REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7982489
TAVARES, Victor Medeiros1
PEREIRA, José Murilo Barbosa Alves2
SILVA, Maria Bruna3
LAURSEN, Anderson4
RESUMO
Dentre os motores da economia brasileira, está a construção civil, é sabido que esse setor da economia é o que mais produz resíduos, sendo responsável por mais de 50% dos resíduos produzido no país. Um desses materiais que são descartados são as louças cerâmicas que são utilizadas para revestimentos, bacias sanitárias, aparelhos de cozinha e isoladores elétricos. Existem leis que regulamentam a forma de descarte desses materiais, mas muitas das vezes essas leis não são cumpridas, e o material acaba sendo descartado de forma irregular. A utilização desse material para a confecção de concreto seria uma forma sustentável e eficaz de dá destinação para esse material? Este artigo tem como objetivo baratear o valor do concreto e dar uma melhor destinação para esse resíduo produzido. E também tem como objetivo mostrar o efeito direto do gelo de degelo no concreto. Seria esse concreto resistente às intemperes do efeito gelo e degelo? O efeito gelo e degelo é muito comum em câmaras frias. E para estudarmos os efeitos causados no concreto foram realizados testes em laboratório para analisar a resistência do concreto com material reciclado, substituindo o agregado miúdo, com a utilização de um traço com a adição de 14,81% de louça cerâmica, a análise foi feita após 28 dias de cura, ou seja, no estado endurecido (resistência à compressão).
Palavras-chave: Concreto. Gelo degelo. Resíduos.
ABSTRACT:
Among the engines of the Brazilian economy is civil construction, it is known that this sector of the economy is the one that produces the most waste, being responsible for more than 50% of the waste produced in the country. One of these materials that are discarded is the ceramic tableware that is used for coatings, toilet bowls, kitchen appliances and electrical insulators. There are laws that regulate how to dispose of these materials, but many times these laws are not interrupted, and the material ends up being disposed of irregularly. Would the use of this material for the manufacture of concrete be a sustainable and effective way of disposing of this material? This article aims to lower the value of concrete and give a better destination for this waste produced. And also aims to show the direct effect of ice ice on concrete. Would this concrete be resistant to the weathering of the freeze and thaw effect? The freeze and thaw effect is very common in cold rooms. And in order to study the effects caused on the concrete, laboratory tests were carried out to analyze the resistance of the concrete with recycled material, replacing the fine aggregate, with the use of a trace with the addition of 14.81% of ceramic tableware, the analysis was made after 28 days of healing, that is, in the state of resistance (resistance to the syndrome).
Keywords: Concrete. Ice thaw. Waste.
1. INTRODUÇÃO
A construção civil utiliza diversas matérias primas para a sua realização, entre elas estão a madeira, cimento, areia, brita e aço. De acordo com Walger (2018), o concreto é o segundo material mais consumido do mundo, estando a água em primeiro lugar.
O concreto é o principal componente utilizado para as construções, sendo um elemento heterogêneo composto por cimento, água e agregados como pedra, areia etc., podendo ser acrescentado outros aditivos. (COUTO, J. A. S.; CARMINATTI, R. L.; NUNES, R. R. A.; MOURA, R. C. A. O, 2013).
Sendo assim é importante que haja alternativas de racionamento das matérias primas utilizadas na confecção concreto. Por este motivo, a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) tem por objetivos a prevenção e redução na geração de resíduos sólidos, reciclagem e reutilização dos resíduos com valor econômico e destinação ambientalmente adequada (BRASIL, 2017).
Em 2008, estimava-se o consumo de concreto no mundo era em cerca de 11 bilhões de toneladas métricas ao ano, Mehta e Monteiro (2008). Segundo o Banco de dados CBIC (2022), no Brasil, no ano de 2022, de janeiro a abril foram consumidas cerca de 20.011.454 toneladas de concreto, resultando em um aumento de 15,38% em relação ao mesmo período de 2018.
Este artigo tem como objetivo trazer a reutilização materiais que diminuam o impacto ambiental. Reduzindo os impactos ambientais provocados pela extração do próprio material, agregado natural, preservando as fontes naturais, como também diminui o número de aterros, já que com a reutilização, diminui o número de descartes, com isso, também diminui a poluição, seja ela do ar, do solo ou da água. E mostrar através de experimentos a eficácia da substituição parcial do agregado miúdo por louça cerâmica.
Levando-se em conta que o concreto é um material poroso e possui vários vazios, e que tem um grande potencial de armazenar água nesses poros. E considerando que a água pode expandir e retrair seu volume com o efeito gelo e degelo, esse artigo tem como objetivo analisar sua influência no concreto.
Powers (1958) apud Mehta e Monteiro (2008) constatou que quando a água começa a congelar em um vazio capilar, requer uma dilatação de 9% do volume de água congelada ou força a saída da água dos poros, ou ainda ocorrem os dois fenômenos de forma combinada. Neste processo uma pressão hidráulica é gerada. Essa pressão varia em função da distância da fronteira de escape, da permeabilidade do material e da taxa de formação do gelo. Podendo gerar fissuras e influenciar na resistência do concreto.
2. MÉTODOLOGIA E MATERIAIS
Os ensaios para caracterização dos materiais, fabricação do concreto, ensaios no estado fresco, confecção dos corpos de prova e ensaios de compressão foram realizados no Laboratório das Engenharias da Universidade UNIFAVIP (UNIFAVIP/PE), Campus de Caruaru.
2.1 MATÉRIAIS
As matérias-primas utilizadas para a confecção do concreto seguem todas as normas da construção civil.
• Cimento Portland tipo CP V ARI, adquirido através de doação da Polimix Concreto – Caruaru;
• Areia lavada comercial, como agregado miúdo, da região do munícipio de Caruaru/PE;
• Brita 1 comercial (com dimensões máximas de 19 mm), como agregado graúdo, da região do município de Caruaru/PE;
• Água da rede pública obtida no laboratório;
• Resíduo de louça sanitária obtido de indústria fabricante do município de. Este resíduo é proveniente dos processos de controle de qualidade, onde os produtos cerâmicos com defeitos (trincas, por exemplo), foram descartados.
2.2 METODOLOGIAS
2.2.1 Caracterização da louça cerâmica
• Análise Granulométrica
Através do material disponível no laboratório (bandeja com 10 kg) foram coletadas 2 amostras de 500g cada de maneira aleatória. (figura 1)
A curva de distribuição granulométrica foi determinada de acordo com a norma ABNT NBR NM 248:2011 “Agregados: determinação da composição granulométrica”, utilizando a sequência de peneiras de 4,75mm; malha 4 a 150um; malha 100, para cada uma das duas amostras. (figura 2)
2.2.2 Confecção do concreto de referência e com louça cerâmica
A formulação do concreto base (CB) foi feito de acordo com as normas da construção civil. A partir da determinação do teor de argamassa ideal que foi de 52% e
traço 1:3,69, foi feita a análise granulométrica da areia e da louça cerâmica para o (CB) foi utilizado a relação água cimento (a/c) de 0,54, já para o concreto com substituição de 14,8% de agregado miúdo por louça cerâmica (CLC) a relação água cimento (a/c) foi de 0,56. Para os dois traços foi determinado que o abatimento seria de 10 ± 2. Ao fazermos o slump test, a média dos dois traços foram de 8,867 para o (CB) e de 8,000 (CLC), conforme a (figura 3).
Figura 3: Slump test: (a) slump test do traço base; (b) slump test do traço com adição de louça cerâmica Fonte: o autor.
Para a produção do concreto, foram utilizados moldes cilíndricos de 10 cm x 22 cm. Foram confeccionados 28 corpos de prova por traço, contabilizando 56 corpos de prova ao todo, após 24h, os corpos de prova foram desmoldados conforme a (figura 4) e armazenados em um tanque fechado, protegido das intempéries seguindo as especificações contidas na NBR 5738 (ABNT, 2015). Conforme a (figura 5). Os traços CB e CLC, foram utilizados 3 corpos de prova para cada idade (7,14,21 e 28) dias. Já para os traços CB-GD e CLC-GD, foram utilizados 3 corpos de prova para cada idade (14,21 e 28) dias.
Tabela 1- Nomenclatura adotada para as formulações dos concretos.
| NOMECLATURA | IDENTIFICAÇÃO |
| CB | Concreto Base |
| CLC | Concreto com Substituição de 14,8% de agregado miúdo por louça cerâmica |
| CB-GD | Concreto Base Gelo Degelo |
| CLS-GD | Concreto com Substituição de 14,8% de agregado miúdo por louça cerámica GELO DEGELO |
Fonte: o autor.
Tabela 2- Composição das formulações dos concretos.
| Componentes | concretos | |||
| CB | CLC | CB-GD | CLC-GD | |
| Cimento (kg) | 21,065 | 21,065 | 21,065 | 21,065 |
| Brita 19 (kg) | 47,395 | 47,395 | 47,395 | 47,395 |
| Areia (kg) | 30,230 | 26,331 | 30,230 | 26,331 |
| Louça Cerâmica (kg) | 0 | 3,900 | 0 | 3,900 |
| Àgua (L) | 11,275 | 11,775 | 11,275 | 11,775 |
| Relação água cimento (a/c) | 0,54 | 0,56 | 0,54 | 0,56 |
| Slump test | 8,867 | 8,000 | 8,867 | 8,000 |
Fonte: o autor.
Foram produzidos dois traços diferentes, um traço base e um com adição de 14,80% de substituição do agregado miúdo por resíduo de louça sanitária. Para termos um resultado melhor de comparação esses dois traços foram divididos em mais duas variações, que passaram pelo efeito gelo degelo.
2.2.3 Influência do efeito gelo e degelo no (CB) concreto de base e com louça cerâmica (CLC)
O efeito gelo e degelo é muito comum para estabelecimentos que possuem câmaras frigorificas. A resistência do concreto está muito ligada à porosidade dos materiais bem como à porosidade da matriz do cimento, da zona de transição entre a matriz e o agregado (NEVILLE, 1997).
Sabendo-se que o efeito gelo e degelo tem um efeito direto na resistência do concreto, pois ao ser congelado a água tem um aumento de volume dentro dos capilares do concreto causando forte pressão em suas paredes. Quando a temperatura aumenta, a água dentro dos capilares descongela diminuindo a pressão dentro dos capilares e novamente volta a congelar quando ocorre uma queda de temperatura. Esse ciclo gelo e degelo são prejudiciais ao concreto. Powers (1945), Helmuth (1953) e Apud Lima (2006).
Este artigo mostra através da exposição do concreto a temperaturas de -10°C e com ciclos de gelo e degelo de 24h de congelamento e 24h de degelo em tanque esse efeito no concreto.
2.2.4 Determinação da resistência à compressão
Para determinação da resistência à compressão do concreto, foi utilizada uma prensa hidráulica EMIC modelo PC200 com capacidade de 200 tf, conforme mostra a (Figura 6) seguindo as especificações da NBR 5739 (ABNT, 2007). Os testes de resistência à compressão dos corpos de prova foram realizados aos 7, 14, 21 e 28 dias. Para esse ensaio os corpos de provas foram retirados do tanque e deixados para secagem por 1h ao ar livre, em seguida, em temperatura ambiente eram realizados os testes, para esse teste foram utilizados 54 corpos de provas, 6 nos primeiros 7 dias, e 12 a cada 7 dias até completar os 28 dias. Pois os corpos com efeito gelo e degelo só foram rompidos a partir do 14° dia.
Figura 6: Rompimento por compressão do corpo de prova na prensa mecânica.
Fonte: o autor.
2.2.5 Teste de absorção por capilaridade
Os ensaios de absorção de água por capilaridade foram executados com base nas especificações apresentadas na NBR 9778 (ABNT, 2009).
Após o término dos 28 dias, foram colocados 2 corpos de prova de cada traço para secar em uma estufa, conforme a (figura 7).
Figura 7: Corpos de prova na estufa à 100°C.
Fonte: o autor.
Em seguida foram medidas suas massas secas, para então serem colocados sob uma lâmina de água na altura de 5 mm a partir da base dos corpos de prova, conforme a (figura 8). Foram realizadas pesagens nos períodos de 3 h, 6 h, 24 h, 48 h e 72 h.
Figura 8: corpos de colocados sob uma lâmina de água na altura de 5 mm a partir da base.
Fonte: o autor.
Após a última medição da massa, foram executados os rompimentos longitudinais para analisar a altura de ascensão por capilaridade de cada corpo de prova, para se obter a média e comparar entre os diferentes traços, (figura 9) e (figura 10). Para a pesagem foi utilizado uma balança com precisão de 01 g.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Nesta seção são apresentados os da caracterização dos materiais utilizados e os resultados do concreto de referência e com utilização da louça cerâmica em substituição de 14,80 % do agregado miúdo, nos estados frescos e endurecidos. E submetidos ao efeito gelo e degelo.
3.1 Trabalhabilidade do concreto
Para melhor visualização e comparação dos resultados obtidos, foi elaborado uma tabela a partir da execução dos corpos de prova de cada traço, em relação ao slump test e a relação água cimento (a/c).
Tabela 3: Relação água/cimento e Slump test para cada traço executado
Fonte: o autor.
| Traço | Relação água cimento (a/c) | Slump test |
| CB | 0,54 | 8,867 |
| CLC | 0,56 | 8,000 |
| CB-GD | 0,54 | 8,867 |
| CLC-GD | 0,56 | 8,000 |
3.2 Caracterização do resíduo de louça cerâmica e do agregado miúdo
Nas Tabelas 4, 5, 6 e 7 estão os dados da caracterização granulométrica para as
amostras de areia e resíduo cerâmico estudado. As Figuras 11, 12, 13 e 14 apresentam a curva de distribuição granulométrica média obtida a partir dos ensaios em duplicata.
Tabela 4: Caracterização granulométrica das Amostras 1 e 2 da Areia (massa: 1000 g)
Fonte: o autor.
Figura 11 – (I) e (II) Distribuição granulométrica amostra 1 da areia; (III) e (IV) Distribuição granulométrica amostra 2 da areia.
Fonte: o autor.
Tabela 5: Caracterização granulométrica média das Amostras 1 e 2 da Areia (massa: 1000
Fonte: o autor.
Figura 12 – (I) e (II) Distribuição granulométrica média da areia.
Fonte: o autor.
Tabela 6: Caracterização granulométrica das Amostras 1 e 2 da Areia (massa: 1000 g)
Fonte: o autor.
Figura 13 – (I) e (II) Distribuição granulométrica amostra 1 da louça cerâmica; (III) e (IV) Distribuição granulométrica amostra 2 da louça cerâmica.
Fonte: o autor.
Tabela 7: Caracterização granulométrica média das Amostras 1 e 2 da Louça cerâmica (massa: 1000 g).
Fonte: o autor.
Figura 14 – (I) (II) Distribuição granulométrica média da louça cerâmica.
Fonte: o autor.
3.3 Resistência à compressão
As Tabelas 8, 9, 10 e 11 apresentam os valores de resistência à compressão (fc) para cada uma das formulações de concreto estudadas, para as idades de cura de 7, 14, 21 e 28 dias, respectivamente. Além disso, apresentam valores de resistência média à compressão do concreto (fcm), o desvio padrão (DP) e o coeficiente de variação (CV).
Tabela 8- Resistência à compressão (fc) dos concretos com 7 dias de cura.
Fonte: o autor.
Tabela 9- Resistência à compressão (fc) dos concretos com 14 dias de cura.
Fonte: o autor.
Tabela 10- Resistência à compressão (fc) dos concretos com 21 dias de cura.
Fonte: o autor.
Tabela 11- Resistência à compressão (fc) dos concretos com 28 dias de cura.
Fonte: o autor.
Para os corpos de prova de todas as idades de cura, foi constatado que todos que passaram pelo efeito gelo e degelo tiveram uma redução na sua resistência à compressão reduzida, o traço base (CB-GD) por exemplo ao final dos testes de compressão com 28 dias, teve uma redução de 5,83% em relação ao (CB), que representa uma redução significativa na resistência. O traço com adição de louça cerâmica (CLC-GD) teve uma redução um pouco mais amena que o (CB-GD), mas ainda sim significativa, de 3,59% de redução em relação ao (CLC).
Ademais contatamos que o a adição de louça cerâmica no traço (CLC), teve um impacto positivo no concreto, não somente ao efeito gelo e degelo, mas nos ensaios de compressão, em todos os ensaios o (CB) teve resistências menores que o concreto com adição de louça cerâmica uma diferença de 3,14 MPa uma diferença de aproximadamente 7%.
Contudo, foi observado após os ensaios de compressão em que os corpos de prova foram submetidos ao efeito gelo e degelo, se desagregaram mais facilmente. Mostrando que o a cada ciclo as microfissuras causadas pela expansão e retração da água em seus vazios são maiores. Conforme a (figura 15) abaixo que podemos ver que os 3 corpos da esquerda passaram pelos ciclos (CB-GD), estão mais desagregados que os da direita que curaram em tanque (CB).
Figura 15: 3 corpos de prova à esquerda passaram pelos ciclos gelo e degelo (CB-GD), e 3 corpos de teste à direita que curaram em tanque (CB).
3.4 Teste de absorção por capilaridade
Para melhor visualização dos resultados dos testes de capilaridade foram realizadas pesagens dos corpos de prova, nos períodos de 3 h, 6 h, 24 h, 48 h e 72 h. Conforme a (tabela 12).
Tabela 12- Pesagens dos corpos de prova após 28 dias de cura.
Fonte: o autor.
Após analisarmos os dados os dados de capilaridade constatamos que o traço (CB) tem absorção por capilaridade maior que o traço (CLC). Isso se dá por sua granulometria que facilita a quantidade de vazios e por consequência maior absorção, também podemos fazer uma relação direta com a resistência à compressão do (CB-GD) e o (CLC-GD), onde o (CB-GD) por possuir uma maior absorção capilar teve maior influência em relação ao efeito gelo e degelo em relação ao (CB-GD)
CONCLUSÕES
Concluímos que os concretos produzidos a partir da reutilização da louça cerâmica apresentaram ótimos resultados.
No estado fresco a adição da louça cerâmica o (CLC) não comprometeram a trabalhabilidade do concreto em relação ao (CB). Os valores do slump mostraram um bom abatimento da mistura.
De acordo a NBR 8953, os resultados do slump teste obtidos, todas as formulações de concreto foram enquadradas na classe de consistência S220, sendo possível aplicá-lo em elementos estruturais esbeltos ou com alta densidade de armaduras.
Em relação a resistência a compressão todos os resultados obtidos foram positivos, pois o concreto com adição de louça cerâmica (CLC) tiveram resultados melhores que o (CB) onde suas formulações por sua vez, tiveram uma resistência média após 28 dias de 41,66 MPa e 44,80 MPa.
Ademais em relação ao efeito gelo e degelo os resultados também foram positivos, pois após os 28 dias a redução da resistência do (CLC-GD) foi menor que a do (CB-GD) tendo uma resistência de 43,19 MPa, após 7 ciclos de gelo e degelo, enquanto a resistência do (CB-GD) foi de 39,23 MPa, representando uma redução do (CLC-GD) em relação ao (CLC) de 3,59% enquanto a do (CB-GD) em relação ao (CB) foi de 5,83%.
A partir dos rompimentos também foi possível observar que os corpos de prova que passaram pelo gelo e degelo tiveram um maior desprendimento dos seus agregados após os ensaios de compressão.
Quanto à porosidade dos concretos, os que tiveram adição de louça cerâmica (CLC) em sua composição, apresentaram valores médios inferiores ao concreto de referência (CB).
Sendo assim, é importante a condução de mais ensaios para determinação de outras propriedades físicas e mecânicas deste produto que, até agora, se mostrou promissor ambientalmente (pela utilização de resíduos na sua composição) e tecnologicamente (pela possibilidade de seu emprego em estruturas de concreto) e pelos seus efeitos positivos após exposto a baixas temperaturas.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). ABNT NBR 5738. Concreto: procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.
Acesso em:07/04/23
______. ABNT NBR NM 248. Agregados: determinação da composição granulométrica. Rio de Janeiro, 2011.
______. ABNT. NBR 5738: Concreto – Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.
______. ABNT. NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos – Determinação de absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2009.
NEVILLE, A.M. Propriedades do concreto. São Paulo: PINI, 1997. Acesso em:07/04/23
COUTO, J. A. S.; CARMINATTI, R. L.; NUNES, R. R. A.; MOURA, R. C. A. O concreto como material de construção. Caderno de Graduação – Ciências Exatas e Tecnológicas – UNIT – SERGIPE, [S. l.], v. 1, n. 3, p. 49–58, 2013. Disponível em: https://periodicos.set.edu.br/cadernoexatas/article/view/552. Acesso em: 30 abr. 2023.