo a extração
deste recurso natural.
1.4 Delimitações da pesquisa
A pesquisa está limitada à análise das propriedades de um concreto executado
com a substituição parcial do agregado miúdo natural por PVC moído, sendo este
fornecido pela empresa Pevecerca 3JG, indústria que produz tubos de PVC. Será
determinado um traço de referência com uso do método ABCP, a partir do qual, serão
dosados um concreto de referência e três com substituição pelo agregado reciclado,
sendo elas nas proporções de 5%, 10% e 15%. Para a execução das amostras, foi
utilizado o cimento CP V – ARI, brita nº 0 e areia fina, além do PVC moído.
12
1.5 Estrutura da pesquisa
O presente trabalho foi divido em cinco capítulos, conforme visto a seguir.
No capítulo 1, foi feita uma breve introdução ao tema da pesquisa, a
apresentação dos objetivos gerais e específicos, a justificativa para a realização do
trabalho, suas delimitações e a estruturação do trabalho.
O segundo capítulo exibe uma revisão bibliográfica utilizada como
embasamento para o tema proposto. Nela foram abordados assuntos relevantes à
contextualização, desenvolvimento e execução do trabalho.
No terceiro capítulo, encontra-se a apresentação e descrição dos materiais
utilizados na pesquisa, assim como, os métodos empregados para obtenção dos
resultados necessários.
O quarto capítulo apresenta o cronograma das atividades a serem
desenvolvidas nas próximas etapas da pesquisa.
No quinto e último capítulo, tem-se uma breve discussão sobre os resultados
que são esperados para este trabalho.
13
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Este capítulo apresenta uma revisão bibliográfica sobre o assunto estudado,
abrangendo definições importantes para a fundamentação do tema selecionado para
o trabalho.
2.1 Sustentabilidade
Segundo Neta (2011), no último século, a nossa civilização passou por um
enorme processo de transformação cultural, quando o fator de análise do nível de
desenvolvimento e crescimento econômico da humanidade passou a ser o universo
do consumo. Este acréscimo do consumo, combinado com o aumento da população
mundial e da industrialização, tem culminado em danos graves ao meio ambiente,
devido às grandes quantidades de resíduos gerados. Outro ponto a ser observado, é
a exploração desenfreada dos recursos naturais, que em sua maioria não são
renováveis, vem agravando este problema.
Cavalcanti (2003) defende que a natureza tem a capacidade de se restaurar
diante das degradações sofridas, porém para tal, é necessário que exista um equilíbrio
nas perturbações causadas pela humanidade. Contudo, o que se tem atualmente é
uma rota de colisão entre a natureza e o homem, não havendo, aparentemente,
nenhuma possibilidade de recuperação do meio ambiente, se este ritmo for mantido.
14
Dada esta situação, é cada vez maior a necessidade de se buscar soluções
que agridam menos a natureza, que promovam redução do consumo na fonte e
aumentem a reutilização de materiais (NETA, 2011).
Segundo a definição de Cavalcanti (2003), a sustentabilidade se resume em
atingir um ponto de harmonia entre a natureza e o homem. Com isso, haveria a
possibilidade de se obter condições de vida iguais ou melhores, às pessoas que aqui
habitam e aos seus sucessores, deste modo, continuamente.
Trigueiro (2005, apud Silva, 2009) adiciona ao conceito de sustentabilidade, a
“comunidade sustentável” que é aquela capaz de suprir suas necessidades sem
diminuir as oportunidades das gerações futuras.
Para atingir-se a sustentabilidade deve-se executar os trabalhos de forma
responsável, de modo que estas atitudes venham a proporcionar um desenvolvimento
sustentável. Estas atitudes não devem visar apenas o progresso econômico, mas
também focar na proteção do meio ambiente, para que com isso, seja garantida a
qualidade de vida a longo prazo (PAES, 2011).
2.2 Resíduos
Pela definição da norma da NBR 10004 (ABNT, 2014), resíduos sólidos são
aqueles que:
Resultam de atividades de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial,
agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos
provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em
equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados
líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede
pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções, técnica
e economicamente, inviáveis em face à melhor tecnologia disponível (ABNT;
NBR 10004, 2004, p1).
Com isso, pode-se notar a grande diferença e a dificuldade em identificar um
resíduo, visto que suas características químicas, física e biológicas apresentam
variações conforme a atividade ou fonte geradora.
15
Desta forma, a NBR 10004 (ABNT, 2004) criou um quadro de classificação
baseado em análises das características dos resíduos, tem-se quatro classes, como
visto no quadro 1.
Quadro 1 - Classificação dos Resíduos Sólidos
Classes Condição
I Perigosos
II Não Perigosos
IIA Não Perigosos e Não Inerentes
IIB Não Perigosos e Inerentes
Fonte: Adaptado de NBR 10004 (ABNT, 2004)
2.3 Polímeros
2.3.1 História dos polímeros
Micherepe (2016) data a primeira notícia acerca de matérias plásticas ao ano
de 1869, onde um concurso, que visava substituir o marfim utilizado nas bolas de
bilhar por um material sintético, acabou descobrindo o celulóide. Já em 1897, outro
concurso, desta vez, buscando um material branco para substituir os “quadros
negros”, levou a descoberta da galatite.
Já no século XX, mais precisamente em 1912, Leo Barkeland criou a baquelite,
o primeiro polímero sintético, que foi muito utilizado na fabricação de peças para
automóveis. Na década de 30, o náilon foi produzido por Wallace Carruthers, material
muito leve e durável, que é amplamente utilizado ainda hoje (CANEVAROLO, 2006).
Estes primeiros polímeros demoraram a alcançar conhecimento do grande
público. Porém, depois da Segunda Guerra Mundial, houve uma necessidade
crescente por estas matérias plásticas, que, juntamente com o aprimoramento das
industrias na época, permitiu a criação de novos polímeros e os inserir no uso
cotidiano das pessoas (MICHEREPE, 2016).
16
Canevarolo (2006) afirma que a ciência dos polímeros é muito recente se
comparada aos materiais mais tradicionais, como cerâmicas e metais. A partir da
Quadro 2, pode-se compreender, ainda que de forma resumida, a evolução dos
principais polímeros comerciais.
Quadro 2 - Primeira ocorrência e primeira produção industrial de alguns
polímeros comerciais
Polímero 1ª Ocorrência 1ª Produção industrial
PVC 1915 1933
PS 1900 1936/7
PEBD (LDPE) 1933 1939
Nylon 1930 1940
PEAD (HDPE) 1953 1955
PP 1954 1959
PC 1953 1958
Fonte: Adaptado de CANEVAROLO (2006)
Diversos pesquisadores da área de polímeros vêm trabalhando em pesquisas,
que visam o desenvolvimento de novos polímeros sintéticos, os quais possuam
propriedades para ampliar os campos de atuação deste material já amplamente
difundido (HAGE JUNIOR, 1998).
2.3.2 PVC
Os primeiros passos na história do PVC remotam de 1835, quando Justus von
Liebig descobriu o monômero cloreto de vinila (MVC). Porém, foi somente em 1915,
que Fritz Klatte descobriu um processo de polimerização do MVC e obtenção do PVC,
desta forma, buscou uma maneira de produzir tal material de forma comercial. Na
época, Klatte trabalhava na indústria alemã, Chemische Frabrik Griesheim-Elektron,
que buscou arduamente construir equipamentos para processar o PVC, visto que
dispunham de muita matéria prima para sua produção. Contudo não obteve sucesso
17
nessa tarefa, que a levou a perder diversas patentes e abrir caminho para que outras
empresas passassem a tentar tal produção (RODOLFO Jr.; NUNES; ORMANJI,
2002).
Conforme Rodolfo Jr, Nunes e Ormanji (2002), o início da produção comercial
se deu na década de 30, quando a americana, B. F. Goodrich, descobriu aditivos que
tornavam sua produção viável. Já no Brasil, a fabricação do PVC iniciou-se em 1954,
em uma pareceria entre a B. F. Goodrich e as Indústrias Químicas Matarazzo.
Segundo Micherepe (2016), o Policloreto de Vinila (PVC) é o polímero mais
fabricado e mais consumido da atualidade, consequentemente, também é o que
possui mais possibilidades de aplicações na construção civil.
O PVC é constituído por, aproximadamente, 57% de Cloro, que provem de um
processo de eletrólise realizado com sal marinho, e 43% de Eteno, derivado do
petróleo. A adição de alguns componentes a sua formula, como plastificantes,
estabilizadores, pigmentos e lubrificantes, modificam suas características, por
exemplo, baixa ou alta densidade, flexíveis ou rígidos, opaco ou transparente,
brilhante ou fosco, colorido ou não, desta forma, se adaptando os seus diversos usos
(ANDRADE, 2002).
O Instituto Brasileiro do PVC (2019), descreve o processo de produção do PVC
conforme a Figura 1, que ilustra as etapas de produção.
Figura 1 – Processo de produção do PVC
Fonte: Instituto Brasileiro do PVC (2019)
18
2.3.3 Características e aplicações do PVC
Dentre os polímeros, o PVC é o que apresenta maior versatilidade, devido à
necessidade de acrescentar aditivos na sua fabricação, deste modo, um amplo
espectro de propriedades podem ser modificadas em serventia de sua aplicação.
Rodolfo Jr, Nunes e Ormanji (2002, p. 10) mencionam suas aplicações “[...] que vão
desde tubos e perfis rígidos para uso na Construção Civil até brinquedos e laminados
flexíveis para acondicionamento de sangue e plasma”. A Figura 2 demonstra os
principais mercados do PVC, no Brasil.
Figura 2 – Principais aplicações do PVC no Brasil, em 2001
Fonte: Rodolfo Jr, Nunes e Ormanji (2002)
As principais características do PVC são: o bom isolamento elétrico, térmico e
acústico; boa resistência à oxidação e à corrosão; baixa permeabilidade a gases e
líquidos; baixo consumo energético na fabricação; baixa combustibilidade e
autoextição de chamas (ANDRADE, 2002).
Andrade (2002) enfatiza que não há um “PVC padrão”, todavia, o PVC mais
tradicional é um material largamente utilizado na Construção Civil.
19
Na Engenharia Civil, o PVC extrudado é utilizado para fabricação de
tubulações, perfis de janelas, revestimentos de cabos, entre outros materiais.
Já os produtos em PVC flexível são empregados como isolamento elétrico
devido à baixa condutividade (ANDRADE, 2002, p. 1283).
A Figura 3, exemplifica os principais setores onde o PVC é utilizado no Brasil.
Figura 3 – Principais aplicações por setor da economia
Fonte: Rodolfo Jr, Nunes e Ormanji (2002)
2.3.4 Reciclagem do PVC
No Brasil, a reciclagem de materiais plásticos é regulada pela norma NBR
13230 (ABNT, 2008), que apresenta uma identificação, que segue a codificação
mundial, para facilitar sua seleção no processo de reciclagem. Esta simbologia pode
ser observada na Figura 4.
20
Figura 4 – Símbolo para designar produtos de PVC
Fonte: NBR 13230 (ABNT, 2008)
Conforme Piva, Neto e Wiebeck (1999), os plásticos correspondem a apenas
5% dos resíduos sólidos urbanos, dentro dos quais, 6% corresponde ao PVC, ou seja
aproximadamente 0,3% do total dos resíduos produzidos. Esta baixa produção de
rejeitos se deve ao longo ciclo de vida do material, segundo Rodolfo Jr, Nunes e
Ormanji (2002), 42% dos produtos de PVC duram entre 20 e 100 anos, 26% entre 10
e 20 anos, 17% entre 2 e 10 anos, e apenas 15% das peças têm vida útil inferior a 2
anos.
Porém um ponto importante a ser ressaltado é que no Brasil, segundo o Instituto
Brasileiro do PVC (2015), apenas 17,1% deste resíduo é reutilizado. O restante desde
material não pode ser incinerado, haja vista, que a sua queima pode produzir gases
altamente letais. Desta forma, estes rejeitos acabam sendo descartados em aterros
sanitários, em sua maioria (CANTO, 1995).
Conforme Canto (1995), uma das maiores qualidades do PVC, se torna um dos
seus maiores problemas, quando analisado como resíduo, o seu longo ciclo de vida
se reflete no grande período necessário para sua degradação completa nos aterros.
Assim, a única solução para corrigir este problema é aumentar os níveis de
reciclagem, que para o PVC pode chegar próximo a 100%.
A reciclagem dos produtos de PVC podem ocorrer de três formas: a reciclagem
mecânica, onde os resíduos são moídos e transformados em grânulos que podem ser
utilizados novamente como matéria prima para a indústria; a reciclagem química, que
utiliza de processos tecnológicos para transformar o rejeito em matéria prima
petroquímica, que pode ser utilizado na fabricação de novos polímeros; e a reciclagem
21
energética, onde o resíduo é incinerado, de modo a gerar energia térmica que é
transformada em elétrica (RODOLFO Jr.; NUNES; ORMANJI, 2002).
2.4 Concreto
Mehta e Monteiro (2014) citam, que o concreto é um dos materiais mais
consumidos pela humanidade, sendo que fica atrás apenas da água. Na construção
civil o seu uso pode ser muito diversificado, desde obras convencionais e
pavimentações, até os enormes arranha-céus e obras de arte especiais. Os materiais
que compõem o concreto são de fácil obtenção em praticamente todo o globo, seu
custo de execução é considerado baixo, apresenta bom desempenho e resistência
sob a influência das intempéries climáticas, e tem como sua maior facilidade a
moldabilidade, pois é possível adquirir as mais diversas formas e dimensões, devido
a sua característica plástica enquanto no seu estado fresco.
A definição de Allen e Iano (2013, p. 996) para concreto é:
“[...] um material pétreo obtido pelo endurecimento da mistura de agregados
miúdos e graúdos, cimento Portland e água. Os agregados graúdos são
usualmente o cascalho, o seixo ou a pedra britada e o agregado miúdo é a
areia. O cimento Portland, também referido a partir deste ponto simplesmente
como “cimento”, é um pó fino e cinzento. ”
Neville e Brooks (2013) acrescentam que o concreto pode ter várias
características modificadas devido a alterações em sua composição, como as adições
de escória de alto-forno, sílica ativa, cinza volante, uso de agregados de Resíduos de
Construções e Demolições (RCD), fibras, polímeros entre outros.
2.4.1 Constituintes do concreto
Mehta e Monteiro (2014) apresentam como sendo os constituintes básicos do
concreto: o aglomerante, composto formado com a mistura de cimento hidráulico e
água, tem como funções aglutinar as partículas do concreto, fornecer trabalhabilidade
22
em estado fresco e, posterior, endurecimento no estágio final; o agregado miúdo, que
é um material granular com partículas menores que 7,75mm, tem como principais
obrigações preencher os vazios dentro do concreto e transmitir às tensões entre todos
os constituintes; e o agregado graúdo, que também é um material granular, porém
com partículas maiores que 4,75mm, suas funções são proporcionar maior volume ao
concreto e garantir a maior resistência possível.
2.4.2 Cimento Portland
Segundo a Associação Brasileira de Cimento Portland (2019), o nome cimento
é originário do latim caementu, um tipo de pedra natural muito utilizada na Roma
Antiga. Porém o cimento Portland que se conhece hoje, que é dos materiais mais
utilizados em todo o mundo, por ser o principal constituinte do concreto, remota de
1824, quando o construtor inglês, Joseph Aspdin, criou um pó fino proveniente da
queima de argila com pedras calcárias. Joseph percebeu que este pó somente reagia
quando em contato com água e que, após secar, endurecia tanto quanto as pedras
que ele utilizava em suas construções. Ao patentear sua criação, ele utilizou o nome
Portland, pois depois de endurecido o material tinha cor e durabilidade semelhantes
as rochas encontradas em Portland, uma ilha britânica.
O cimento Portland é, por definição, um aglomerante hidráulico obtido através
da pulverização clínqueres, com gesso e adições normatizadas. Clínquer é um
material em forma de nódulos, produzido a partir da mistura de argila, calcário e ferro.
O cimento Portland tem como componentes fundamentais: a cal (CaO), a sílica (SiO2),
a aluminia (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3) e uma certa proporção de magnésia (MgO)
(METHA; MONTEIRO, 2014).
O cimento Portland possui várias classificações no mercado, que são definidas
conforme suas adições. São estas classificações: CP I – Cimento Portland Comum;
CP II – Cimento Portland Composto; CP III – Cimento Portland de Alto-Forno; CP IV
– Cimento Portland Pozolânico; e CP V-ARI – Cimento de Alta Resistência Inicial
(ABCP, 2019).
23
2.4.3 Agregados
Conforme Mehta e Monteiro (2014), agregados são materiais inertes,
consequentemente, não apresentam reações químicas quando em contato com a
água, e relativamente baratos, por isso são amplamente utilizados com material de
preenchimento no concreto. Porém o uso destes materiais também traz maior
resistência ao concreto, minimiza o seu processo de retração e dificulta o
desenvolvimento de fissuras no estado endurecido.
Albuquerque (2016) apresenta as seguintes formas de classificação para os
agregados:
Segundo a origem: os Naturais, que são aqueles encontrados na natureza,
como o cascalho e a areia; os Industrializados, aqueles que são obtidos através
de processos industriais, como a escória de alto-forno e os agregados
reciclados.
Segundo as dimensões das partículas: os miúdos, como a areia; graúdos,
como as britas e cascalhos.
Segundo o peso específico aparente: os leves, como a argila expandida;
médios, como a pedra britada; pesados, como a hematita britada.
2.4.3.1 Agregados miúdos
A norma NBR 7211 (ABNT,2009) descreve agregado miúdo como sendo
aquele, cujos grãos conseguem passar pela peneira de 4,75mm, e que em concretos
convencionais, normalmente é a areia.
Segundo Mehta e Monteiro (2014), a principal função do agregado miúdo é
preencher os espaços vazios no concreto, presentes entre os agregados graúdos. O
uso deste material é muito importante no custo do concreto, visto que o cimento é o
material mais caro. Deste modo, ao se dosar o concreto com a quantidade correta de
cimento e ampliar a quantidade deste agregado, se tem um concreto com baixo valor
e boa qualidade.
24
Ambrozewicz (2012) indica que a classificação deste tipo de agregado é feita
através de seu Módulo de Finura (MF), visto na Tabela1, sendo este, obtido pelo
ensaio de granulometria.
Tabela 1 – Classificação da areia por seu MF.
Módulo de Finura
Muito fina de 1,35 a 2,25
Fina de 1,71 a 2,85
Média de 2,11 a 3,38
Grossa de 2,71 a 4,02
Fonte: adaptado de AMBROZEWICZ (2012, p. 51)
2.4.3.2 Agregados graúdos
Segundo a NBR 7211 (ABNT, 2009), o agregado graúdo é o material, cujas
partículas ficam retidas na peneira de abertura 4,75mm e passa na peneira com malha
de 75mm.
Normalmente a brita é o material mais utilizado com agregado graúdo em
concretos convencionais. Este material pode apresentar diversos formatos e
espessuras, por isso, deve ocorrer uma seleção deste tipo de agregado, a fim de
modificar relação de consumo de água e cimento e sua trabalhabilidade. Além de
diminuir o consumo de cimento no concreto, tem a função de diminuir a retração do
concreto e garantir sua resistência (FARIAS; PALMEIRA, 2007).
A classificação do agregado graúdo, segundo Ambrozewicz (2012), é dada pelo
seu Diâmetro Máximo Característico (DMC), obtido através de sua granulometria,
conforme pode ser observado na Tabela 2.
25
Tabela 2 – Classificação do agregado graúdo por seu DMC.
Diâmetro Máximo Característico
Brita 0 4,8 mm a 9,5 mm
Brita 1 9,5 mm a 19 mm
Brita 2 19 mm a 25 mm
Brita 3 25 mm a 38 mm
Brita 4 38 mm a 76 mm
Fonte: Adaptado de AMBROZEWICZ (2012, p. 47)
2.4.3.3 Agregados reciclados
Agregado Reciclado (AR) é definido pela norma NBR 9935 (ABNT, 2011) como:
“material granular obtido de processos de reciclagem de rejeitos ou subprodutos de
produção industrial, mineração ou construção ou demolição da construção civil,
incluindo agregados recuperados de concreto fresco por lavagem, para uso como
agregado”.
Segundo Holderbaum (2009, apud Gelain, 2014), compreende-se como
Resíduos da Construção Civil (RCC) todo o material decorrente de obras, desde
plásticos e solos até sobras de cerâmicas e argamassas, sendo que grande parte
destes materiais têm elevado potencial de reciclagem como agregados. A produção
de RCC no Brasil é muito grande, porém a utilização como agregado na fabricação de
concretos é praticamente inexistente, sendo que do material que é efetivamente
reutilizado, boa parte é destinada a aterros e sub-bases de vias.
Troian (2010) defende a utilização de agregados reciclados, pois esta
proporciona diversos ganhos quanto a sua utilização como material de construção.
Estas vantagens são observadas no aspecto ambiental da utilização, pois reduz
consideravelmente a taxa de extração de matérias-primas naturais, e proporciona a
reutilização de um material que provavelmente não iria receber o destino correto.
Também é citada a vantagem econômica deste material, pois apresenta menor custo
de produção, ainda, deve ser ressaltado que se corretamente aplicado, pode-se ter
um concreto que apresenta ótimo desempenho.
26
A maior dificuldade na implantação de produtos produzidos com uso de AR no
Brasil, é superar as barreiras impostas pelo setor da construção civil, que ainda é
muito conservador. Porém deve-se buscar alternativas com novas aplicações, que
demostre atributos competitivos sobre os produtos convencionais. Espera-se que
desta forma consiga-se alcançar as taxas de reciclagem vistas em outros países mais
desenvolvidos (VIERA; DAL MOLIN, 2004).
Nos países europeus, precursores da reciclagem de resíduos de construção
e demolição, o concreto reciclado já está sendo utilizado em concreto armado
para casas residenciais de médio padrão e portos marítimos, e até em
concretos de alta resistência (VIEIRA; DAL MOLIN, 2004).
2.4.4 Água de amassamento
A água de amassamento tem um papel fundamental na execução do concreto,
visto que, é ela quem proporciona a hidratação do cimento, gerando uma reação
química responsável pela característica de pega e endurecimento. Ainda, deve-se
levar em consideração a qualidade da água, sendo que deve ser de mesma qualidade
da fornecida à população, pois a utilização de água não tratada, que possui impurezas,
irá afetar a qualidade final do concreto e favorecer a manifestação de patologias
(METHA; MONTEIRO, 2014).
Silva (2004) acrescenta, que a água também é responsável pela lubrificação
dos compósitos do concreto, garantindo assim, sua trabalhabilidade. A dosagem de
água deve ser precisa, pois quando utilizada em excesso, causa o aumento do número
de vazios e, consequentemente, tem-se uma redução na resistência do material. Da
mesma forma, que quando a quantidade de água utilizada não for suficiente, não
haverá a hidratação de todos componentes.
2.5 Concreto com o uso de materiais reciclados
Atualmente diversos estudos vêm sendo desenvolvidos, tanto no Brasil quanto
no exterior, como o propósito de estudar artefatos de concreto com materiais
27
reciclados, sempre buscando encontrar alternativas que colaborem com um
desenvolvimento sustentável.
Modro (2008) desenvolveu sua pesquisa com substituição parcial do agregado
miúdo por Politereftalato de Etileno (PET) em 10%, 20%, 30% e 40%, em concretos
convencionais. Em seus ensaios obteve uma pequena queda de resistência à
compressão em 10% de substituição se comparado ao concreto referência, porém
para as outras porcentagens, a queda na resistência fui abrupta. Sua conclusão foi de
que este concreto somente poderia ser utilizado para fins não estruturais.
Pietrobelli (2010) também utilizou PET reciclado como agregado miúdo, nas
proporções de 15%, 30% e 45% em substituição de massa de areia. Seus resultados
apresentaram redução significativa da resistência com o acréscimo de agregado
reciclado. A conclusão foi que esta redução na resistência se deu devido à diferença
de massa específica do agregado reciclado e do natural, fator que não foi levado em
consideração na dosagem, tornando o volume de PET bastante elevado nos traços
de substituição.
Já Jardim (2016) comparou seu concreto de referência com dois traços de
substituição, 10% e 15% do volume de agregado miúdo natural por agregado reciclado
de PET. Tanto resistência à compressão, quanto à tração não obtiveram decréscimo
ou acréscimo significativo. Este dado permitiu a conclusão de que o PET pode sim ser
utilizado como agregado reciclado em concretos convencionais, considerando não há
grandes alterações em suas propriedades físicas.
Em seu trabalho Ferrari (2017) estudou a possibilidade da substituição de areia
por PVC em peças concreto para pavimentação. Em sua pesquisa, ela utilizou PVC
proveniente de eletrodutos, e ao fazer uma análise microscópica do material,
encontrou uma superfície rugosa, fato esse que possibilitou uma boa ligação com a
matriz cimentícia. Desta forma, seus resultados foram positivos, obtendo resistências
para 5% e 10% de substituição superiores a encontrada no traço de referência.
Já Kou et al (2009), não obteve resultados tão positivos para sua pesquisa,
onde substituiu parte do agregado miúdo natural por resíduos de tubos de PVC
moídos. Seus principais resultados apontaram uma redução gradual da resistência
conforme era adicionado o PVC e também destacou redução notável na
trabalhabilidade do concreto.
28
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Neste capítulo do trabalho estão descritos os materiais e métodos utilizados
para realizar os testes e ensaios necessários, para com isso, obter os resultados para
avaliar o concreto com a adição de resíduo de PVC.
3.1 Programa Experimental
O programa experimental foi divido em quatro etapas: caracterização dos
materiais, a definição do traço, concretagem com a substituição do agregado e
execução dos ensaios com o concreto obtido. Este programa pode ser observado na
Figura 5.
Na primeira etapa foram realizados os ensaios de caracterização dos materiais
utilizados neste trabalho, sejam eles agregados reciclados ou convencionais. Os
ensaios que foram realizados são granulometria, massa unitária, massa específica e
absorção de água. Com estes ensaios se teve os parâmetros necessários para a
próxima etapa.
A segunda etapa consistiu na análise de um traço de referência, o qual, foi
obtido através do método ABCP (Rodrigues, 1998). Este traço foi o parâmetro de
comparação entre os resultados obtidos do concreto com substituição.
A terceira etapa foi destinada a concretagem de corpos de prova, tanto do traço
referência, quando com os traços com substituição por agregado reciclado. Foram
realizados três traços com substituição, 5%, 10% e 15% em volume de areia.
29
Na quarta e última etapa, foi executado o ensaio com o concreto fresco,
abatimento de tronco de cone. Ainda nesta etapa, foram feitos os testes com o
concreto em estado endurecido: resistência à compressão, absorção e índice de
vazios, resistência à tração por compressão diametral e absorção de água por
capilaridade.
Figura 5 – Fluxograma da metodologia do estudo
Fonte: Do autor (2019).
3.2 Materiais utilizados
Aqui estão apresentados os materiais utilizados na pesquisa, assim como uma
breve caracterização dos mesmos.
3.2.1 Cimento
O aglomerante utilizado na produção dos corpos de prova foi o cimento
Portland CP V - ARI, devido a sua alta resistência inicial, que trouxe grande agilidade
Metodologia
Caracterização
dos materiais
Analise
granulométrica
Massa unitária
Massa específica
Absorção de
água
Definição do
traço
Aplicação do
método ABCP
Traço de
refência
Concretagem
dos corpos de
prova
Traço sem
subtituição
5% de PVC
10% de PVC
15% de PVC
Ensaios com
concreto
Ensaio no estado
fresco
Ensaios no
estado
endurecido
30
ao se efetuar os ensaios necessários. Esta elevada resistência observada nas
primeiras idades do concreto, pode ser observada na Quadro 3, que mostra resultados
obtidos em ensaios realizados pela fabricante, e sua comparação com as
especificações da norma.
Quadro 3 - Características físicas do cimento
Ensaio Itambé NBR 5733
Finura (resíduo na peneira 200) 0,46% 6%
Tempo de início da pega 2 h 37 min Superior a 1 hora
Tempo de fim da pega 3 h 14 min Inferior a 10 horas
Perda ao fogo 2,89% 4,50%
Resistência à compressão
1 dia - 22,4 Mpa 1 dia - 14 Mpa
3 dias - 37,7 Mpa 3 dias - 24 Mpa
7 dias - 43,0 Mpa 7 dias - 34 Mpa
28 dias - 51,2 Mpa 28 dias - Não previsto
Fonte: Adaptado de Itambé (2015) e NBR 5733 (ABNT 1991)
3.2.1.1 Massa específica do cimento
O fabricante Itambé (2015) fornece a informação de massa especifica média
para o cimento Portland CP V – ARI de 3,12 g/cm³. Porém para a obtenção de
melhores resultados, a massa específica do cimento foi determinada pela NBR 16605
(ABNT, 2017).
O ensaio da NBR 16605 (ABNT,2017), se resume em preencher um frasco de
Le Chateller com querosene até uma medida determinada, registra-se a massa do
conjunto (frasco + líquido), após é introduzida uma amostra do cimento até atingir
outra medida pré-determinada, novamente, o peso é registrado. Por fim, utilizou-se a
Fórmula 1 para calcular a massa especifica.
ρ =
m
V
(1)
Onde:
31
ρ – massa específica do cimento (g/cm³)
m – massa do material ensaio (g)
V – volume de deslocamento pela massa do material ensaiado (cm³)
3.2.2. Agregado miúdo natural
Para a realização da pesquisa foi utilizado uma areia fina como agregado miúdo
na confecção dos corpos de prova. Este material é fornecido pelo Laboratório de
Tecnologia da Construção (LATEC) e tem sua origem natural, proveniente da região
do Vale do Taquari/RS. Os ensaios a seguir foram realizados a fim de caracterizar
esta areia.
3.2.2.1 Análise granulométrica do agregado miúdo
A partir das prescrições da norma NBR 248 (ABNT, 2003) foi determinada a
composição granulométrica do agregado miúdo. Inicialmente utilizou-se os
procedimentos de obtenção de duas amostras, prescritos na NBR NM 27 (ABNT,
2011) com o objetivo de ter-se uma amostra homogeneizada.
Em seguida, a norma indica o uso de uma série de peneiras, cujas aberturas
estão previstas na NM-ISO 3310-1 (ABNT, 1996). Colocou-se a amostra na peneira
superior e se agita o conjunto, para que o material fique retido em cada granulometria,
assim, se mediu a massa retida em cada peneira e se define a curva granulométrica.
3.2.2.2 Massa unitária do agregado miúdo
Com base na NBR 45 (ABNT, 2006), foi determinada a massa unitário do
agregado miúdo. Essa norma instituiu que o um recipiente fosse preenchido com uma
amostra, obtida conforme a NBR NM 27 (ABNT, 2011), até que esse transborde, em
32
seguida, nivelou-se o material pelas bordas do recipiente. Registrou-se a massa do
conjunto e realizou-se o cálculo, utilizando a Fórmula 2 descrita abaixo.
ρap =
mar − mr
V
(2)
Onde:
ρap – massa unitária do agregado (g/cm³)
mar – massa do recipiente mais o agregado (g)
mr – massa do recipiente vazio (g)
V – volume do recipiente (cm³)
3.2.2.3 Massa específica do agregado miúdo
A NBR NM 52 (ABNT, 2003) foi utilizada para determinar a massa específica
do agregado miúdo. Para iniciar, separou-se 1 kg de amostra do agregado, depois
colocou-se essa amostra na água por 24 h e, posteriormente, pôs-se para secar sob
ação do vento. Com a amostra seca, colocou-se no molde tronco-cônico,
compactando com 25 golpes suaves, após, é aguardado que o material desmorone
quando retirado o molde.
Pesou-se 500 g desta amostra, colocando-a em um frasco e pesando o
conjunto. Em seguida, colocou-se aproximadamente 500 ml de água no frasco,
deixou-se o material repousando por 1 h, após completou-se com água até a marca
de 500 cm³ e, novamente, pesou-se o conjunto. Retirou-se o material do frasco, secou-
se em estufa a 105 °C, resfriou-se a temperatura ambiente e o pesou. Calculou-se a
massa específica com a Fórmula 3.
d =
m
(V − Va) −
ms−m
ρa
(3)
33
Onde:
d – massa específica do agregado (g/cm³)
m – massa da amostra seca em estufa (g)
ms – massa da amostra em condição saturada (g)
V – volume do frasco (cm³)
Va – volume de água adicionado ao frasco (cm³)
ρa – massa específica da água (g/cm³)
3.2.2.4 Absorção de água do agregado miúdo
A norma NBR NM 30 (ABNT 2001) foi utilizada para determinar a absorção de
água pelo agregado miúdo. Esta norma, prescreve que deve-se colocar 1 kg de
amostra em um recipiente, cobrir a amostra com água e deixar descansar por 24 h.
Posteriormente, deixou-se secar sob a ação do vento. A amostra seca, foi colocada
no molde troco-cônico e foi suavemente compactada com 25 golpes, este processo
foi realizado até que desmorone, sob a condição que não seja na primeira retirada do
molde. Por fim, determinou-se a absorção de água com a Fórmula 4.
A =
ms − m
m
x 100
(4)
Onde:
A – absorção de água (%)
m – massa da amostra seca em estufa (g)
ms – massa da amostra em condição saturada (g)
34
3.2.3 Agregado graúdo
Para os ensaios deste trabalho utilizou-se como agregado graúdo a brita tipo
0, de origem basáltica que é normalmente extraída na região do estudo. Este material
é fornecido pelo LATEC e tem suas dimensões entre 4,8 mm e 9,5 mm.
3.2.3.1 Análise granulométrica do agregado graúdo
Para essa análise seguiu-se a norma NBR 248 (ABNT, 2003), a mesma
utilizada para determinação da granulometria do agregado miúdo, com isso, os passos
seguidos são os mesmos descritos no item 3.2.2.1. Por fim, teve-se uma curva
granulométrica para o agregado graúdo.
3.2.3.2 Massa unitária do agregado graúdo
A determinação da massa unitária seguiu a norma NBR 45 (ABNT, 2006), já
utilizada para análise do agregado miúdo, desta forma, segue-se as mesmas etapas
já descritas no item 3.2.2.2.
3.2.3.3 Massa específica do agregado graúdo
Para determinar a massa específica deste agregado foi feito uso da NBR NM
53 (ABNT, 2009). Incialmente, coletou-se aproximadamente 2 kg de amostra do
agregado com Diâmetro Máximo Característico (DMC) até 12,5 mm, sendo
posteriormente lavado para remoção de quaisquer finos ainda existente, por fim, a
amostra foi seca em estufa.
Com o agregado seco, ele foi submergido em água por 24 horas, ao fim do
período, sua superfície foi seca com um pano e pesado (massa saturada). Então,
colocou-se esta amostra em um recipiente e o submergiu em um tanque com água,
35
ainda dentro do tanque, este recipiente foi pesado (massa em água). Por fim, o
material foi seco em estufa e sua massa foi registrada (massa seca). Sua massa
específica foi finalmente calculada com a Fórmula 5.
d =
m
ms − ma
(5)
Onde:
d – massa específica do agregado (g/cm³)
m – massa da amostra seca em estufa (g)
ms – massa da amostra em condição saturada (g)
ma – massa da amostra em água (g)
3.2.3.4 Absorção de água do agregado graúdo
Com os procedimentos da norma NBR NM 53 (ABNT, 2009), descritos no item
3.2.3.3, calculou-se a absorção de água deste agregado. Este cálculo foi feito através
da Fórmula 4.
3.2.4 PVC moído
O PVC moído foi disponibilizado pela Pevecerca 3JG, localizada na cidade de
Araquari/SC. O material é proveniente do resíduo produzido durante a fabricação de
tubos e perfis de PVC. Este material foi moído na própria indústria, de forma que não
houve necessidade de nenhuma medida adicional, além da realização dos ensaios de
caracterização. Na Figura 6 pode-se observar a aparência do PVC moído.
36
Figura 6 – Resíduo de PVC moído
Fonte: Do autor (2019).
3.2.4.1 Análise granulométrica do agregado reciclado
Pelo fato de não haver nenhuma norma específica para este tipo de agregado,
seguiu-se a norma NBR 248 (ABNT, 2003), a mesma utilizada para determinação da
granulometria do agregado miúdo, com isso, os passos seguidos são os mesmos
descritos no item 3.2.2.1. Por fim, irá teve-se uma curva granulométrica para o
agregado reciclado.
3.2.4.2 Massa unitária do agregado reciclado
A determinação da massa unitária seguiu as prescrições da norma NBR 45
(ABNT, 2006), já utilizada para análise do agregado miúdo, pois, não contamos com
norma específica para este tipo de agregado. Com isso, foram seguidos os mesmos
passos já descritas no item 3.2.2.2.
37
3.2.4.3 Massa específica do agregado reciclado
A massa específica do agregado reciclado foi determinada com uso da NBR
NM 52 (ABNT, 2003), a mesma utilizada para determinação feita com o agregado
miúdo, desta forma os procedimentos seguidos são os mesmos já informados no item
3.2.2.3.
3.2.6 Água de amassamento
A água utilizada no presente trabalho, é proveniente da rede pública de
abastecimento de água, fornecida pela Companhia Riograndense de Saneamento
(CORSAN). Esta água atende a NBR 15.900 (ABNT, 2009), que normatiza a água
para amassamento de concreto, desta forma, não foi necessário nenhum tratamento
adicional.
3.3 Determinação do traço
Para definir o traço a ser utilizado no presente trabalho, será utilizado o método
empírico ABCP (Rodrigues, 1998). Segundo Sandoval, Couto e Toralles (2018), este
método é mais adequado a pessoas com pouca experiência em processo de dosagem
e proporciona uma grande agilidade na sua execução, visto que apenas são
necessários os ensaios de caracterização dos materiais para a aplicação do método.
Outro ponto levantado é o fato de que a dosagem feita pelo método ABCP apresenta
resultados ótimos se comparados a outros métodos de dosagem.
Rodrigues (1998) define que incialmente, sejam definidos alguns parâmetros
de dosagem, estes parâmetros podem ser visualizados na Tabela 3 e foram obtidos
segundo a NBR 6118 (ABNT, 2004).
38
Tabela 3 – Parâmetros de dosagem estabelecidos.
Parâmetros de dosagem
fck 25,0 MPa
Sd (NBR 12655) 4,0 MPa
Abatimento 10,00 ± 1 cm
Condição de exposição (NBR 6118) Urbana
Fonte: Adaptado de SANDOVAL, COUTO E TORALLES (2018, p. 186)
A resistência à compressão de dosagem aos 28 dias foi calculada com a
Fórmula 6.
fc28 = fck + 1,65 x Sd
(6)
Onde:
fc28 – resistência de dosagem aos 28 dias (MPa)
fck – resistência característica à compressão (MPa)
Sd – desvio padrão (MPa)
Desta forma, obteve-se uma resistência-alvo fc28 = 31,6 MPa, a partir da qual
pode-se fixar a relação água/cimento (a/c), através do Gráfico 1.
39
Gráfico 1 – Curvas de Abrams para determinação da relação de água/cimento.
Fonte: Adaptado de SANDOVAL, COUTO E TORALLES (2018, p. 187)
A próxima etapa foi a determinação do Consumo de água (Ca) obtida na Tabela
4, com uso do DMC do agregado graúdo e o abatimento estabelecido na Tabela 3.
Tabela 4 – Consumo de água aproximado.
Consumo de água (L/m³)
Abatimento
(mm)
Dmáx (mm)
9,5 19 25 31,5 37,5
40 a 60 220 195 190 185 180
60 a 80 225 200 195 190 185
80 a 120 230 205 200 195 190
Fonte: Adaptado de SANDOVAL, COUTO E TORALLES (2018, p. 187)
Em pose do consumo de água e da relação água/cimento, calculou-se o
Consumo de Cimento (C), por meio da Fórmula 7.
40
C =
𝐶𝑎
a/c
(7)
Onde:
C – consumo de cimento (kg/m³)
Ca – consumo de água (L/m³)
a/c – relação água/cimento
Para estimar o consumo de agregado graúdo, utilizou-se o Volume compactado
seco (Vc) para cada metro cubico, que é dado em função da sua Dimensão máxima
(Dmáx) e do Módulo de Finura (MF) da areia, como visto na Tabela 5.
Tabela 5 – Volume compactado seco (Vc) de agregado graúdo para um metro cúbico
de concreto.
Vc de agregado graúdo por metro cúbico de concreto.
MF (da areia)
Dmáx (mm)
9,5 19 25 31,5 37,5
1,6 0,665 0,79 0,815 0,84 0,865
1,8 0,645 0,77 0,795 0,82 0,845
2 0,625 0,75 0,775 0,8 0,825
2,2 0,605 0,73 0,755 0,78 0,805
2,4 0,585 0,71 0,735 0,76 0,785
2,6 0,565 0,69 0,715 0,74 0,765
2,8 0,545 0,67 0,695 0,72 0,745
3 0,525 0,65 0,675 0,7 0,725
3,2 0,505 0,63 0,655 0,68 0,705
3,4 0,485 0,61 0,635 0,66 0,685
3,6 0,465 0,59 0,615 0,64 0,665
Fonte: Adaptado de SANDOVAL, COUTO E TORALLES (2018, p. 188)
Assim, o consumo de brita foi obtido com a Fórmula 8.
41
Cb = 𝑉𝑐 𝑥 ρc
(8)
Onde:
Cb – consumo de brita (kg/m³)
Vc – volume compactado por m³ de concreto (m³/m³)
ρc – massa unitária compactada do agregado graúdo
Para determinar o Consumo de agregado miúdo (Cm), primeiramente foi
calculado o Volume de agregado miúdo (Vm) através da Fórmula 9.
Vm = 1 − (
𝐶
dc
+
𝐶𝑏
db
+
𝐶𝑎
da
)
(9)
Onde:
Vm – volume do agregado miúdo por m³ de concreto (m³/m³)
C – consumo de cimento (kg/m³)
Cb – consumo de brita (kg/m³)
Ca – consumo de água (L/m³)
dc – massa específica do cimento
db – massa específica da brita
da – massa específica da água
Com o valor de Vm foi aplica na Fórmula 10, para se obter o Cm.
Cm = 𝑉𝑚 𝑥 𝑑m
(10)
Onde:
42
Cm – consumo de agregado miúdo (kg/m³)
Vm – volume do agregado miúdo por m³ de concreto (m³/m³)
dm – massa específica do agregado miúdo
Com todos estes consumos de materiais, fez-se a determinação do traço,
utilizando-se da Fórmula 11, para relacionar os diferentes materiais em relação ao
cimento.
1:
𝐶𝑚
C
:
𝐶𝑏
C
: a/c
(11)
Onde:
C – consumo de cimento (kg/m³)
Cm – consumo de agregado miúdo (kg/m³)
Cb – consumo de brita (kg/m³)
a/c – relação água/cimento
Este traço foi utilizado como referência para a comparação com os demais
traços desenvolvidos. A partir deste traço foram determinados os traços com
substituição por agregado reciclado nas porcentagens de 5%, 10% e 15%, fazendo
sua troca em função do volume de agregado miúdo, desta forma, levando sua massa
específica e unitária em consideração.
3.4 Ensaios no estado fresco
3.4.1 Ensaio de abatimento tronco de cone - slump test
43
A consistência do concreto estudado foi analisada através do ensaio de
abatimento de cone, o qual, é regido pela norma NBR NM 67 (ABNT, 1998). A norma
padroniza o processo de realização do ensaio, que consiste em colocar o concreto em
um molde cônico, apoiado sobre uma placa metálica. Na sequência, o concreto deve
ser inserido no cone em três camada iguais de forma a encher o molde, cada uma
destas camadas deve ser golpeada 25 vezes com uma haste metálica e ao final retira-
se o excesso de concreto. Após, remove-se o cone e o coloca-se invertido, com a
base maior para cima, sobre a placa, então devemos apoiar a haste sobre o cone e
medir a diferença entre a haste e o concreto, esta medida é o abatimento do concreto.
3.5 Ensaios no estado endurecido
3.5.1 Resistência à compressão
A principal característica do concreto é sua resistência à compressão, a qual
foi avaliada neste trabalho através do ensaio de ruptura à compressão, que atente as
instruções da NBR 5739 (ABNT, 2018).
Inicialmente foram moldados corpos de prova (CP), de 100mm de diâmetro por
200mm de altura, conforme as prescrições da NBR 5738 (ABNT, 2015), que indica a
aplicação de desmoldante nos moldes para depois preencher com o concreto fresco
em duas camadas, as quais devem ser compactadas com 12 golpes cada.
Após, estes CP foram colocados em uma câmara úmida, para garantir seu
correto processo de cura, e lá permaneceram pelo período necessário para obtenção
dos resultados. Para este trabalho os CP tiveram idades de 7, 14 e 28 dias, sendo 3
amostras por traço utilizado.
Após a cura destes corpos de prova, eles tiveram suas bases retificadas e
foram colocados em uma prensa hidráulica, que aplicou uma carga a velocidade
constante até o rompimento da amostra. A prensa registrou a carga total que foi
carregada até a ruptura e forneceu a tensão em Mpa.
44
3.5.2 Absorção e índice de vazios
A durabilidade de um concreto está completamente ligada à sua absorção, visto
que quanto mais fácil for a penetração de água e outros agentes contaminantes,
menos durável este concreto será. Para isso foi utilizada a norma NBR 9778 (ABNT,
2005) para analisar a absorção do concreto. Inicialmente foram moldados 3 corpos de
prova conforme prescrito no item 3.5.1 os quais foram curados até uma idade de 28
dias. Quando a cura foi finalizada, os CP foram secos em estufa a 105 °C por 72
horas, tomou-se o registro de sua massa e após, eles foram submergidos por um
período de 72 horas, em água na temperatura ambiente. Ao termino do período,
mediu-se a massa dos CP e, por fim, os submeteu a um processo de fervura, por 5
horas, e novamente, anotou-se sua massa saturada e submersa em água.
A absorção de água foi calculada com uso da Fórmula 12.
A =
msat − ms
ms
x 100
(12)
Onde:
A – absorção de água (%)
ms – massa da amostra seca em estufa (g)
msat – massa da amostra em condição saturada (g)
O índice de vazios foi calculado com a Fórmula 13.
Iv =
msat − ms
msat − mf
x 100
(13)
Onde:
Iv – índice de vazios (%)
45
ms – massa da amostra seca em estufa (g)
msat – massa da amostra em condição saturada (g)
mf – massa da amostra em condição submersa (g)
3.5.3 Resistência à tração por compressão diametral
A determinação da resistência à tração por compressão diametral foi executada
com o auxílio das indicações da norma NBR 7222 (ABNT, 2011). Para este teste foram
produzidos corpos de prova conforme já descrito no item 3.5.1 deste trabalho. Foram
moldados 3 CP por traço, os quais foram rompidos aos 28 dias. Então, estes CP foram
colocados em posição horizontal sob a prensa hidráulica e foram efetuados apoios
conforme a especificação da norma, para garantir o posicionamento da amostra. Por
fim, a prensa aplicou uma carga crescente até a ruptura do material e desta forma,
forneceu o valor de resistência à tração por compressão diametral em MPa.
3.5.4 Absorção de água por capilaridade
Para analisar a absorção de água por capilaridade foi realizado o ensaio
previsto na norma NBR 9779 (ABNT, 2012). Para esta prática foram moldados 3
corpos de prova por traço, seguindo as determinações descritas no item 3.5.1. Estas
amostras foram secas em estufa, a temperatura de 105 °C durante 24 horas, depois
disso, os CP devem foram resfriados e pesados. Em seguida os corpos de prova foram
alocados em um recipiente com uma lamina de água de aproximadamente 5mm de
espessura. Durante o teste tomou-se o registro da massa destes CP em períodos de
3, 6, 12, 24, 48, e 72 horas. Posteriormente, calculou-se a absorção de água por
capilaridade com o uso da Fórmula 14.
C =
msat − ms
S
(14)
46
Onde:
C – absorção de água por capilaridade (g/cm²)
msat – massa saturada do corpo de prova (g)
ms – massa do corpo de prova seco (g)
S – área da seção transversal (cm²)
47
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Este capítulo do trabalho busca apresentar os resultados obtidos na execução
dos ensaios descritos anteriormente no item 3, bem como, expor algumas discussões
e comparações.
4.1 Caracterização dos materiais
4.1.1 Cimento
Com o uso da NBR 16605 (ABNT, 2017) foi encontrada uma massa específica
de 2,92 g/cm³ para o cimento Portland CP V – ARI utilizado no ensaio. Resultado este
que está dentro dos padrões estabelecidos que são entre 2,8 e 3,2 g/cm³, conforme
informado pela Itambé, fabricante deste material (ITAMBÉ, 2016).
4.1.2 Agregado miúdo natural
O primeiro ensaio realizado com o agregado miúdo natural foi a determinação
da composição granulométrica, executado seguindo as prescrições da NBR 248
(ABNT, 2003) e a NBR 7211 (ABNT, 2009) foi utilizada para analisar sua aceitação
como constituinte para concretos.
Na Tabela 6 encontram se os resultados para o ensaio de granulometria do
agregado miúdo natural e com estes resultados, gerou-se o Gráfico 2, onde está
apresentada a curva granulométrica deste material. O módulo de finura encontrado
48
para esta areia é de 1,79 que, segundo a classificação de Ambrozewicz (2012), seria
de uma areia muito fina, onde seu módulo de finura varia entre 1,35 e 2,25. Segundo
classificação da NBR 7211 (ABNT, 2009) este agregado encontra-se dentro da zona
utilizável inferior, onde o MF deve estar entre 1,55 e 2,20.
Tabela 6 – Propriedades granulométricas do agregado miúdo natural
Peneiras Material
retido em
gramas
% Retida
% Retida
acumulada Número mm
3/8" 9,5 0,0 0,00 0,00
1/4" 6,3 0,0 0,00 0,00
4 4,75 0,0 0,00 0,00
8 2,36 2,0 0,22 0,22
16 1,18 55,7 6,23 6,46
30 0,6 129,5 14,48 20,94
50 0,3 332,5 37,20 58,15
100 0,15 316,0 35,36 93,50
Fundo <0,15 58,1 6,50 100,00
Total 893,7 100,00 179,27
Módulo de Finura (MF): 1,79
Diâmetro Máximo Caracteristico (DMC): 2,36
Fonte: Do autor (2019)
Gráfico 2 – Curva granulométrica do agregado miúdo natural
Fonte: Do autor (2019)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
9,5 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15
%
R
e
ti
d
a
A
c
u
m
u
la
d
a
Abertura das Peneiras (mm)
Limite Inf. Utilizável
Limite Inf. Ótimo
Agregado Miúdo Natural
Limite Sup. Ótimo
Limite Sup. Utilizável
49
Em seguida foi determinada a massa unitária do agregado miúdo natural,
utilizando-se das instruções contidas na norma NBR 45 (ABNT, 2006), onde foi
encontrado um valor de 1687,31 kg/m³, sendo esse semelhante ao resultado de 1633
kg/m³ obtido por Castro (2018) ao utilizar o mesmo material disponibilizado pelo
laboratório.
A determinação seguinte foi a de massa específica do agregado miúdo natural,
com auxílio da norma NBR NM 52 (ABNT, 2003), através da qual obteve-se o valor
de 2603,54 kg/m³, resultado compatível com os 2614 kg/m³ encontrados por Sartori
(2018) para esta areia disponibilizada pelo LATEC.
O último ensaio realizado com este material foi a determinação da absorção de
água, no qual foi utilizada a NBR NM 30 (ABNT, 2001), desta forma, apurou-se um
resultado de 3,49%, valor não muito distante dos 4,1% encontrados por Castro (2018),
ao analisar este agregado no LATEC.
4.1.2 Agregado graúdo natural
De mesma forma como realizado com o agregado miúdo, a determinação da
granulometria do agregado graúdo foi obtida seguindo as prescrições da NBR 248
(ABNT, 2003) e a NBR 7211 (ABNT, 2009) também, foi utilizada na análise de sua
aceitação como agregado do concreto.
Na Tabela 7 podem ser vistos os resultados para o ensaio de granulometria do
agregado graúdo natural e a partir destes resultados, pode-se gerar o Gráfico 3, que
apresenta a curva granulométrica do agregado graúdo. O diâmetro máximo
característico encontrado é de 9,5mm que, segundo a classificação de Ambrozewicz
(2012), é compatível com uma brita 0. Ao se observar o Gráfico 3, percebe-se que o
material se encontra fora dos limites estabelecidos na NBR 7211 (ABNT, 2009), porém
o material é bem graduado, conforme descrição de Farias e Palmeira (2012), tendo
apenas um módulo de finura relativamente baixo, algo esperado para um brita 0.
50
Tabela 7 – Propriedades granulométricas do agregado graúdo natural
Peneiras Material
retido em
gramas
% Retida
% Retida
acumulada Número mm
1" 25 0,0 0,00 0,00
3/4" 19 0,0 0,00 0,00
1/2" 12,5 85,0 4,86 4,86
3/8" 9,5 440,0 25,18 30,04
1/4" 6,3 710,0 40,63 70,67
4 4,75 260,0 14,88 85,55
8 2,36 237,5 13,59 99,14
Fundo <2,36 15,0 0,86 100,00
Total 1.747,5 100,00 214,74
Módulo de Finura (MF): 2,15
Diâmetro Máximo Caracteristico (DMC): 9,5
Fonte: Do autor (2019)
Gráfico 3 – Curva granulométrica do agregado graúdo natural
Fonte: Do autor (2019)
A segunda determinação foi a massa unitária do agregado graúdo natural, na
qual, também foi utilizado as instruções contidas na norma NBR 45 (ABNT, 2006),
chegando a um valor de 1547,11 kg/m³, que é muito semelhante aos 1568 kg/m³
obtido por Silva (2018) em sua análise para o mesmo material.
A determinação de massa específica do agregado graúdo natural foi feita com
uso da norma NBR NM 53 (ABNT, 2009), obtendo-se o valor de 2376,19 kg/m³,
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
9,5 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3
%
R
e
ti
d
a
A
c
u
m
u
la
d
a
Abertura das Peneiras (mm)
Limite Inferior
Agregado Graúdo Natural
Limite Superior
51
resultado semelhante aos 2530 kg/m³ encontrados por Giovanaz (2018) para esta
brita disponibilizada pelo LATEC.
Por fim, foi determinada a absorção de água, na qual foi utilizada a NBR NM 53
(ABNT, 2009) a qual, forneceu o resultado de 0,87%, exatamente o mesmo valor
encontrado por Castro (2018), para este mesmo agregado do LATEC.
4.1.3 Agregado miúdo reciclado
A análise granulométrica do agregado miúdo reciclado foi executada conforme
a normativa NBR 248 (ABNT, 2003), com auxílio da NBR 7211 (ABNT, 2009) para
obtenção de parâmetros de aceitação para fazer parte do concreto.
Os resultados para o ensaio de granulometria deste agregado reciclado podem
ser observados na Tabela 8, resultados estes que proveram o Gráfico 4, que traz a
curva granulométrica do agregado miúdo reciclado. O módulo de finura obtido para
este agregado é de 4,12, valor muito semelhante aos 4,27 encontrados por Ferrari
(2017) para PVC moído. Ao analisar o Gráfico 4, observa-se que o material tem uma
graduação uniforme, que se justifica pelo fato da moagem criar grãos semelhantes
entre si. O material está fora dos limites indicados pela NBR 7211 (ABNT, 2009),
porém como a norma não apresenta parâmetros específicos para agregados
reciclados, pode-se aceitá-lo com essa configuração granulométrica.
52
Tabela 8 – Propriedades granulométricas do agregado miúdo reciclado
Peneiras Material
retido em
gramas
% Retida
% Retida
acumulada Número mm
3/8" 9,5 0,0 0,00 0,00
1/4" 6,3 0,0 0,00 0,00
4 4,75 7,3 2,32 2,32
8 2,36 67,5 21,61 23,93
16 1,18 193,0 61,81 85,74
30 0,6 43,7 14,00 99,74
50 0,3 0,8 0,26 100,00
100 0,15 0,0 0,00 100,00
Fundo <0,15 0,0 0,00 100,00
Total 312,15 34,93 411,74
Módulo de Finura (MF): 4,12
Diâmetro Máximo Caracteristico (DMC): 4,75
Fonte: Do autor (2019)
Gráfico 4 – Curva granulométrica do agregado miúdo reciclado
Fonte: Do autor (2019)
A massa unitária do agregado miúdo reciclado foi determinada com uso da
norma NBR 45 (ABNT, 2006), obtendo valor de 532,07 kg/m³, valor muito próximo aos
546 kg/m³ observados Kou et al (2009), ao analisar PVC moído a partir de resíduos
de tubos.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
9,5 6,3 4,75 2,36 1,18 0,6 0,3 0,15
%
R
e
ti
d
a
A
c
u
m
u
la
d
a
Abertura das Peneiras (mm)
Limite Inf. Utilizável
Limite Inf. Ótimo
Agregado Reciclado (PVC)
Limite Sup. Ótimo
Limite Sup. Utilizável
53
A norma NBR NM 52 (ABNT, 2003) foi utilizada para chegar-se ao resultado de
massa específica para o agregado miúdo reciclado, desta forma, foi encontrado o
valor de 1298,70 kg/m³, resultado compatível com os 1400 kg/m³ encontrados por Kou
et al (2009) para sua análise com resíduos de PVC.
A absorção de água para este material é considerada nula, pelo fato do PVC
ser um polímero não hidroscópico, ou seja, não absorve água ou umidade, fato este
que também foi apontado por Kou et al (2009).
4.2 Definição do traço
Com o uso das prescrições do método ABCP desenvolvido por Rodrigues
(1998), das recomendações feitas por Sandoval, Couto e Toralles (2018) e com os
resultados obtidos nos ensaios de caracterização dos materiais empregados, pôde-se
aplicar os processos descritos no item 3.3 deste trabalho. Deste modo, chegou-se no
traço observado no Quadro 4.
Quadro 4 – Traço de referência
Traço Cimento Areia Brita a/c 1:m C (kg/m³)
Proporção
em volume
1 1,60 2,62 0,605 1 : 4,22 380,2
Fonte: Do autor (2019).
A partir deste traço foram definidos mais três traços, onde o volume de
agregado miúdo natural fora substituído por PVC moído nas proporções de 5%, 10%
e 15%. Nestes traços foi necessário a adição do aditivo superplastificante Grace Tec
Flow 8000A, disponibilizado pelo LATEC, para que o abatimento estipulado no método
fosse atingido, sem modificar a relação água/cimento, assim, buscando evitar
alterações na sua resistência. Também foram feitas algumas correções nos consumos
de materiais em relação a suas massas específicas. Os consumos em massa, bem
como a porcentagem de aditivo adicionada podem ser observados no Quadro 5.
54
Quadro 5 – Traços utilizados na produção do concreto, com seu consumo em massa
Fonte: Do autor (2019).
Na posse destes dados foram moldados 72 CP segundo a normativa NBR 5738
(ABNT, 2015), já previamente descrita no item 3.5.1. Destes 72 CP, foram executados 18 por
cada um dos 4 traços, dos quais, 9 foram rompidos por compressão, sendo 3 aos 7 dias, 3
aos 14 e outros 3 aos 28 dias. Dos 9 CP restantes, foram curados até a idade de 28 dias,
onde 3 foram rompidos por compressão diametral, outros 3 utilizados no ensaio de absorção
de água e índice de vazio e os últimos 3, para a determinação da absorção por capilaridade.
4.3 Ensaio do concreto em estado fresco
4.3.1 Ensaio de abatimento do tronco de cone – slump test
O primeiro ensaio realizado com o concreto, ainda em seu estado fresco foi o
teste de abatimento do tronco de cone, também conhecido por slump test. Este ensaio
teve o objetivo de equiparar os diferentes traços, pois para o método ABCP o
abatimento é uma das características utilizadas determinar a dosagem. Desta forma
temos a trabalhabilidade e a água/cimento fixados, sendo utilizado o aditivo
superplastificante com objetivo de corrigir o abatimento até a trabalhabilidade
estipulada. A Quadro 6 apresenta um comparativo entre o abatimento final em relação
a quantidade de aditivo utilizada.
Cimento
(kg)
Agregado
miúdo (kg)
Agregado
graúdo(kg)
Cimento
(kg)
Areia
(kg)
Brita
(kg)
PVC
(kg)
a/c
Água
(kg)
Aditivo
Superplast. (%)
Traço
referência
1 1,6 2,62 10,50 16,80 27,55 0,00 0,605 6,35 0
Traço 5% PVC 1 1,6 2,62 10,39 15,79 27,26 0,83 0,605 6,28 0,92%
Traço 10% PVC 1 1,6 2,62 10,28 14,81 26,98 1,65 0,605 6,22 1,35%
Traço 15% PVC 1 1,6 2,62 10,17 13,84 26,70 2,44 0,605 6,15 1,91%
Identificação
Traço unitário 1 : 4,22 Consumo total de materiais em kg
55
Quadro 6 – Comparação do uso de aditivo com o abatimento encontrado
Identificação Aditivo superplasticante (%) Abatimento (mm)
Traço referência 0 90
Traço 5% PVC 0,92% 90
Traço 10% PVC 1,35% 100
Traço 15% PVC 1,91% 100
Fonte: Do autor (2019).
Esta necessidade pelo acréscimo de aditivo superplastificante se relaciona à
perda de abatimento com aumento da substituição do agregado natural pelo reciclado,
como já havia sido observado por Jardim (2016). Modro (2008) em sua pesquisa
chegou a abatimento 0 para substituições mais altas, ao utilizar PET como agregado
reciclado, porém indica que parte desta perda pode ser proveniente da forma do
material utilizado.
Já Pietrobelli (2010), ao substituir o agregado miúdo por PET encontrou perdas
de trabalhabilidade mais próximas as encontradas neste trabalho, sendo facilmente
corrigidas com o uso de aditivos. Segundo ele, o concreto menos trabalhável obtido
com este agregado se explica pelo fato que o agregado reciclado possui maior volume
e menor peso ao se comparar ao agregado natural.
Na Figura 7, pode-se analisar a diferente consistência de cada um dos traços,
bem como seu abatimento. Nesta imagem percebe-se que com a crescente
substituição do agregado miúdo, começa a ocorrer uma segregação de material, isto
se deve à falta de argamassa na mistura.
56
Figura 7 – Comparação do abatimento
Fonte: Do autor (2019).
4.4 Ensaio do concreto em estado endurecido
4.4.1 Resistência à compressão
Na Gráfico 5, estão apresentados os resultados das médias de resistência à
compressão dos corpos de provas do concreto de referência, bem como, dos traços
com substituição. No Apêndice A, podem ser vistos todos os resultados para cada um
dos CP rompidos.
57
Gráfico 5 – Resistência à compressão x idade de rompimento
Fonte: Do autor (2019)
O Gráfico 5 mostra que, como já era esperado, houve aumento da resistência
entre as idades de controle (71428 dias) para todos os traços. Tanto o concreto
de referência quanto os concretos com substituição de 5% e 10% alcançaram
resistências superiores aos 31,6 MPa estipulados para os 28 dias, na definição do
traço. Sendo o Traço com 15% de PVC o único a não atingir a resistência mínima. Os
resultados para este traço foram muito inferiores aos esperados, porém tal conclusão
não surpreende, quando se analisa a Figura 7, sendo que esta mostra a segregação
do material. Deste modo, acredita-se que este resultado possa ser evitado com uma
correção no traço, evitando a falta de argamassa no concreto.
O resultado para o traço com 5% de substituição foi o que obteve melhor
desempenho dentre os analisados, ficando com um aumento de 21,2 % na resistência
se comparado ao concreto de referência, sendo que ao se comparar com outras
pesquisas realizadas com o mesmo material, como a de Kou et al (2009), tem-se um
padrão de queda na resistência com esta substituição. Porém fato que pode ser
explicado pela diferente granulometria do material, que somado com a areia, preenche
31,59
35,16
39,85
41,66
46,18
48,29
32,89 33,26
35,56
8,31 8,76 9,00
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
7 14 28
R
e
s
is
tê
n
c
ia
(
M
P
a
)
Idade (em dias)
Referência
5% PVC
10% PVC
15% PVC
58
melhor os vazios dentro do concreto, aumentando o empacotamento de partículas do
conjunto.
Os resultados apontados por Ferrari (2017), para uma substituição com 10%
de agregado miúdo por PVC moído, seriam de uma diminuição de 11,6% na
resistência à compressão aos 28 dias se comparados ao concreto de referência. Estes
resultados são compatíveis com os encontrados nesta pesquisa, onde para este traço
teve-se uma redução de 10,7% na resistência, para a mesma comparação.
Na análise da resistência a compressão a substituição da areia por PVC se
mostrou viável, para as porcentagens de 5% e 10%, sendo que ambas superaram a
resistência de projeto. A substituição com 15% não se mostrou adequada para o uso
em concretos neste trabalho, porém mais estudos devem ser realizados para efetivar
tal conclusão.
4.4.2 Absorção e índice de vazios
Os valores médios de absorção de água e índice de vazios podem ser vistos
na Tabela 9, onde também está indicada a comparação entre os valores do traço de
referência e os traços com substituições. Todos os resultados para cada corpo de
prova, se encontram no Apêndice B.
Tabela 9 – Absorção de água e índice de vazios
Traço
Absorção de
Água (%)
Relação Concreto
Referência/Concreto
com substituição
Índice de
Vazios (%)
Relação Concreto
Referência/Concreto
com substituição
Referência 4,09 1,00 9,29 1,00
5% PVC 3,20 0,78 7,47 0,80
10% PVC 4,81 1,18 10,79 1,16
15% PVC 9,06 2,22 18,75 2,02
Fonte: Do autor (2019)
Os resultados obtidos para este ensaio são totalmente compatíveis com os
resultados encontrados para o ensaio de resistência à compressão visto em 4.4.1, de
59
forma que quanto menor o índice de vazios e, consequentemente, a absorção de
água, maior a resistência resultante.
A variação do índice de vazios entre o concreto de referência e os traços com
substituição, se assemelha muito com a variação da absorção de água para esta
mesma comparação, onde fica visível a relação direta entre as duas propriedades.
Almeida (2016) indica que mesmo que a absorção do PVC seja nula, o que
seria um ponto positivo para a substituição, este na verdade é seu maior problema,
haja vista que a falta de absorção de água dificulta a interação entre a matriz
cimentícia e o polímero. Este fenômeno pôde ser observado nos traços com 10% e
15% de agregado reciclado.
Já no traço com 5% de PVC, as partículas mais finas de PVC preencheram os
espaços vazios, complementando a areia. Desta forma, o efeito a não absorção de
água pelo PVC não foi fundamental para este resultado.
Sendo, desta forma, o traço com 5% de substituição o mais indicado, para
atender a quesitos de absorção de água e índice de vazios.
4.4.3 Resistência à tração por compressão diametral
Os resultados de resistência à tração por compressão diametral para os
quatro traços podem ser vistos no Gráfico 6, onde estão representados seus valores
médios, todos resultados para cada corpo de prova podem ser observados no
Apêndice C.
60
Gráfico 6 – Resistência à tração por compressão diametral aos 28 dias
Fonte: Do autor (2019)
Ao comparar os valores encontrados para este ensaio, percebe-se que houve
um acréscimo 25,3% na resistência à tração do traço com 5% de PVC, se comparado
ao traço de referência. Já no traço com 10% de substituição, ocorreu uma queda de
22,2% na resistência à tração, porém o pior resultado foi o do traço com 15% do
agregado reciclado, onde teve-se uma diminuição de 58,9% em sua resistência.
Novamente, esta baixa resistência encontrada para o traço com 15% de PVC
pode ser explicada pela segregação de materiais no processo de moldagem, algo que
como visto no item 4.4.3, aumentou muito seu índice de vazio, desta forma, baixando
sua resistência.
O traço com 10% de agregado reciclado teve uma queda de 22,2% em relação
ao concreto de referência, similar aos 18,4% encontrados por Kou et al (2009), que
relacionou essa perda de resistência ao fato de que o PVC por não absorver água,
dificulta a adesão da matriz cimentícia, e desta forma, enfraquece a zona de transição,
região que compreende a interface entre a pasta e a superfície do agregado, onde se
inicia a ruptura.
2,72
3,41
2,12
1,12
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
Referência 5% PVC 10% PVC 15% PVC
R
e
s
is
tê
n
c
ia
(
M
P
a
)
Traço
61
Já o aumento da resistência à tração vista no traço com 5% do PVC, segundo
Jardim (2016), está associado ao fato de que as partículas de PVC podem assumir
um papel semelhante ao observado nas adições de fibras no concreto, fornecendo
assim, um elevado ganho de resistência à tração.
No que se refere a resistência à tração, apenas o traço com substituição de 5%
se mostrou efetivo quando comparado ao concreto convencional. Sendo os traços
com 10% e 15% de PVC, considerados não apropriados para este uso, até que se
realizem novas pesquisas sobre o tema.
4.4.4 Absorção de água por capilaridade
Na Tabela 10, estão expostos os valores médios para os resultados de
absorção de água por capilaridade para 3h, 6h, 12h, 24h, 48h e 72h. Também está
apresentada uma comparação entre o traço de referência e os demais traços para
cada uma das medições. Os resultados para cada um dos corpos de prova podem ser
visualizados no Apêndice.
62
Tabela 10 – Absorção de água por capilaridade
Fonte: Do autor (2019)
Com estes dados pode-se gerar o Gráfico 7, que torna a visualização dos
resultados muito mais clara, podendo-se observar a absorção de água através dos
registros para cada idade.
Traço
Aborção de Água
3h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Aborção de Água
6h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Referência 0,18 1,00 0,25 1,00
5% PVC 0,16 0,91 0,21 0,83
10% PVC 0,07 0,38 0,09 0,35
15% PVC 0,06 0,35 0,09 0,35
Traço
Aborção de Água
12h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Aborção de Água
24h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Referência 0,37 1,00 0,45 1,00
5% PVC 0,27 0,73 0,35 0,79
10% PVC 0,15 0,40 0,16 0,35
15% PVC 0,12 0,31 0,17 0,38
Traço
Aborção de Água
48h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Aborção de Água
72h (g/cm²)
Relação Concreto
Refência/Concreto
com substituição
Referência 0,61 1,00 0,76 1,00
5% PVC 0,45 0,75 0,54 0,71
10% PVC 0,24 0,39 0,33 0,43
15% PVC 0,27 0,44 0,38 0,49
63
Gráfico 7 – Absorção de água por capilaridade x tempo
Fonte: Do autor (2019)
Ao observar o Gráfico 7, tem-se um resultado inesperado, pois os traços com
maiores porcentagens de substituição apresentam os menores níveis de absorção se
comparados ao traço de referência, resultados estes incompatíveis com os que foram
encontrados para absorção pelo método de imersão. Porém este fato pode ser
explicado através da má ligação entre o polímero e a matriz cimentícia, fenômeno
explicado por Almeida (2016). Esta má ligação entre os constituintes do concreto
ocasiona uma segregação dos materiais, fazendo com que haja grande concentração
de fino no fundo do corpo de prova. Como no ensaio de absorção de água por
capilaridade, esta é feita pelo contato entre o fundo do corpo de prova e uma lâmina
de água, entende-se que a camada formada por finos no fundo deste concreto impeça
a absorção por capilaridade, sendo assim, estes resultados considerados irreais.
Já no concreto com 5% de substituição, temos uma absorção por capilaridade
mais condizente com a realidade encontra nos outros ensaios, desta forma pode-se
considerar este resultado válido.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0 3 6 12 24 48 72
A
B
S
O
R
Ç
Ã
O
(
G
/C
M
²)
HORAS
Referência
5% PVC
10% PVC
15% PVC
64
5 CONCLUSÃO
Com base nas análises e resultados, onde se buscou avaliar a substituição do
agregado miúdo natural por agregado miúdo reciclado, obtido através da moagem de
resíduos de PVC, nas proporções de 5%, 10% e 15%, na dosagem de um concreto
convencional. Estão aqui apresentadas as conclusões finais deste trabalho, bem
como sugestões para próximas pesquisas.
Inicialmente, deve-se citar que os resultados obtidos para o traço com 15% de
PVC não foram os melhores possíveis, provavelmente em decorrência de algum erro
no processo de definição do traço, tendo-se isto em visto, indica-se a realização de
novos trabalhos com este material e traço, porém utilizando algum outro método de
dosagem ou fazendo algumas correções no traço.
Para os resultados de resistência à compressão os concretos com 5% e 10%
de agregado miúdo substituído por PVC foram aceitos com opção para concretos
convencionais, pois superaram a resistência solicitada em projeto, sendo que o traço
com 5% de agregado reciclado chegou a uma resistência de 48,29 MPa aos 28 dias,
superando em 52,8% os 31,6 MPa estabelecidos para o projeto.
Já para resistência à tração, apenas o resultado obtido pelo concreto com 5%
de PVC superou o concreto convencional. Este fato ocorreu devido ao efeito de que o
PVC age como uma espécie de fibra dentro do concreto, desta forma melhorando sua
resistência à tração.
Os finos presentes no resíduo de PVC foram cruciais para atingir um
empacotamento ótimo no traço de 5% de substituição, desta formar diminuindo seu
número de vazios e, consequentemente, sua absorção de água, fazendo que ambos
os parâmetros fossem menores que os obtidos para o concreto de referência.
65
Observando nessas analises, é possível afirmar que a substituição de agregado
miúdo natural por agregado reciclado de PVC é viável, enquanto as suas propriedades
físicas e mecânicas. Sendo que os melhores resultados para esta substituição serão
obtidos a partir do uso de 5% de PVC para o volume original de areia.
66
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