Avaliação da substituição parcial do agregado pequeno por resíduos de obras na composição do concreto convencional

O setor da construção civil é propulsor de grandes desenvolvimentos econômicos e sociais, no entanto é um dos maiores consumidores de matéria prima e geradores de resíduos sólidos, sendo responsável por inúmeros impactos ambientais. A substituição dos agregados naturais por materiais não convencionais provenientes de resíduos de obras representa uma possibilidade sustentável.

resíduos2Ricardo Guedes de Lima, Maria Aparecida Bezerra Oliveira, Laiana Ferreira da Costa, Thalita Maria Ramos Porto e Héllykan Berliet dos Santos Monteiro

A indústria da construção civil é uma das mais importantes atividades que impulsionam o progresso do Brasil no âmbito econômico e social, abrangendo desde a extração de insumos até a construção propriamente dita. Entretanto, face à capacidade de mudança da paisagem, o excessivo consumo de recursos naturais e a elevada geração de subprodutos em grande quantidade e de naturezas diversas, o setor tem assumido a configuração de ser potencialmente degradante ao meio ambiente (BRASILEIRO e MATOS, 2015; DA SILVA et al, 2015).

Segundo a Secretaria Nacional de Saneamento Ambiental (SNSA, 2012) a cadeia produtiva da construção civil consome entre 14 e 50% dos recursos naturais extraídos no planeta. No Japão corresponde a cerca de 50% dos materiais que circulam na economia e nos EUA o consumo de mais de dois bilhões de toneladas representa cerca de 75% dos materiais circulantes.

Em 2010, a produção de agregado no Brasil foi de 451 milhões de toneladas, sendo que a de areia foi de 267 milhões de toneladas e há previsão de que essa quantidade extraída dobre em 2022 (IBRAM, 2010). Conforme Brasileiro e Matos (2015) os materiais inertes, tais como areia e cascalho, muito utilizados na construção civil são usualmente fornecidos por meio da extração de sedimentos aluviais.

A extração desses sedimentos modifica o perfil dos rios e o seu equilíbrio, além de introduzir problemas ambientais como modificações em sua estrutura hidrológica e hidrogeológica. Nogueira (2016) ainda acrescenta que quando a extração da areia se dá por meio de dragagem de leitos fluviais, podem acontecer danos ao meio ambiente como por exemplo a supressão da vegetação nativa presente às margens do local de exploração, instabilidade de ambientes ribeirinhos, aumento da turbidez da água e até mesmo modificações e desvios no leito do rio.

Associado a esse cenário de excessivo consumo de recursos naturais, a construção civil ainda é um dos setores de produção que mais desperdiça. Santo et al. (2014) afirmam que o entulho muitas vezes é gerado por deficiências no processo da construção, como falhas ou omissões na elaboração dos projetos e na sua execução, má qualidade dos materiais empregados, perdas no transporte e armazenamento, má manipulação por parte da mão de obra, além da substituição de componentes em reforma ou reconstrução.

De acordo com Santo (2014), no gerenciamento dos resíduos sólidos, a sustentabilidade socioambiental se edifica com base em modelos e sistemas integrados, que propiciem tanto a reutilização de materiais rejeitados quanto na reciclagem dos materiais que sirvam de matéria prima para as indústrias, como a subtração do lixo originado pela população, diminuindo o desperdício. Baptista et al (2018) alertam que diante desse quadro, surge a necessidade de buscar soluções viáveis para os problemas socioambientais causados pela produção excedente de resíduos de construção e demolição (RCD), uma vez que futuramente o espaço disponível para descarte dos detritos será limitado, pois do mesmo modo que a população mundial tem crescido, o lixo gerado por esse volume de pessoas também cresce.

A introdução deverá conter resumo teórico sobre o tema, apresentação da pesquisa, justificativa implícita, objetivos, síntese metodológica e resumo das discussões e resultados da pesquisa, além de apresentar uma síntese conclusiva acerca do trabalho desenvolvido. A preocupação com os impactos ambientais gerados pela produção de RCD, a perspectiva de aumento no número de construções e demolições e o desafio de unir os avanços na construção com a questão da sustentabilidade têm gerado estudos em vários países a respeito de possibilidades de reaproveitamento desses resíduos como agregados.

Segundo Pereira et al. (2012), a substituição dos agregados convencionais por agregados reciclados apresenta diversas vantagens, como economia na aquisição de matéria-prima, diminuição da poluição gerada pela produção dos agregados e melhora na preservação das reservas naturais de matéria-prima do planeta. Brasileiro e Matos (2015) acrescenta que a reciclagem de RCD contribui também para a ampliação da vida útil dos aterros, especialmente em grandes cidades, em que a construção civil é intensa e há escassez de área para deposição.

No entanto, Tam, Tam e Wang (2006) citam que as características inerentes ao agregado reciclado, incluindo heterogeneidade, alta porosidade e elevado nível de impurezas, podem afetar a resistência mecânica de concretos produzidos com esses materiais e limitar suas aplicações. Diante do exposto, pretende-se com este trabalho avaliar a substituição parcial do agregado miúdo por resíduos de concreto na composição de um concreto convencional, analisando o comportamento deste quanto à resistência mecânica por compressão. O objetivo foi apresentar uma alternativa de reintrodução de RCD na cadeia produtiva de forma a reduzir os prejuízos ambientais.

Metodologia

O estudo desenvolvido apresentou natureza técnica e experimental, ressaltando que os ensaios foram realizados no laboratório de Materiais de Construção Civil e Técnicas Construtivas da Faculdade Santa Maria (FSM), na cidade de Cajazeiras (PB). Seguindo o objetivo de produção de concreto a partir de uma substituição parcial do agregado miúdo por um material não convencional, proveniente da produção acadêmica de concretos convencionais no laboratório referenciado. Inicialmente para a confecção deste concreto realizou-se uma caracterização geral e especifica dos materiais a serem utilizados, desde o agregado miúdo, graúdo e o tipo de aglomerante a ser adicionada na mistura, assim como, uma classificação do agregado proveniente dos corpos de provas confeccionados no laboratório.

Para a produção dos concretos em diferentes percentuais de substituição do agregado miúdo fez-se uso do cimento Portland do tipo CP II – P – 32. Este aglomerante selecionado pela disponibilidade na região. Com a definição do aglomerante, realizou-se em seguida o ensaio de granulometria para o agregado miúdo e graúdo, tendo como base a NBR NM 248/2003: Agregados – Determinação da Composição granulométrica.

O ensaio de granulometria da areia utilizou as seguintes séries de peneiras: 4,75 mm, 2,36 mm, 1,18 mm, 600 μm, 300 μm, 150 μm e fundo, adotando mediante as diretrizes da norma uma amostragem de 500 g do material. Para a caracterização granulométrica da brita utilizou-se a seguinte série de peneiras: 19 mm, 9,5 mm, 4,75 mm e fundo de peneira, para a realização do ensaio utilizou-se uma amostragem de 5000 g do material.

Ressalta-se que antes da realização do ensaio, realizou-se o processo de quarteamento de ambos os materiais. Posteriormente, determinou-se a massa especifica da areia, normatizado pela NBR 9776 – Agregados – Determinação da massa específica em agregados miúdos por meio do frasco de Chapman. Os resultados de massa específicas obtidas pelo ensaio, foram calculados utilizando a seguinte equação: 𝜇=500/L-200, onde, μ= massa específica do agregado miúdo; expressa em g/cm³; L= leitura do frasco (volume ocupado pelo conjunto água-agregado miúdo).

Destaca-se a realização de duas verificações do ensaio para validação do ensaio e consequente determinação da massa especifica. A massa específica do agregado miúdo foi de 2,604 g/cm³. A determinação do traço para dosagem do concreto foi desenvolvida utilizando os métodos da Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP), adotando um fck 25 Mpa de resistência, modo de produção e classe de agressividade (sd) de 5,5 e índice de trabalhabilidade na classe de 80 mm a 100 mm.

Para a determinação da dosagem estimou o modulo de finura e diâmetro máximo a partir dos ensaios de granulometria, encontrado o seguinte traço: 1:1,33:2,41:0,50. Após a determinação do traço de dosagem, estimou uma substituição parcial do agregado miúdo. Considerou-se uma substituição de 5 %, 10 % e 15%, sendo produzido dois corpos de prova para cada substituição e destaca-se a produção de um traço controle para discussão dos resultados.

Após a fixação das quantidades dos materiais a serem utilizados para a moldagem, utilizou uma betoneira para a mistura dos materiais. Posteriormente os corpos de prova foram moldados utilizando formas cilíndricas com dimensões de 10 cm x 20 cm, a moldagem seguiu as diretrizes da NBR 5738/2015: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Após 24 horas os corpos de provas foram desmoldados e submetidos ao processo de cura submersa em água.

Determinou-se o ensaio de resistência a compressão dos corpos de prova de concreto (Figura 01), utilizando a NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos como diretriz para a realização do ensaio, vale ressaltar a utilização da prensa hidráulica manual com capacidade de até 100 tf, com indicador eletrônico digital. Os resultados foram sistematizados no software Excel versão 2013.

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Na Figura 02 está disposto o gráfico com os resultados da compressão aos 7, 21 e 28 dias para o concreto de referência (CR), concreto com substituição de 5% da areia média, concreto com substituição de 10% da areia média e concreto com substituição de 15% da areia média. Por meio do gráfico, percebe-se um acréscimo da resistência à compressão aos 7 dias com a substituição do agregado miúdo pelo resíduo de concreto. Nota-se que a resistência à compressão aos 7 dias aumenta à medida que os teores de resíduo também aumentam.

A mesma tendência pode ser observada para o ensaio de resistência à compressão aos 21 dias, no entanto verifica-se que para a substituição de 5% e 10% os valores das resistências foram próximos, indicando que o comportamento mecânico do concreto aos 21 dias nessa zona de substituição permanece praticamente o mesmo. Comparando ainda as resistências à compressão aos 7 e 21 dias para a substituição de 5%, constata-se valores semelhantes.

Para a resistência à compressão dos corpos de prova após os 28 dias, verifica-se que há uma queda na resistência nas duas primeiras substituições, mostrando que essa zona, para esse período, seria a zona péssima de substituição. Com a substituição de 5% e 10% os valores de compressão foram mais baixos que o valor do traço de controle, mostrando que a areia sem a substituição por agregados reciclados nesses percentuais responde melhor as solicitações de compressão impostas. Observa-se que aos 28 dias acontece um decréscimo de resistência para a zona de substituição entre 5% e 10%, no entanto com a substituição de 15% da areia pelo agregado reciclado acontece um aumento da resistência do concreto.

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Após a realização dos ensaios de resistência à compressão para todas as substituições propostas, notou-se que o melhor traço foi o que apresentou o percentual de 15% de agregado miúdo reciclado em substituição ao agregado miúdo natural, pois para todos os períodos (7, 21 e 28 dias) esse traço exibiu resistências superiores ao traço do concreto de controle.

Verificou-se uma mesma tendência de crescimento de resistências aos 7 e 21 dias para todos os percentuais de substituição e percebeu-se semelhança nos resultados de resistência dos percentuais de 5% e 10%. Foi identificado que a zona de substituição compreendida entre 5% e 10% pode resultar em um mesmo comportamento mecânico do concreto aos 7 dias e numa queda de resistência à valores inferiores ao CR aos 28 dias.

Com isso, conclui-se que o agregado miúdo reciclado apresenta potencial para ser utilizado em concreto, auxiliando assim na redução do volume de resíduos de construção e demolição gerados, sendo então uma alternativa sustentável para a reintrodução de um subproduto na cadeia produtiva da indústria da construção civil.

Referências

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto — Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739 – Concreto – Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2018.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9776: Agregados – Determinação da massa específica em agregados miúdos por meio do frasco de Chapman. Rio de Janeiro, 1987.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 248: Agregados – Determinação da Composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2003.

BAPTISTA J. O.; LOPES R. K.; ROSA A. C. S. Uso de RCD na confecção de concreto dando ênfase a separação dos resíduos sólidos. Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais. Foz do Iguaçu, PR, 2018.

BRASILEIRO, L. L.; MATOS, J. M. Revisão bibliográfica: reutilização de resíduos da construção e demolição na indústria da construção civil. Cerâmica, v. 61, n.358, p. 178-189, 2015.

DA SILVA, O. H.; UMADA, M. K.;POLASTRI, P; ANGELIS NETO, G; ANGELIS, B. L. D. MIOTTO, J. L. Etapas do gerenciamento de resíduos da construção civil. Revista Eletrônica em Gestão, Educação e Tecnologia Ambiental. v. 19, p. 39 – 48, 2015.

INSTITUTO BRASILEIRO DE MINERAÇÃO (IBRAM). Informações e Análises da Economia Mineral Brasileira (2010). Disponível em: http://www.ibram.org.br/sites/1300/1382/00000957.pdf>. Acesso em 27/05/2019.

NOGUEIRA, G. R. F. A extração de areia em cursos d’água e seus impactos: proposição de uma matriz de interação. Trabalho e Conclusão de Curso. Universidade federal de Juiz de Fora. Juiz de Fora, 2016.

PEREIRA, E.; MEDEIROS, M. H. F. de; LEVY, S. M. Durabilidade de concretos com agregados reciclados: uma aplicação de análise hierárquica. Ambiente Construído, v. 12, n. 3, jul./set. 2012, p. 125-134.

SANTO, J. O.; BATISTA, O. H. S.; SOUZA, J. K. S.; LIMA, C. T.; SANTOS, J. R.; MARINHO, A. A. M. Resíduos da indústria da construção civil e o seu processo de reciclagem para minimização dos impactos ambientais. Cadernos De Graduação, v. 1, n.1, p. 73-84, 2014.

TAM, V. W. Y.; TAM, C. M.; WANG, Y. Optimization on Proportion For Recycled Aggregate in Concrete Using Two-Stage Mixing Approach. Construction and Building Materials, v. 21, n. 10, p. 1928-1939, 2006.

Ricardo Guedes de Lima é graduando do curso de engenharia civil da Faculdade Santa Maria (FSM) – ricardo.guedes.50767@hotmail.com; Maria Aparecida Bezerra Oliveira é docente do curso de engenharia civil da Faculdade Santa Maria – aparecida92oliveira@gmail.com; Laiana Ferreira da Costa é docente do curso de engenharia civil da Faculdade Santa Maria – laianaferreira@gmail.com; Thalita Maria Ramos Porto é docente do curso de engenharia civil da Faculdade Santa Maria – thalita_porto8@hotmail.com; e Héllykan Berliet dos Santos Monteiro é professora mestre do curso de bacharelado em engenharia civil da Faculdade Santa Maria – hellykan@hotmail.com



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