00003e72 - compressao
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UNIVERSIDADE DO EXTREMO SUL CATARINENSE
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL
MAIKO SANT’ HELENA
ESTUDO PARA APLICAÇÃO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS)
EM CONCRETOS E ARGAMASSAS
CRICIÚMA, JULHO DE 2009
1
MAIKO SANT’ HELENA
ESTUDO PARA APLICAÇÃO DE POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS)
EM CONCRETOS E ARGAMASSAS
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil, no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.
Orientador: Prof. MSc. Fernando Pelisser
CRICIÚMA, JULHO DE 2009
2
MAIKO SANT’ HELENA
APLICAÇÃO DO POLIESTIRENO EXPANDIDO (EPS) EM
CONCRETOS E ARGAMASSAS
Trabalho de Conclusão de Curso, apresentado para obtenção do grau de Engenheiro Civil, no curso de Engenharia Civil da Universidade do Extremo Sul Catarinense, UNESC.
CRICIÚMA, JULHO DE 2009
BANCA EXAMINADORA
Prof. Fernando Pelisser – Mestre – (UNESC) – Orientador
Leonardo de Brito Andrade – Doutor – (UNESC) – Banca
Michael Peterson – Doutor – (UNESC) – Banca
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus, por ter iluminado meu caminho, dando força quando
precisava.
Sou grato aos meus pais Antonio Agenor Sant’ Helena e Márcia
Alexandre Sant’ Helena, por te me incentivado e ajudado nas horas mais difíceis, e a
demonstrações de confiança nos meus estudos para a realização deste curso.
Meu irmão Thiago, companheiro de todas as horas e minha noiva Diana,
pela sua compreensão durante minhas ausências devido aos estudos.
Agradeço o Professor Fernando Pelisser, pela orientação e dedicação no
estudo deste trabalho e durante o curso.
Ao Pablo pelo apoio na realização dos ensaios laboratoriais.
Os meus colegas do curso de Engenharia Civil, Lucas, Marcos, Eder,
Tiago, Silvano, Charles, Cristiano e Sérgio, pela amizade e companheirismo.
Agradeço todos os professores do curso de engenharia civil pelo
conhecimento repassado.
4
“Mas na profissão, além de amar, tem de saber. E o saber leva tempo pra crescer”. Rubem Alves
5
RESUMO
Reconhecendo a problemática dos resíduos de poliestireno expandido (EPS), foram abordadas alternativas para o reaproveitamento deste na fabricação de materiais para construção. Neste sentido, a pesquisa procura mostrar as alterações nas propriedades do concreto com acréscimos de 20 e 40% de EPS e da argamassa com acréscimos 40 e 60% em relação ao volume. Nestas misturas realizou-se adição de cola branca de madeira (PVA). Para posterior avaliação, foram feito mais duas misturas de argamassa com acréscimo de 40% de EPS, sendo uma sem adição da cola, e outra com a substituição de 60% da areia por pó de brita. Foram fabricados corpos-de-prova prismáticos, para avaliar a possibilidade de aplicação destes blocos na construção de habitações de baixo custo. No estado fresco do concreto e argamassa foi realizado o ensaio do índice de consistência e no estado endurecido, resistência à compressão, módulo de elasticidade e massa específica. Com objetivo de avaliar o módulo de elasticidade, a resistência à compressão, foi definidos para duas idades, 14 e 28 dias. Os resultados mostraram a influência do acréscimo de EPS no concreto e argamassa, reduzindo significativamente a resistência à compressão, mas atingindo resultados satisfatórios para utilização dos blocos prismáticos de argamassa, com resistência de 9,14 MPa, aos 28 dias. Palavras-chave: Poliestireno Expandido. Concreto. Argamassa.
6
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 11
1.1 Justificativa ......................................................................................................... 12
1.2 Tema .................................................................................................................. 12
1.3 Problema de Pesquisa ........................................................................................ 13
1.4 Objetivos ............................................................................................................. 14
1.4.1 Geral ................................................................................................................ 14
1.4.2 Específicos ...................................................................................................... 14
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ............................................................................ 15
2.1 Poliestireno Expandido (EPS) ............................................................................ 15
2.1.1 Definição .......................................................................................................... 15
2.1.2 Características ................................................................................................. 15
2.1.3 Vantagens ....................................................................................................... 17
2.1.4 Desvantagens .................................................................................................. 18
2.2 Poliestireno Expandido na Construção Civil ....................................................... 19
2.2.1 Histórico ........................................................................................................... 19
2.2.2 Propriedades Mecânicas do EPS .................................................................... 20
2.2.3 Lajes ................................................................................................................ 21
2.2.4 Isolamento Térmico e Acústico ........................................................................ 23
2.2.5 Pisos Flutuantes .............................................................................................. 24
2.2.6 Blocos Vazados de EPS .................................................................................. 25
2.2.7 Juntas de Dilatação ......................................................................................... 26
2.2.8 Painéis Divisórios ............................................................................................ 27
2.2.9 Resistência ao Fogo ........................................................................................ 28
2.2.10 Pavimentações .............................................................................................. 29
2.2.11 Fundações ..................................................................................................... 30
2.3 Controle Ambiental do EPS ................................................................................ 30
2.3.1 Reciclagem ...................................................................................................... 31
2.4 Concreto ............................................................................................................. 34
2.4.1 Hidratação do Cimento .................................................................................... 35
2.4.2 Propriedade Mecânica ..................................................................................... 36
2.4.2.1 Resistência ................................................................................................... 36
7
2.4.2.2 Módulo de Elasticidade ................................................................................. 38
2.4.3 Porosidade ...................................................................................................... 39
2.4.4 Dosagem ......................................................................................................... 41
2.5 Concreto Leve Fabricado com EPS .................................................................... 42
2.5.1 Propriedades ................................................................................................... 42
2.5.2 Preparação e Mistura ...................................................................................... 43
2.5.3 Aplicações ....................................................................................................... 44
2.6 Desempenho de Edificações (Norma de Desempenho) ..................................... 45
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL ............................................................................ 47
3.1 Características dos Materiais Constituintes ........................................................ 48
3.1.1 Cimento ........................................................................................................... 48
3.1.2 Agregado Miúdo e Graúdo .............................................................................. 49
3.1.3 Aditivo .............................................................................................................. 50
3.1.4 Poliestireno Expandido .................................................................................... 50
3.1.5 Cola Branca (PVA) .......................................................................................... 51
4 PREPARAÇÃO E PREPARO DAS AMOSTRAS DE CONCRETO E
ARGAMASSA .......................................................................................................... 52
4.1 Mistura ................................................................................................................ 52
4.2 Moldagem das Amostras .................................................................................... 53
4.3 Propriedades Física e Mecânica ........................................................................ 53
4.3.1 Consistência .................................................................................................... 53
4.3.2 Resistência à Compressão Axial do Concreto e da Argamassa ...................... 54
4.3.3 Módulo de Elasticidade .................................................................................... 55
4.3.4 Massa Específica ............................................................................................. 57
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS .......................................... 58
5.1 Consistência ....................................................................................................... 58
5.2 Resistência à Compressão ................................................................................. 59
5.2.1 Concreto .......................................................................................................... 59
5.2.2 Argamassa ...................................................................................................... 60
5.3 Módulo de Elasticidade ....................................................................................... 64
5.3.1 Concreto .......................................................................................................... 64
5.3.2 Argamassa ...................................................................................................... 65
5.4 Massa Específica................................................................................................ 66
8
6 PROJETO E ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS PARA APLICAÇÕES
ESPECÍFICAS .......................................................................................................... 68
6.1 Blocos de Argamassa para Alvenaria ................................................................. 68
6.2 Aplicação do Concreto para Contrapiso ............................................................. 69
7 CONCLUSÃO ....................................................................................................... 72
REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 74
ANEXO A – Resultados Individuais do ensaio de resistência à compressão ........... 76
ANEXO B – Resultados Individuais do ensaio do módulo de elasticidade ............... 80
ANEXO C – Resultados Individuais do ensaio de massa específica ........................ 83
ANEXO D – Resumo dos materiais .......................................................................... 85
9
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Variação da resistência à compressão e tração em relação à sua
densidade ................................................................................................................. 20
Figura 2 – Variação da resistência à compressão em relação à sua deformação .... 21
Figura 3 – Elemento de enchimento em laje nervurada e industrializada................. 22
Figura 4 – Elemento de enchimento em laje treliçada .............................................. 23
Figura 5 – Piso flutuante ........................................................................................... 24
Figura 6 – Blocos de EPS montados e concretados ................................................ 26
Figura 7 – Emprego do EPS em junta de dilatação .................................................. 27
Figura 8 – Paredes com painéis de EPS, com detalhe da tela de aço
eletrossoldadas ........................................................................................................ 27
Figura 9 – Aplicação do EPS em fundações de estradas ......................................... 29
Figura 10 – Processos implantados com sucesso para reciclagem do EPS ............ 33
Figura 11 – Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto .......... 36
Figura 12 – Diagrama tensão-deformação do concreto ........................................... 38
Figura 13 – Flocos de EPS ....................................................................................... 51
Figura 14 – Abatimento do tronco de cone ............................................................... 54
Figura 15 – Mesa para índice de consistência ......................................................... 54
Figura 16 – Representação esquemática do carregamento para a determinação do
módulo de elasticidade ............................................................................................. 55
Figura 17 – Resistência à compressão com relação ao acréscimo de EPS ............. 59
Figura 18 – Resistência à compressão da argamassa com relação ao acréscimo de
EPS .......................................................................................................................... 61
Figura 19 – Influência do tipo de argamassa na resistência à compressão ............. 62
Figura 20 – Resistência à compressão da argamassa com relação ao acréscimo de
EPS, para corpo-de-prova cilíndrico e tijolo .............................................................. 63
Figura 21 – Influência do tipo de concreto no módulo de elasticidade ..................... 64
Figura 22 – Influência do tipo de argamassa no módulo de elasticidade ................. 66
Figura 23 – Estimativa da resistência à compressão para o concreto ...................... 70
Figura 24 – Valores para 1m³ de concreto para contrapiso ...................................... 71
10
LISTA DE TABELAS
Tabela 01 – Características exigíveis para o EPS – NBR 11752 ............................. 17
Tabela 02 – Classes de resistência do grupo I ......................................................... 37
Tabela 03 – Classes de resistência do grupo II ........................................................ 37
Tabela 04 – Resumo das misturas do concreto (mantendo-se fixo o abatimento em
10+/-2cm) ................................................................................................................. 47
Tabela 05 – Resumo das misturas da argamassa .................................................... 47
Tabela 06 – Caracterização do cimento portland CPV-ARI RS ................................ 49
Tabela 07 – Características da areia ........................................................................ 49
Tabela 08 – Características do pó de pedra ............................................................. 50
Tabela 09 – Características da cola branca (PVA) ................................................... 52
Tabela 10 – Especificações dos moldes para os ensaios característicos ................ 53
Tabela 11 – Tolerância de tempo para o ensaio de compressão em função da idade
de ruptura ................................................................................................................. 56
Tabela 12 – Resultados da consistência .................................................................. 58
Tabela 13 – Resultados de massa específica e absorção de água. ......................... 67
Tabela 14 – Comparação para 1 m² de alvenaria .................................................... 69
11
1 INTRODUÇÃO
Atualmente uma das preocupações da construção civil é o
desenvolvimento sustentável que significa a capacidade de suprir as necessidades
da geração atual, sem comprometer a capacidade de atender as necessidades das
futuras gerações. É o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.
Essa preocupação surgiu devido ao comportamento de consumo
inadequado, provocando vários efeitos colaterais. De acordo com Tessari (2006), o
desenvolvimento sustentável não nega a necessidade do progresso tecnológico.
Porém as nações industrializadas conseguiram o progresso desvinculando
temporariamente a humanidade da natureza, através da exploração sem controle da
biodiversidade e dos recursos finitos.
Desta forma, o desenvolvimento deve ser orientado buscando evitar
situações irreversíveis, realizando o adequado gerenciamento de resíduos.
A aplicação do poliestireno expandido (EPS) na construção civil está cada
vez maior, para diversos casos, devido sua baixa densidade e capacidade de
isolamento térmico.
O volume de resíduos de EPS gerado vem se constituindo em grande
preocupação, buscando-se possíveis aplicações deste material em concretos e
argamassas, verificando-se as alterações nas propriedades e apresentando
possibilidade de utilização como concreto para contrapiso e blocos de argamassa
com ou sem função estrutural.
Um dos objetivos deste trabalho visa às habitações de interesse social,
analisando-se desta forma, com emprego do EPS, a redução de custos com garantia
de propriedades satisfatórias.
Neste estudo foi executado um programa experimental com função de
avaliar o comportamento físico e mecânico do concreto e da argamassa com adição
de flocos de poliestireno expandido, através deste, comparar suas propriedades com
concreto e argamassas convencionais, denominados de referências.
12
1.1 Justificativa
No Brasil são produzidos 40 mil toneladas de poliestireno expandido
(EPS) por ano e grande parte vai para os lixões e aterros sanitários, ocupando muito
espaço nesses locais.
O poliestireno expandido (EPS) é composto 98% de ar e apenas 2% de
plástico, tornando-se inútil economicamente a sua reciclagem, pois no derretimento
do produto para reaproveitamento, perde-se grande parte da sua consistência como
matéria prima.
A finalidade desta pesquisa é a produção e análise de concreto leve e
argamassa para produção de blocos para habitações de baixo custo e de interesse
social, realizando ensaios técnicos para avaliar suas propriedades, principalmente
respeitando os padrões mínimos de desempenho, de acordo com a recente norma
nacional para edificações até cinco pavimentos.
O poliestireno expandido é um material de baixo custo, ótimo isolante
térmico e, além disso, sua leveza permite uma redução significativa do peso próprio
da construção e da quantidade de matérias primas utilizadas na construção.
Desta forma, neste trabalho será avaliada sua aplicação na construção
civil, visando solucionar um dos problemas das indústrias e comércios, que é o
descarte das embalagens, diminuindo-se assim, o impacto ambiental, e beneficiando
os órgãos públicos.
1.2 Tema
Estudo para aplicação de poliestireno expandido (EPS) em concretos e
argamassas.
13
1.3 Problema de Pesquisa
O poliestireno expandido (EPS) é muito usado na construção civil em
forma de blocos, geralmente encontrados com seções de 0,50x1,00m a 1,20x1,20m
e 2 a 6m de comprimento para lajes nervuradas. Conforme ABRAPEX (2006), este
material ganhou espaço por sua leveza, sendo que suas densidades variam entre os
10 – 30kg/m³, permitindo uma redução do peso próprio da construção, e melhorando
o conforto térmico, pois sua estrutura de células fechadas cheias de ar, dificulta a
passagem do calor, o que dá ao EPS um grande poder isolante.
Além dessas vantagens, é fácil de manusear, pois o EPS é um material
com o qual se pode trabalhar com as ferramentas habitualmente disponíveis,
garantindo a sua adaptação perfeita à obra.
Considerando essas vantagens do EPS, resta saber se ele atenderá aos
critérios normativos da construção civil, apresentando um isolamento térmico mais
eficiente, a resistência necessária, o isolamento acústico satisfatório, um baixo custo
do material e da execução das edificações, dentre outras necessidades que tornem
viável a sua utilização.
Através desta pesquisa serão realizados estudos a fim de viabilizar a
utilização do EPS na produção de componentes para construção civil para
aplicações específicas.
14
1.4 Objetivos
1.4.1 Geral
Avaliar as propriedades de componentes para construção civil produzidos
com poliestireno expandido (EPS).
1.4.1 Específicos
• Avaliar as propriedades físicas e mecânicas de concretos e
argamassas produzidas com adição de EPS;
• Especificar a composição de alguns traços de concreto, com a
respectiva quantidade de EPS, para algumas aplicações em construções;
• Quantificar a melhoria do material na capacidade de isolamento
térmico;
• Desenvolver um componente modular para a alvenaria de argamassa
com EPS, estudando o desempenho do material para utilização em habitações de
interesse social;
• Incentivar o uso de materiais mais eficientes, de acordo com os
critérios básicos da norma de desempenho de edificações (de maio de 2008 e
obrigatório a partir de maio de 2010);
• Desenvolver materiais de baixo custo, apontando a sua utilização em
sistemas construtivos aplicados em obras para habitações de baixo custo.
15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 Poliestireno Expandido (EPS)
2.1.1 Definição
O Poliestireno Expandido (EPS) é uma espuma formada a partir de
derivados de petróleo. É um plástico celular rígido onde seu produto final são
pérolas de até 3 milímetros de diâmetro que sofrem expansão em até 50 vezes do
seu tamanho original.
EPS é a sigla internacional do Poliestireno Expandido, de acordo com a definição da norma DIN ISSO-1043/78. O Material foi descoberto em 1949 pelos químicos Fritz Stastny e Karl Buchholz, quando trabalhavam nos laboratórios da Basf, na Alemanha. No Brasil, é mais conhecido como “isopor®”, marca registrada da Knauf que designa,comercialmente, os produtos de poliestireno expandido vendidos por esta empresa. (ABRAPEX, 2006, p. 7).
2.1.2 Características
O Poliestireno Expandido apresenta em seu volume até 98% de ar e 2%
de poliestireno. Conforme a ABRAPEX (2006), em 1m³ de EPS existem cerca de 70
milhões de células fechadas e cheias de ar.
O EPS apresenta algumas vantagens na construção civil, dentre elas se
destacam o isolamento térmico, a durabilidade, a dilatação térmica, a
impermeabilidade, a higiene e a facilidade de manuseio com relação a diversos
materiais de construção. O exemplo de sua utilização é nas lajes pré-moldadas, em
que substituem as tavelas cerâmicas, reduzindo custos não somente com sua fácil
aplicação, mas também nas cargas verticais na estrutura da obra.
Na fabricação do EPS, a matéria prima é sujeita a um processo de
transformação física, não alterando as suas propriedades químicas. Esta
transformação acontece em três etapas:
16
A expansão do EPS é efetuada, primeiramente, num pré-expansor
através de aquecimento por contato com vapor de água.
Disto resulta um granulado de partículas de EPS constituídas por
pequenas células fechadas, que é armazenado para estabilização.
Num segundo momento, dá-se o armazenamento necessário para
permitir a posterior transformação do EPS. Durante esta fase de estabilização, o
granulado arrefece, criando uma depressão no interior das células. Ao longo deste
processo o espaço dentro das células é preenchido pelo ar circundante.
Na última etapa da fabricação, o granulado estabilizado é introduzido em
moldes e novamente exposto ao vapor de água, o que provoca a soldagem do
mesmo dando origem a um material expandido, que é rijo e contém uma grande
quantidade de ar.
Para fabricar placas para a Construção Civil produzem-se blocos de EPS
em grandes moldes paralepipédicos.
Na fabricação de moldados de EPS, o granulado é insuflado para dentro
de moldes com a conformação das peças pretendidas.
A escolha do tipo de matéria prima e a regularição do processo de
fabricação permitem a obtenção de diversos tipos de poliestireno expandido, com
várias densidades, cujas características se adaptam às aplicações previstas.
17
Os blocos são identificados, conforme apresentado na Tabela 01:
Tabela 01 - Características exigidas para o EPS – NBR 11752.
PROPRIEDADES NORMA Unid. Tipos de EPS
Método de
Ensaio TIPO
1 TIPO
2 TIPO
3 TIPO
4 TIPO
5 TIPO
6 TIPO
7 Densidade Aparente NBR 11949 kg/m³ 10,0 12,0 14,0 18,0 22,5 27,5 32,5 Nominal Densidade Aparente NBR 11949 kg/m³ 9,0 11,0 13,0 16,0 20,0 25,0 30,0 Mínima Condutividade NBR 12094 W/m.K - - 0.042 0,039 0,037 0,035 0,035 Térmica Máxima (23ºC) Tensão por Compressão NBR 8082 Kpa ≥ 33 ≥ 42 ≥ 65 ≥ 80 ≥ 110 ≥ 145 ≥ 165 com de formação de 10% Resistência mínima ASTM C-203 Kpa ≥ 50 ≥ 60 ≥ 120 ≥ 160 ≥ 220 ≥ 275 ≥ 340 à flexão Resistência mínima EN-12090 Kpa ≥ 25 ≥ 30 ≥ 60 ≥ 80 ≥ 110 ≥ 135 ≥ 170 ao cisalhamento Flamabilidade NBR 11948 Material Retardante à Chama (Se material classe F)
Fonte: ABRAPEX, 2006, p. 8.
2.1.3 Vantagens
Não é conhecido o período de durabilidade do poliestireno expandido
(EPS). Porém, suas características impõem a sua correta aplicação de modo que
seja garantido um desempenho apropriado ao longo do tempo.
Necessita ser considerado a radiação solar direta, quando diversos tipos
de radiações que deterioram o EPS podem alterar sua estrutura química. Este
processo, entretanto, é lento e dependente da intensidade de radiação solar e do
tempo de exposição. Em conjunto, as radiações e as intempéries abreviam o
processo de deterioração.
Assim, devemos evitar aplicações em que o EPS fique exposto à radiação
solar direta. A estrutura celular do EPS igualmente é danificada por solventes ou
vapores destes.
Bem como outros materiais, o EPS expande e contrai em função da
alteração da temperatura a que estiver sujeito. A dilatação térmica linear pode ser
importante em algumas aplicações tais como, em câmaras frigoríficas e no
18
isolamento térmico pelo exterior, tendo a importância nas soluções construtivas a
tomar. Nestes casos recorre-se a emprego de placas de EPS com dimensões faciais
mais reduzidas.
Além de impermeável, é resistente à umidade, apresentando elevada
resistência à entrada do vapor, características que lhe atribuem uma grande
resistência à ação da água e da umidade, permitindo sustentar inalteradas as suas
qualidades.
Não desenvolve bactérias, nem libera substâncias, podendo estar em
relação direta com os materiais de construção, sem lhes alterar as características.
Desta forma, é um grande aliado à indústria da construção civil.
É um produto fácil para se trabalhar na construção civil, por usar as
ferramentas que, geralmente, são disponíveis em obras, garantindo a adequação
completa na construção. Além disso, sua leveza facilita o manuseio do mesmo,
abreviando todas as intervenções de circulação e aplicação, favorecendo o
rendimento da obra.
2.1.4 Desvantagens
A composição celular do EPS é afetada pelos solventes, sendo este
procedimento rápido com temperaturas elevadas. Portanto deve-se evitar o contato
ou apresentação a vapores destes produtos que serão descritos a seguir:
• Água, água do mar, soluções de sais;
• Materiais de construção correntes (cal, cimento, gesso);
• Soluções alcalinas;
• Betumes, produtos betuminosos diluídos com água;
• Soluções ácidas fracas;
• Sais, adubos;
19
• Ácido clorídrico 35%;
• Ácido nítrico 50%.
2.2 Poliestireno Expandido na Construção Civil
Esse material ganhou nos últimos 35 anos uma posição estável na
construção de edifícios, não apenas por suas características isolantes, mas também
por sua leveza, resistência, facilidade de trabalhar e baixo custo.
Atualmente, suas vantagens podem ser conferidas não apenas em lajes e
miolos de parede, mas também em detalhes decorativos de fachadas, na fabricação
de concreto leve e, especialmente, na fundação de estradas.
2.2.1 Histórico
Desde os anos 1990, o EPS vem ganhando espaço na construção civil.
Hoje em dia, o consumo mundial de EPS é de quase um milhão e duzentos mil
toneladas por ano, prevendo-se que 40% deste volume seja consumido na Europa.
Em Portugal, o poliestireno expandido (EPS) é aplicado principalmente na
construção civil, em placas e como acondicionado na indústria da embalagem,
sendo que tanto nas placas como em corpos moldados surgiu no final da década de
50, alcançando rapidamente a aceitação em qualquer desses setores.
O mercado português consume cerca de 1 % do consumo europeu, 60%
do qual na construção civil.
20
2.2.2 Propriedades Mecânicas do EPS
As características mecânicas mais fundamentais do poliestireno
expandido (EPS) relacionam-se com as classes de manuseamento e o bom
emprego, sendo a resistência à compressão, a resistência à flexão, a resistência à
tração e a fluência sob compressão.
Os valores da resistência estão relacionados principalmente com a
densidade do EPS. De uma maneira geral, os valores aumentam de uma maneira
linear com a densidade conforme apresentado na Figura 1.
Figura 1 – Variação da resistência à compressão e tração em relação à sua densidade. Fonte: http://www.tecnocell.com.br/eps.php?epsID=3.
Na compressão, o poliestireno expandido (EPS) proporciona um
desempenho elástico até a deformação atingir cerca de 2% da espessura da placa,
nesta circunstância uma vez removida a força que provoca a deformação, a placa
recupera a espessura original conforme representado na Figura 2.
21
Figura 2 – Variação da resistência à compressão em relação à sua deformação. Fonte: ABRAPEX, 2006, p. 26.
Acrescentando a força de compressão, supera-se o limite de elasticidade
e verifica-se uma deformação constante de parte das células que, portanto, não se
rompem.
2.2.3 Lajes
As lajes de uma edificação, devido a sua grande superfície, geralmente
são elementos estruturais que mais consomem concreto. Quando é laje maciça
chega a consumir quase dois terços do volume total da estrutura, portanto é muito
importante na hora de projetar pensar qual o tipo de laje terá um melhor benefício,
tendo em vista a obtenção de soluções técnicas e econômicas.
Há dois tipos de lajes nervuradas industrializadas, a laje pré-fabricada
unidirecional, e a laje nervurada bidirecional.
As lajes unidirecionais são recomendadas a execução de nervuras
transversais às nervuras principais, que terão a função de travamento, melhorando a
distribuição de cargas nas nervuras principais pelos carregamentos submetidos à
laje.
Geralmente é usado para preenchimento, blocos cerâmicos (tavelas) ou
blocos de concreto tendo uma participação expressiva no peso próprio da laje. Na
22
substituição das tavelas, usando blocos de EPS como enchimento da laje, reduz
consideravelmente o peso próprio da mesma, aliando a facilidade de manuseio da
mão de obra, tornando-se um ponto positivo com relação a outros materiais.
A laje bidirecional, que usa como enchimento o EPS entre as nervuras,
possui melhor comportamento estrutural se comparado com a laje unidirecional. São
caracterizadas por menor deslocamento (flechas) e melhor distribuição de cargas,
conseqüentemente, pela sua altura reduz consumo de concreto e armaduras
beneficiando o custo da obra.
A laje nervurada bidirecional é uma concepção recente, que usa o EPS como elemento de preenchimento entre nervuras. A solução permite vencer grandes vãos com lajes delgadas, econômicas e bem resolvidas estruturalmente. O alívio de peso próprio das lajes permite a redução de dimensionamento de toda a estrutura, o que se traduz em economia. (ABRAPEX, 2006, p. 10).
De acordo com a ABRAPEX (2006), o EPS pode ser fornecido em peças
prontas, geralmente no comprimento de 1 metro com a seção necessária à laje que
se vai montar. Seu corte é fácil e os pedaços eventualmente cortados servirão para
uso na mesma laje, com perdas quase nulas. A colocação se faz do mesmo modo
que os blocos cerâmicos, mas com menos esforço e com o transporte interno na
obra facilitado.
Na concretagem os blocos de EPS oferecem uma resistência que permite
o suporte de materiais e operários durante a concretagem das lajes. As Figuras 3 e
4 mostram duas aplicações do poliestireno expandido em lajes.
Figura 3 - Elemento de enchimento em laje nervurada e industrializada. Fonte: (ABRAPEX, 2006, p. 10).
23
Figura 4 - Elemento de enchimento em laje treliçada. Fonte: (ABRAPEX, 2006, p. 11).
2.2.4 Isolamento Térmico e Acústico
O parâmetro mais importante do poliestireno expandido (EPS) é a baixa
condutividade térmica, isso se deve à sua estrutura celular, constituída por milhões
de células fechadas com diâmetros de alguns décimos de milímetros.
O EPS é muito utilizado como isolante em telhados, paredes e
enchimentos de laje. O rendimento de energia por meio da cobertura representa
uma grande parcela de contribuição para o aumento da carga térmica no espaço
construído, além da cobertura, que recebe a radiação solar incidente.
As paredes também têm grande melhoria pelas trocas de calor entre o
ambiente externo e interno, pois alguns sistemas construtivos que contemplam a
utilização de EPS nos elementos de vedação, como forma de minimizar os efeitos
negativos decorrentes da insolação direta. O painel pré-fabricado tipo sanduíche é
uma das soluções, sendo composto por um núcleo em EPS de 8 cm de espessura
envolto em telas soldadas de aço e em camadas de concreto de 3,5 cm em cada
face.
Um dos materiais mais usados hoje em dia na construção civil, pelo seu
custo e benefício, para isolamento térmico de lajes impermeabilizadas, é o EPS. Sua
fixação é simples e obtém-se o isolamento esperado com espessuras bem finas,
pois não se admite, atualmente, que as lajes de cobertura sejam expostas ao sol
sem isolamento térmico, pois a dilatação deteriora a impermeabilização
rapidamente, e também ocasiona desconforto.
As condições para o isolamento acústico são diferentes. Conforme a
ABRAPEX (2006), o EPS, por ser composto de células fechadas, é um ótimo
isolante térmico, porém um mal isolante acústico. Deste modo, para se obter, por
24
exemplo, isolamento de ruído de impacto em lajes, há necessidade de um
tratamento do material, separando o lastro e o piso acabado, evitando-se qualquer
união rígida entre ambos. Esta solução construtiva em que se coloca o EPS tratado
denomina-se de pavimento flutuante.
2.2.5 Pisos Flutuantes
Os pisos flutuantes geralmente são usados em lajes de edifícios
residenciais, para atenuar os efeitos acústicos provocados pela vizinhança, dentre
outros ruídos externos a edificação. Aplica-se em cima da laje do edifício placas de
poliestireno expandido (EPS) com espessura mínima de 20 mm, tomando todo o
piso, e junto às paredes, faz-se um rodapé de EPS que ultrapasse 5 cm as placas
como demonstrado na Figura 5.
Sobre o EPS coloca-se o contrapiso e o piso de acabamento. Com este
procedimento a camada de poliestireno expandido envolve completamente o piso da
laje.
Figura 5 – Piso flutuante. Fonte: Tessari (2006, p. 14).
Um pavimento flutuante é constituído de maneira que se possam montar, sobre a laje bruta, placas de poliestireno expandido, próprias para
25
isolamento contra o ruído de passos, e sobre estas aplicar o papel alcatroado ou o filme de polietileno. Aplica-se depois, na construção de habitações de mais de um pavimento, pelo menos uma camada de pavimento flutuante de 3,5 cm de espessura, devendo, no entanto, ter-se claro que a camada do pavimento flutuante não pode ficar em contato, em nenhum ponto, com a laje ou alvenaria, a fim de evitar pontos sonoros. (ABRAPEX, 2006, p. 69).
As lajes sofrem impactos e atrito que produzem vibrações sonoras. Com
utilização do EPS (aplicado também em paredes) acrescenta-se conforto acústico
por meio de painéis. As paredes que dividem os apartamentos, feitas com duas
alvenarias com a metade da espessura prevista, e intercalando-se uma placa de
EPS entre ambas.
2.2.6 Blocos Vazados de EPS
A construção em larga escala de habitações de baixa renda pode
viabilizar o uso de tecnologias baseadas em materiais alternativos para alvenaria. É
o caso dos blocos de EPS vazados que, armados e preenchidos com concreto, irão
compor o fechamento da unidade residencial.
Estes blocos são de alta densidade que permite a colocação rápida. Este
sistema reduz a mão-de-obra, o desperdício e o tempo de construção, oferecendo
maior controle das dimensões e alinhamento das paredes, promovendo também um
isolamento térmico e acústico não obtido nos sistemas convencionais.
Conforme a ABRAPEX (2006), os blocos têm paredes com 40 mm de
EPS em ambas as faces, sendo fornecidos nas dimensões de 1200 x 300 x 140 mm,
podendo ser facilmente recortados, de acordo com o projeto.
Na montagem, os vazios dos blocos são preenchidos com concreto,
especificado o traço, de acordo com o tipo de edificação. A cada fiada de blocos
coloca-se uma barra de aço fina, amarrada nas barras verticais, repetindo-se esta
operação até a altura da laje, que também possui enchimento em EPS. A Figura 6
mostra a montagem de blocos de EPS.
26
Figura 6 – Blocos de EPS montados e concretados. Fonte: http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/136/artigo95948-3.asp.
Após as instalações, os revestimentos são executados respeitando-se os
vãos das portas e janelas. O revestimento com azulejos realiza-se no final, após a
fixação dos caixilhos e esquadrias. Os forros e pisos são colocados de forma
convencional.
2.2.7 Juntas de Dilatação
A junta de dilatação pode ser definida como sendo uma separação entre
duas partes de uma estrutura para que estas partes possam movimentar-se, uma
em relação à outra, sem que haja qualquer transmissão de esforço entre elas.
A estrutura de concreto com extensão superior a 35 metros necessita de
juntas de dilatação. A aplicação dessas juntas é facilitada se o produto utilizado for
durável e elástico, para poder conservar-se no local depois da concretagem.
27
A Figura 7 apresenta a utilização do EPS em junta de dilatação.
Figura 7 – Emprego do EPS em junta de dilatação. Fonte: (ABRAPEX, 2006, p. 84).
2.2.8 Painéis Divisórios
É um dos sistemas construtivos desenvolvidos para produzir painéis
autoportantes para a construção civil.
Kiesewetter (2007) diz que a construção das paredes requer a montagem
de grandes painéis compostos de chapas de EPS com densidade em torno de
15 kg/m³ de no mínimo 80 mm, que são cortadas de acordo com a especificação de
cada projeto. A Figura 8 mostra os painéis de poliestireno expandido aplicados para
construção de uma casa.
Figura 8 – Paredes com painéis de EPS, com detalhe da tela de aço eletrossoldadas. Fonte: (Kiesewetter, 2007, p.101).
28
Os painéis monolíticos de EPS interagem sem problemas com outros
materiais, devendo-se evitar apenas os solventes. E geralmente, as obras com
paredes e lajes de bloco de EPS reforçados e revestidos empregam os mesmos
materiais utilizados na construção civil convencional.
2.2.9 Resistência ao Fogo
Sendo o poliestireno expandido (EPS) um produto plástico, é um material
combustível, porém existe o EPS tipo F, que não é inflamável. Denominado auto-
extinguível, contém ainda um inibidor de combustão que, em contato com alguma
chama, contrai, atrapalhando a sua ignição.
Em seguida uma exposição demorada à chama é que se pode dar a
ignição do material, embora o alastramento da chama seja sucessivamente muito
restrito, é notável que, para a estimativa da contribuição do EPS em situações de
incêndio, seja mais importante avaliar o desempenho do conjunto dos materiais
componentes da construção e a sua composição, o que vem causar a sua eventual
taxa de risco em caso de incêndio.
Quando utilizado nas construções, deverá ser revestido por camadas de
produtos não combustíveis. Sempre que não for revestido por materiais
incombustíveis e resistentes ao fogo, será necessária a utilização do EPS tipo F, não
inflamável.
Neste caso, o produto não forma qualquer risco adicional de incêndio para
uma construção, devido à sua baixa densidade e ao caso de não ser combustível,
não espalhando a chama. Devem-se considerar os revestimentos ou colas das
camadas de poliestireno expandido, que podem alterar a reação do material ao fogo.
Análises biológicas sobre a toxicidade dos gases provocados pela
combustão do poliestireno expandido mostram que o único influente tóxico é o
monóxido de carbono. O risco para a saúde deste gás é baixo, em relação aos
gases liberados pela combustão de outros materiais freqüentemente presentes nas
construções.
29
2.2.10 Pavimentações
Lugares com solos de baixa capacidade de carga são normais,
ocasionando problemas de fundação nas construções, especialmente nas estradas
e outras infra-estruturas. Pelo alto preço na mudança e compactação de solo ou nas
fundações profundas, na Europa e no mundo atualmente está se difundido, o
processo de aterro com poliestireno expandido (EPS), especialmente no Brasil.
Por cima do solo limpo, coloca-se uma camada de areia nivelada para
receber os blocos de EPS, que são colocados com juntas desencontradas. Assenta-
se outra camada sobre a primeira, e assim consecutivamente, desenvolvendo um
tronco de pirâmide para espalhar a carga da estrada em uma área ajustada com a
resistência mecânica do solo. A Figura 9 mostra aplicação do EPS como alternativa
para evitar o alto custo de compactação do solo.
Figura 9 – Aplicação do EPS em fundações de estradas. Fonte: (ABRAPEX, 2006, p.84).
No final do processo, os blocos são cobertos com um filme de EPS para
protegê-los de eventual dispersão de solventes, que possam atacá-los. A base da
pavimentação logo pode ser preparada e nas laterais coloca-se terra para plantio
das encostas. Concluída a pavimentação, obtêm-se estradas de baixo custo de
manutenção. Em locais alagadiços, devem-se fazer drenos no pé do aterro para
evitar a ação do empuxo nos blocos.
30
2.2.11 Fundações
É utilizado o poliestireno expandido (EPS) nas fundações
proporcionando um isolamento térmico dos parâmetros enterrados, abaixo do nível
do solo, para isso consiste no bom emprego de placas de EPS pelo exterior dos
muros e fundações enterradas.
O sistema traz vantagens permitindo níveis de isolamento térmico no
perímetro de pavimento e edifícios, protegendo da umidade do solo, desde que a
camada de poliestireno expandido esteja integrada a um sistema de
impermeabilização e drenagem, este recurso é adequado à integração com sistemas
de isolamento térmico pelo exterior de paramentos.
2.3 Controle Ambiental do EPS
O poliestireno expandido (EPS) é empregado para diversas funções na
construção civil (concreto leve, argamassa, peças para lajes, blocos, etc.), além de
outras aplicações, em embalagens de eletrodomésticos e câmaras frigoríficas.
O EPS é um material que pode ser totalmente reciclado, para voltar à
condição de matéria-prima. Não contamina o solo, o ar e a água. Contudo sua
fabricação e utilização não geram risco à saúde e ao meio ambiente. Mas há uma
preocupação quanto ao descarte deste material comentado por Tessari (2006, p. 51-
52).
Atualmente, um dos maiores desafios da humanidade é a prevenção e o controle da poluição ambiental. Dentre as diversas formas de poluição, uma das mais preocupantes é a representada pelos resíduos sólidos, em especial o resíduo plástico, da qual o EPS faz parte, pois sua degradação espontânea demanda muito tempo e ocupa muito espaço nos locais de destinação final.
Esta dificuldade enfrentada por diversas cidades grandes, bem como
pelas capitais, causa muitos problemas e está saturando os aterros sanitários.
31
O EPS sozinho não polui nem contamina a terra, porém seu processo de
decomposição é lento, ocupando locais de utilização pública, por exemplo,
delimitando o espaço útil dos lixões.
2.3.1 Reciclagem
Atualmente, tem se comentado sobre a importância da reciclagem e a
necessidade de descartar perfeitamente a variedade de materiais, tais como vidro,
papel, alumínio e plástico. No entanto, determinados resíduos ainda provocam
incertezas no momento do seu rejeito, sendo o poliestireno expandido um desses
materiais, em que há o descarte sem o conhecimento das possibilidades de
reaproveitamento.
Apesar de ser totalmente reciclável, as dificuldades deste processo são
inúmeras, a começar pelo seu transporte porque apesar do EPS ser um produto
leve, ocupa muito espaço. Deste modo, mesmo sendo tecnicamente reciclável, a
situação de ser expandido, torna seu transporte e armazenamento mais difícil.
Atualmente, são consumidos 2,5 milhões de toneladas do poliestireno
expandido (EPS) no mundo e no Brasil, nos últimos dez anos, teve um crescimento
de 300% do consumo deste material, atingindo uma produção de quarenta mil
toneladas, porém, apenas cinco mil toneladas são recicladas.
A reciclagem e o reaproveitamento do EPS podem acontecer de diversas
formas. Uma delas, que vem sendo muito adotada, é a utilização na construção civil,
por suas características, o EPS pode ser aproveitado na fabricação de concreto
leve, de tijolo leve poroso e de argamassa. A utilização do EPS na construção civil
deixa o custo da habitação mais econômica e para muitas empresas é até um
promotor de vendas, pelas suas propriedades.
Outro processo de reciclagem do poliestireno expandido é primeiramente
a quebra em tamanhos menores. Posteriormente o material é aglutinado, por meio
de exposição ao calor e ao atrito. Em seguida o material é colocado na extrusora,
onde é contido a novo aquecimento, em temperaturas controladas, até seu
derretimento. Nesta situação, o poliestireno expandido é homogeneizado e
transformado em filetes, na forma de espaguete, sendo resfriados e secos, os filetes
32
passam por uma máquina de picotes, que transforma o poliestireno expandido (EPS)
em grânulos.
Assim, depois desses processos, o poliestireno expandido (EPS) está
pronto para ser reutilizado em diversas formas e formatos, atendendo à necessidade
do mercado.
Entretanto, ainda pelas diversas formas de se reciclar o poliestireno
expandido (EPS), há uma exclusiva forma de reciclagem em ampla quantidade
deste material, que é através do termobloco, tecnologia desenvolvida em Santa
Catarina.
O termobloco é um bloco pré-moldado, á base de cimento, poliestireno
expandido (EPS) e aditivos que não só causam melhoria á natureza, além disso a
quem utiliza, pois diminui o consumo com estrutura, adicionando o conforto térmico
e abatendo drasticamente o consumo de energia com ar condicionado.
Existem vários processos para reaproveitamento e reciclagem de
resíduos de EPS, a Figura 10 apresenta um fluxograma dos processos de
reciclagem do EPS.
33
Figura 10 – Processos implantados com sucesso para reciclagem do EPS. Fonte: ABRAPEX, 2000 apud Tessari, 2006, p. 56.
34
2.4 Concreto
O concreto é a mistura de água, cimento e agregados. Quando
endurecido tem ótima resistência à compressão, mas resistência insignificante à
tração. Para efeito de cálculo a NBR 6118 (2003) considera o peso específico do
concreto adotado em 2400 kg/m³.
No concreto há possibilidades do uso de aditivos para melhorar algumas
condições, como retardar o endurecimento, aumentar a trabalhabilidade para melhor
adensamento.
A consistência, trabalhabilidade e homogeneidade são propriedades
importantes do concreto no estado fresco. A consistência corresponde a sua
deformabilidade e varia em geral com a quantidade de água empregada,
granulometria dos agregados e uso de aditivos. A trabalhabilidade que depende da
incorporação de aditivos, da granulometria dos agregados e principalmente da
relação água/cimento. E a homogeneidade que é a garantia de dispersão dos
agregados na massa, estando totalmente envolvidos pela pasta.
Os cimentos são substâncias ligantes, que de acordo com Kihara e
Centurione (2005) após entrarem em contato com a água é submetido a processos
de transformações químico-mineralógicas, que contribuem para agregar e consolidar
os agregados.
O cimento portland é o aglomerante mais utilizado na produção do
concreto, obtido da moagem do clínquer ao qual é adicionado gipsita (CaSO4). O
clínquer é obtido da queima a altas temperaturas de uma mistura de calcário e
argila. Desta forma o cimento portland é formado essencialmente por compostos que
possuem cálcio e sílica em sua composição. Outros materiais ( 32OAl e 32OFe )
surgem como impurezas.
O tipo de cimento a ser escolhido depende das especificações da obra.
Como exemplo a necessidade de endurecimento lento, normal ou rápido que varia
com o tipo: CP I: cimento portland comum, quando não se exige propriedades
especiais do cimento; CP II: cimento composto; CP III: cimento de alto forno; CP IV:
cimento pozolânico; CP V: cimento de alta resistência inicial.
35
A dosagem do concreto é a proporção dos materiais do concreto, para se
obter um desempenho que atenda a requisitos já estabelecidos. O concreto deverá
ser dosado de modo a assegurar, após a cura, a resistência indicada no projeto
estrutural.
2.4.1 Hidratação do Cimento
Paulon (2005) comenta que Le Chatelier (1904) foi quem primeiro propôs
o mecanismo pelo qual a pasta de cimento se hidrata. Ocorrendo inicialmente o
fenômeno químico de hidratação dos compostos; em seguida, o fenômeno físico de
cristalização dos hidratos e, logo após, o entrelaçamento de fibras cristalinas.
O enrijecimento da pasta é caracterizado pela hidratação dos aluminatos
e a evolução da resistência é realizada pelos silicatos.
O cimento portland, hidratado sob condições normais, permite o desenvolvimento de várias formas morfológicas de gel de silicato de cálcio hidratado (abreviado como C-S-H); de hidróxido de cálcio; de etringita ou etringita na fase AFt; de monosulfoaluminato de cálcio hidratado ou associado a fase AFm e, ocasionalmente, a pequenas quantidades de outras fases. É geralmente considerado que o C-S-H constitui a maior proporção do sistema e que as fases AFt e AFm estão presentes em quantidades menores. (PAULON, 2005, p. 587).
Considerando o cimento uma mistura heterogênea de vários compostos,
o processo de hidratação consiste de reações simultâneas ocorrendo entre os
compostos de anidros e a água.
Os aluminatos hidratam mais rápido que os silicatos. A perda de
consistência e a pega da pasta de cimento estão diretamente ligadas às reações
envolvem os aluminatos. Os silicatos, por sua vez, têm papel dominante nas
características de endurecimento.
Na hidratação dos aluminatos a reação com o C3A com água é imediata e
por isto há necessidade da adição de sulfato para retardar a reação. A hidratação
dos silicatos se dá algumas horas após o início da hidratação do cimento. A
hidratação do C3S e do C2S origina silicatos de cálcio hidratados que possuem
composição química muito variada e são representados genericamente por C-S-H e
36
hidróxido de cálcio Ca(OH)2 , compostos estes que preenchem o espaço ocupado
pela água e pelas partículas do cimento em dissolução.
2.4.2 Propriedade Mecânica
2.4.2.1 Resistência
Muitos são os fatores que influenciam a resistência mecânica do concreto.
De acordo com Mehta & Monteiro (1994 apud JACHINTO e GIONGO, 2005), devem-
se considerar fatores tais como: tipo de solicitação, velocidade de carregamento,
relação água/cimento, idade do concreto, forma e dimensões dos corpos-de-prova.
A Figura 11 mostra de forma ilustrativa esses fatores.
RESISTÊNCIA DO CONCRETO
RESISTÊNCIA DAS FASES
COMPONENTES
PARÂMETROS DE CARREGAMENTOPARÂMETROS DE CARREGAMENTO
VELOCIDADE DE APLICAÇÃO DA TENSÃO
TIPOS DE TENSÃOGEOMETRIADIMENSÕES
ESTADO DE UMIDADE
PARÂMETROS DA AMOSTRA
POROSIDADE DA MATRIZ POROSIDADE DO
AGREGADO
POROSIDADE DA ZONA DE TRANSIÇÃO
ADITIVOS MINERAIS
FATOR a/c
GRAU DE HIDRATAÇÃOTempo de CuraTemperaturaUmidade
CONTEÚDO DO ARAr Preso
ADITIVOS MINERAIS
FATOR a/c
CARACTERÍSTICAS DE EXUDAÇÃODistribuição Granulométrica do agregadoTamanho Máximo e Geométrica
INTEGRAÇÃO QUÍMICA ENTRE AGREGADO E PASTA DE CIMENTO
GRAU DE COMPACTAÇÃOGRAU DE HIDRATAÇÃO
Tempo de CuraTemperaturaUmidade
Figura 11: Interação dos fatores que influenciam a resistência do concreto. Fonte: Adaptação de Mehta e Monteiro, 1994 apud Jachinto e Giongo, 2005, p. 606.
Conforme Helene e Terzian (1992) o objetivo maior do controle da
resistência à compressão do concreto é a obtenção de um valor único e
característico da resistência de determinado volume de concreto.
37
Para se obter a resistência característica à compressão do concreto é
necessário moldar e preparar um determinado número de corpos-de-prova, os quais
são realizados conforme a NBR 5738 (1994) e ensaiados à compressão segundo a
NBR 5739 (1994) – Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova
cilíndricos. Quando não indicado a idade do concreto, a resistência refere-se a 28
dias de idade. O valor que irá representar essa resistência apresenta um grau de
confiança de 95%, ou conforme a NBR 6118 (2003) expõe que, a resistência
característica inferior é o valor que tem 5% de probabilidade de não ser atingido
pelos elementos de um dado lote de material.
A NBR 8953 (1992) indica que os concretos são classificados em grupos
de resistência, grupo I e grupo II, conforme a resistência característica à compressão
(fck) em megapascal (MPa), mostra-se na Tabela 02 e 03 os valores considerados.
Tabela 02: Classes de resistência do grupo I.
Grupo I de resistência Resistência característica à compressão (MPa)
C10 10 C15 15 C20 20 C25 25 C30 30 C35 35 C40 40 C45 45 C50 50
Fonte: NBR 8953, 1992,
Tabela 03: Classes de resistência do grupo II.
Grupo II de resistência Resistência característica à compressão (MPa)
C55 55 C60 60 C70 70 C80 80
Fonte: NBR 8953, 1992,
A diferença na obtenção da resistência à tração está nos tipos de ensaios
realizados. Há três ensaios para obter essa resistência: tração direta, compressão
diametral e tração na flexão.
O ensaio mais utilizado é por compressão diametral, conhecido como o
ensaio brasileiro de resistência à tração, desenvolvido por Lobo Carneiro. O ensaio
38
de tração pura (direta) apresenta dificuldades, devido à ocorrência de excentricidade
na força aplicada.
As considerações para definir a resistência do concreto à tração são
idênticas para compressão, portanto têm-se o valor da resistência que apresenta um
grau de 95% de confiabilidade pelos resultados de um lote de concreto, sendo a
resistência característica do concreto à tração tkf .
2.4.2.2 Módulo de Elasticidade
De acordo com Shehata (2005), na literatura, são citados os módulos de
elasticidade tangente, secante e cordal, que nem sempre são interpretados
corretamente. A partir do diagrama tensão-deformação podem-se definir as
características elásticas do concreto, sendo aspecto fundamental no projeto
estrutural.
De acordo com conceitos de resistências dos materiais, para
determinados intervalos a relação entre tensão e deformação pode ser linear, ou
seja; essa expressão do módulo de elasticidade é aplicada somente a parte retilínea
da curva tensão-deformação. Quando não houver parte retilínea, aplica-se a
expressão à tangente da curva na origem.
Na Figura 12 estão definidos as características elástica do concreto.
Figura 12 – Diagrama tensão-deformação do concreto. Fonte: Adaptação de Fusco (1976 apud CARVALHO e FIGUEIREDO, 2007, p. 35).
39
O módulo tangente é obtido pela inclinação da reta tangente à curva
nesse ponto. O módulo cordal é definido pela reta que liga dois pontos quaisquer da
curva. E o módulo secante possui um valor variável em cada ponto, sendo obtido
pela inclinação da reta que une a origem a esse ponto.
A Figura 12 apresenta ainda, o módulo de deformação tangente na
origem ( 0E ), obtido pela inclinação da reta tangente à curva na origem.
Conforme a NBR 8522 (ABNT, 2003), quando não forem realizados
ensaios e não haver dados mais precisos sobre o concreto, pode-se estimar o valor
do módulo de elasticidade longitudinal com a expressão:
ckci fE .5600=
com ciE e ckf dados em MPa.
Conforme a NBR 8522 (2003), para avaliar o comportamento de um
elemento estrutural ou de uma seção, pode-se adotar um módulo de elasticidade
único, à tração e a compressão, igual ao módulo secante.
2.4.3 Porosidade
Paulon (2005) comenta que as características mecânicas, elásticas,
físicas e químicas, dependem de um grande número de fatores relativos à pasta em
si, aos agregados utilizados e da ligação entre esse dois elementos essenciais.
Ponto de vista das três propriedades essenciais: resistência mecânica, porosidade e durabilidade, ligação entre a pasta de cimento e o agregado, resulta não só de um entrelaçamento mecânico dos produtos de hidratação do cimento com o agregado, como também da reação química entre o agregado e a pasta de cimento. (PAULON, 2005, p. 584)
A quantidade de poros de um material é sua característica de apresentar
poros ou vazios, sendo a porosidade do concreto uma das principais características
físicas que mais interfere nas propriedades do concreto.
40
Os poros existentes no concreto são considerados como parte integrante
da matriz (pasta de cimento) e podem ser encontrados em diversos tamanhos,
abrangendo uma escala de abaixo de 2,5 nm a acima de 10.000 nm.
Os microporos (abaixo de 2,5 nm) são considerados responsáveis pela
formação da porosidade intrínseca. Porém há estudos em que devem ser incluídos
os mesoporos (2,5 nm a 50 nm) que junto ao macroporos formam o sistema de
capilaridade do material.
Paulon (2005) comenta que o sistema de distribuição de poros do
concreto é fortemente influenciado por fatores como dosagem do concreto
(principalmente relação água/cimento), cura, quantidade e tipos de adições.
Na microestrutura da pasta de cimento dois fatores são muito
importantes: a quantidade de água e a idade. Na relação água/cimento causa a
modificação da pasta de cimento. Quanto à idade, as particularidades da
microestrutura desenvolvem-se rapidamente desde o contato do cimento com a
água, tornando-se mais lentas essa mudança. Porém, o processo de hidratação
continua durante meses e anos.
A resistência da pasta é fortemente relacionada com a porosidade da
mesma, que hidratada distribui-se da seguinte forma:
• Vazios entre camadas de C-S-H: que são vazios que não influem na
resistência da pasta;
• Vazios capilares: que representa o espaço não preenchido pelos
componentes sólidos da hidratação do cimento. O volume total e
principalmente a distribuição dos tamanhos dos poros afetam a resistência da
pasta;
• Poros de ar incorporado: possuem forma esférica, com dimensões superiores
aos vazios capilares. Podem ser decorrentes de uma má vibração do concreto
ou terem sido intencionalmente incorporados. Devido suas grandes
dimensões reduzem consideravelmente a resistência do concreto e
aumentando a impermeabilidade.
41
2.4.4 Dosagem
O estudo de dosagem realiza-se visando obter a mistura ideal e mais
econômica. Definindo-se o traço, o concreto deve atender conforme Helene (2005)
alguns requisitos usuais, entre eles:
• A resistência mecânica do concreto, sendo o parâmetro mais especificado.
Nesta engloba-se a resistência à compressão, a mais utilizada, embora a
resistência à tração por flexão seja muito comum em projetos de pavimentos
de concreto. O tradicional uso da resistência à compressão como principal
parâmetro de dosagem é devido ao simples procedimento de modelagem dos
corpos-de-prova e do ensaio de compressão e também ao fato desta
resistência ser um parâmetro sensível às alterações de composição de
mistura.
• A trabalhabilidade deve ser adequada para cada situação. Definindo os
condicionantes pelos projetos estruturais (fôrmas, taxas de armaduras,
detalhes geométricos), pelos equipamentos a serem utilizados, pelas
necessidades de acabamento e por necessidades ambientais. O concreto
deve ser coeso e viscoso, sem apresentar segregações, exsudação,
variações de cor e escorrimentos.
• A durabilidade que depende de valores extrínsecos como umidade relativa e
solicitações mecânicas, como condições intrínsecas, tais como tipo de
cimento, relação água/cimento, aditivos, entre outros.
• Com referência a deformabilidade, a deformação inicial ou imediata e
principalmente a fluência do concreto têm sido especificadas pelos projetistas.
Por essas deformações, progressivamente vem sendo incluídas como
requisitos importantes nos estudos de dosagem.
42
2.5 Concreto Leve Fabricado com EPS
2.5.1 Propriedades
Os concretos leves de poliestireno expandido (EPS), são concretos
convencionais, onde a brita é substituída pelo EPS, em forma de pérola pré-
expandido, ou em flocos, moído.
O concreto leve de EPS consiste na substituição total ou parcial dos agregados tradicionais por grânulos de EPS. As proporções de substituição de agregados convencionais no concreto por EPS variam em função da densidade e da resistência requerida, podendo-se cobrir uma escala larga de densidades, compreendida entre 600 a 1600 Kg/m³. (TESSARI, 2006, p. 39).
Enquanto os concretos normais têm sua densidade variando entre 2300 e
2500 kg/m³, os leves chegam a atingir densidades próximas a 600 kg/m³ como
supracitado por Tessari (2006). Cabe lembrar que a diminuição da densidade afeta
diretamente a resistência do concreto.
Sempre que não haja exigência de grandes esforços, o concreto leve de
EPS pode ser usado com grande redução de peso em elementos ou componentes.
Devido ao seu baixo peso e a sua capacidade de isolamento térmico, sua utilização
permite uma economia no final da obra, pela redução do custo da estrutura,
facilidade de manuseio, transporte e redução do tempo de obra.
Os concretos leves mais utilizados são os celulares, os sem finos e os
produzidos com agregados leves, como EPS e argila expandida. Sua aplicação está
voltada para procurar atender exigências específicas de algumas obras e também
para enchimento de lajes, fabricação de blocos, regularização de superfícies,
envelopamento de tubulações, entre outras.
Babu (2003 apud TESSARI, 2006), realizou um estudo sobre o uso de
agregados leves de EPS, em proporções compreendidas entre 94,5% e 0%, em
concretos contendo 50% de cinzas volantes no material cimentício, visando
identificar características da durabilidade do concreto, como: permeabilidade, a
absorção e o ataque químico. Concluiu que a permeabilidade e a absorção
diminuem com o aumento da densidade
43
O fato de praticamente o EPS não absorver água, permite uma ótima
qualidade do concreto produzido e um acabamento de superfície homogêneo,
tornando possível o seu uso, mesmo exposto à intempéries, com várias
possibilidades de uso arquitetônico.
2.5.2 Preparação e Mistura
Podendo ser fabricado com matéria prima conseguida na própria obra
(com a reciclagem, por meio de moinhos tipo “agrícolas”) com qualquer produto
descartável de EPS, até mesmo embalagens, e principalmente das sobras,
dependendo do porte de EPS e do tamanho da obra, podem ser cortados na
mesma, deve ser controlada para produzir flocos de 1 a 8 mm de diâmetro,
aproximadamente.
No processo de fabricação do concreto leve de EPS, o material passa pelo estado de pérolas de espuma de EPS com diâmetros que variam de 1 a 8 mm aproximadamente. Além das pérolas, todo o EPS descartado poderá se moído e reaproveitado. (TESSARI, 2006, p. 39).
Tessari (2006) indica,, que na produção deve ser dada atenção especial à
interface dos grânulos de EPS e da pasta de cimento.
Na preparação da mistura de concreto leve, deve ser levada em conta a
finalidade da aplicação, que dará a formulação da mistura. A mistura do concreto
deve ser feita preferencialmente em betoneira. Devido a sua leveza, as pérolas ou
flocos flutuam em água, o que atrapalha sua homogeneidade. Para evitar isto deve
ser utilizado um adesivo solúvel em água, por exemplo, cola branca de madeira
(TESSARI, 2006)
No processo de mistura, dissolve-se inicialmente o adesivo solúvel em
água, e observa-se as proporções da mistura. Em seguida, coloca-se na betoneira o
EPS, seguido das pérolas, para, por último, se colocar o cimento. O tempo de
permanência na betoneira deve ser o suficiente para a mistura adquirir a
consistência necessária para o lançamento.
É importante mencionar que o fator água/cimento deve ter cuidados
especiais, já que as pérolas não absorvem água devido à sua estrutura fechada.
44
O adensamento do concreto leve é diferente do concreto convencional.
Os ensaios confirmam que não existe evolução na resistência mecânica, no caso de
tentar o adensamento por vibro-compressão.
Outra qualidade do concreto leve com EPS é a vantagem no uso de calor
produzido pela hidratação do cimento, não sendo absorvido pelo EPS devido á falta
de massa, e então o calor produzido se mantém, acelerando a “peça” de grandes
volumes, sem necessidade de cura a vapor.
Chen e Liu (2003 apud TESSARI, 2006), em pesquisa realizada com
adição de sílica ativa nestes concretos, revelaram uma dispersão das espumas de
EPS na matriz do cimento e consequentemente na ligação entre eles. Concluindo
também que as propriedades mecânicas e de durabilidade do concreto leve podem
ser otimizadas adicionando-se sílica ativa e fibras de aço em índices apropriados.
2.5.3 Aplicações
Devido ao grande poder de isolamento térmico e sua elevada resistência,
o concreto leve de poliestireno expandido (EPS) é aplicado, atualmente, em diversos
campos, adequado para a produção de elementos construtivos, como também
elementos internos, mas também para a obtenção de camadas isolantes e de
sustentação para o isolamento de lajes, elementos de vedação etc.
O concreto leve de EPS é empregado na construção civil nas partes onde
não há necessidade de grandes esforços, devido às suas propriedades (baixa
densidade aparente, isolamento térmico e acústico e considerável resistência). A
utilização em residências como em obras de grande porte é viável, permitindo
economia no custo final da obra, pelo dimensionamento estrutural apropriado e
facilidade do manuseio e transporte.
Em produção de elementos pré-moldados, o concreto leve de poliestireno
expandido (EPS) é usual em ambientes construtivos, bem como em muros
exteriores, sem cargas, peitoris vedação e casas pré–fabricadas.
Os excelentes valores de isolamento térmico, importantes no elemento
construtivo, a probabilidade de elaborar o concreto leve de poliestireno expandido
(EPS) sem maior empenho técnicos, tanto nas usinas como no próprio espaço da
45
obra, e a possibilidade de combiná-lo com concreto normal mediante a mistura de
em concreto em fresco, têm modificado hoje em dia o concreto leve de EPS num
produto de construção de boa aceitação no mercado e cada vez com maiores
freqüência, são feitas lajes isolantes com concreto leve de EPS, desde que a
aplicação garante que tanto a estrutura da laje, como a impermeabilização da
mesma, permaneça protegidas dos estragos que as variações de temperatura
costumam produzir.
O concreto leve de EPS é muito usado para aliviar as estruturas. Por ser
um produto construtivo, leve e termo-isolante, o concreto leve de EPS, com uma
densidade aparente de 600 a 700 kg/m³, tem satisfeito um papel importante na
construção civil, tendo importância na prática, em todas as aplicações acima
apresentadas.
Além disso, existem outras, como revestimento de concretos no
isolamento externo das edificações, tijolo ou bloco de concreto leve, na fabricação
de caixões perdidos e tantos outros neste campo da construção civil.
2.6 Desempenho de Edificações (Norma de Desempenho)
A nova Norma de Desempenho para Edifícios Habitacionais de até Cinco
Pavimentos, estabelece critérios e métodos de avaliação de desempenho para os
principais sistemas que compõem um edifício: estrutura, pisos internos, vedações
externas e internas, coberturas e instalações hidrossanitárias. Agora, mais do que se
preocupar em garantir a qualidade do produto simples, os construtores precisarão
garantir a qualidade do conjunto construído.
Os principais modelos de habitações de interesse social construídos com
recursos públicos encontram-se nessa faixa de até cinco pavimentos. A importância
da norma reside em dar abertura para que se possa utilizar sistemas construtivos
inovadores e com uma garantia de desempenho mínima.
A norma permite que qualquer sistema construtivo seja utilizado, desde
que atenda às normas prescritivas vigentes.
46
Os construtores deverão assumir a responsabilidade de atingir o
desempenho mínimo obrigatório e deverá fazer os ensaios que julgar necessários
para garantir esse desempenho.
As exigências do usuário são traduzidos na forma de critérios, que
procuram quantificar suas necessidades. Somando esses fatores com condições de
exposição da edificação e critérios para a avaliação do desempenho de sistemas
construtivos, chega-se a respostas técnicas possíveis e desejáveis.
A nova norma de desempenho de edificações é considerada
complemento às Normas prescritivas, sem substituí-las. A utilização simultânea
delas visa atender às exigências do usuário com soluções tecnicamente adequadas
ABNT (NBR 15575-1, 2008).
Devem-se atender as exigências dos usuários relacionadas
posteriormente:
• Segurança estrutural;
• Isolamento térmico;
• Isolamento acústico;
• Estanqueidade a água;
• Resistência ao fogo;
• Durabilidade (estes são os obrigatórios).
47
3 PROGRAMA EXPERIMENTAL
Após o estudo da literatura técnica disponível, buscando alcançar os
objetivos propostos no trabalho, a pesquisa foi delineada através de um programa
experimental, definido 3 variáveis: a concentração de EPS (0, 20, 40 e 60%), o tipo
de material (concreto e argamassa) e a idade de ensaio (7 e 14 dias). O
planejamento da mistura, respeitando estes níveis das variáveis, pode ser
observado nas tabelas 04 e 05.
Tabela 04: Resumo das misturas do concreto (mantendo-se fixo o abatimento em 10+/-2cm).
1Foi adicionado a água de amassamento cola branca para madeira (à base de PVA). Fonte: Do Autor, 2009. Tabela 05: Resumo das misturas da argamassa.
1Foi adicionado a água de amassamento cola branca para madeira (à base de PVA). Fonte: Do Autor, 2009.
Mistura
Tipo de concreto
EPS (%) do volume
do concreto
Traço em massa (1:m)
Traço em massa (1:a:p:)
a/c
Teor de
aditivo (%)
Cola branca
de madeira
(%)
Índice de consistência
pelo abatimento
(cm)
Referência _ 1:5,5 1: 2,58: 2,92 0,55 0,70 - 9
Concreto com
acréscimo de 20% EPS
20
1:5,5
1: 2,58: 2,92
0,53
0,70 5,01 12
Concreto com
acréscimo de 40% EPS
40
1:5,5
1: 2,58: 2,92
0,60
0,70 5,01 8
Mistura
Tipo de concreto
EPS (%) do
volume da Argamassa
Traço em massa (1:m)
a/c Teor de aditivo
(%)
Cola branca de madeira
(%)
Índice de consistência
flow-table (cm)
Referência _ 1:5,5 0,80 0,70 - 30,65
Argamassa com acréscimo de 40%
EPS
40
1:5,5
0,80
0,70 5,551 26,20
Argamassa com acréscimo de 60%EPS
60
1:5,5
0,80
0,70 5,551 23,30
48
Os materiais serão estudados e analisados de acordo com as seguintes técnicas:
a) Consistência do concreto, medida através do ensaio de abatimento do tronco
de cone (NBR NM 67/1998);
b) Consistência da argamassa medida através do ensaio de abatimento do
tronco de cone (NBR 7215, 1996, Anexo B);
c) Resistência à Compressão (NBR 5739/1994);
d) Módulo de elasticidade (NBR 8522/2003);
e) Massa específica (estado fresco e endurecido – NBR 9778 (ABNT 2005);
f) Determinação da condutividade térmica;
3.1 Características dos Materiais Constituintes
3.1.1 Cimento
O cimento empregado foi CP V ARI RS, apresentando-se na seqüência a
definição da nomenclatura e na Tabela 06 a composição do cimento, suas
características físicas e mecânicas e as exigências químicas.
Nomenclatura:
CP - Cimento Portland;
V ARI - Alta Resistência Inicial;
RS – Resistência a Sulfatos.
49
Tabela 06: Caracterização do cimento portland CPV-ARI RS.
Caracterização do cimento portland
Tipo/Classe: CPV-ARI RS Data: Abril de 2009 Fabricante: "A"
Caracterização química (%)
MgO SO3 CO2 Perda ao fogo
Resíduo insolúvel
≤ 6,5 ≤ 3,5 ≤ 3,0 ≤ 4,5 ≤ 1,0
Caracterização física e mecânica
Tempo de pega(min)
Água de consistência
Área específica Blaine
Resíduo # 75
Exp. a frio
Exp. a quente
Resistência a compressão(Mpa)
Inicial Final (%) (cm²/g) (%) (mm) (mm) 1dia 2dias 3dias
≥ 60 ≤ 600 27,78 ≥ 3000 ≤ 6,0 ≤ 5 ≤ 5 ≥14 ≥24 ≥34 Fonte: Fabricante “A”.
3.1.2 Agregado Miúdo e Graúdo
Apresenta-se nas Tabelas 07 e 08 as características dos agregados
utilizados nas misturas.
Tabela 07 – Características da areia.
1. Determinação da Composição Granulométrica (NBR NM 248/03) 1.1. Denominação comercial: Areia
Peneiras (mm) % Retida
% Retida Acumulada Média
9,5 - - 6,3 - - 4,8 1 1 2,4 10 11 1,2 22 33 0,6 22 55 0,3 19 74
0,15 18 92 Fundo 8 100 Total 100,0 Módulo de Finura: 2,66
1.2. Dimensão Máxima Característica (mm) 4,8 1.3. Classificação (NBR 7211/05) Zona utilizável superior (próximo)
Fonte: Do Autor, 2009.
50
Tabela 08 – Características do pó de pedra. 1. Determinação da Composição Granulométrica (NBR NM 248/03) 1.1. Denominação comercial: Pó de pedra
Peneiras (mm) % Retida
% Retida Acumulada Média
9,5 - - 6,3 - - 4,8 - - 2,4 23 23 1,2 32 55 0,6 20 75 0,3 14 89
0,15 7 96 Fundo 4 100 Total 100,0 Módulo de Finura: 3,38
1.2. Dimensão Máxima Característica (mm) 2,4 1.3. Classificação (NBR7211/05) Zona utilizável superior (próximo) Fonte: Do Autor, 2009.
Sendo utilizado como agregado graúdo o basalto (brita n°1), com
densidade de 2950kg/m³, fornecida por indústria da região de Criciúma/SC.
3.1.3 Aditivo
Foi utilizado aditivo redutor de água para concreto a base lignosulfonatos
e isento de cloretos.
3.1.4 Poliestireno Expandido
Conforme Bezerra (2003), a utilização de resíduos na construção civil terá
obrigatoriamente que apresentar vantagens técnicas como resistência mecânica e
conforto térmico e também vantagens relacionadas ao baixo custo e aspectos
ambientais.
51
O poliestireno expandido é classificado como um resíduo volumoso de
baixa densidade. Por ser inerte aos constituintes da argamassa e do concreto
(sendo um dos insumos mais utilizados na construção civil) seu emprego vem ao
encontro de reduzir o despejo deste material na natureza.
Para a produção do concreto e da argamassa, utilizou-se poliestireno
expandido (EPS) em forma de flocos diâmetros variáveis de 2,5 a 4 mm e densidade
de 12Kgf/m³.
Figura 13 – Flocos de EPS. Fonte: Do Autor, 2009.
3.1.5 Cola Branca (PVA)
Empregou-se cola branca conhecida por cola de madeira, com sua
composição de PVA (polímero sintético). A Tabela 09 apresenta as características
desta cola.
52
Tabela 09 – Características da cola branca (PVA). Características
Aspecto do produto Líquido leitoso branco, viscoso, livre de grumos e/ ou materiais estranhos e odor
característico de acetato de vinila.
Aspecto do filme seco Levemente esbranquiçado, rígido, isento de pontos com média resistência
térmica e baixa resistência à umidade.
Teor de sólido, % 40,0 – 43,0
Viscosidade brook. LVF -25°c , cp 3000 – 7000
pH a 25°c 4,0 – 5,0
Tipo de polímero Homopolímero
Fonte: Cascorez, 2009.
4. PRODUÇÃO E PREPARO DAS AMOSTRAS DE CONCRETO E ARGAMASSA
4.1 Mistura
O concreto e argamassa foram misturados em betoneira de 120 litros
Misturou-se o concreto durante três minutos, seguidos três minutos de descanso e
logo após, mais dois minutos de mistura final, conforme indicado pela NBR 12821
(ABNT, 1993), seguindo-se o procedimento de mistura indicado pela norma,
adicionando-se inicialmente o agregado graúdo, antes de ativar a betoneira, em
seguida adicionou-se parte da água com aditivo e do cimento, os flocos de EPS, o
agregado miúdo e por final o restante do cimento e da água (misturada com cola
PVA). No amassamento o volume de concreto foi de 29 litros (65 kg).
A argamassa foi misturada durante 2 minutos, com volume de argamassa
de 29 litros (58,5 kg).
53
4.2 Moldagem das Amostras
Para o traço da argamassa e do concreto, foram utilizados os moldes que
estão especificados na tabela 10.
Tabela 10 – Especificações dos moldes para os ensaios característicos.
Moldes dos Corpos-de-Prova Concreto Argamassa
Quant. Dimensão Ensaio Quant. Dimensão Ensaio
2 Cilíndrico 15x30cm Massa específica 4 Prismático
12x6,5x24,5cm Resistência à Compressão
6 Cilíndrico 10x20cm
Módulo de elasticidade e resistência à compressão
6 Cilíndrico 10x20cm
Módulo de elasticidade e resistência à compressão
2 Cilíndrico 10x20cm
Resistência à compressão 2 Cilíndrico 10x20cm Resistência à
compressão
Fonte: Do Autor, 2009.
Após o procedimento de adensamento (NBR 5738/94) colocou-se uma
proteção plástica para evitar a perda de água e proteger das ações das intempéries.
A desforma dos corpos-de-prova realizou-se 24 horas após o
adensamento, em seguida foram identificadas e transportadas para tanque com
água, permanecendo até a data de ensaio.
4.3 Propriedades Física e Mecânica
4.3.1 Consistência
O ensaio de índice de consistência para o concreto, foi realizado de
acordo com as recomendações da norma técnica nacional NBR NM 67 (ABNT,
1998). Para o índice de consistência para argamassa utilizou-se Anexo B da NBR
7215 (ABNT, 1996).
54
Figura 14 – Abatimento do tronco de cone. Fonte: Do Autor, 2009.
Figura 15 – Mesa para índice de consistência. Fonte: Do Autor, 2009.
4.3.2 Resistência à Compressão Axial do Concreto e da Argamassa
Para a realização dos ensaios de compressão axial, conforme a NBR
5739 (ABNT, 1994), todos os corpos-de-prova foram mantidos em processo de cura
até o momento do ensaio, realizado nas idades de 14 e 28 dias.
55
4.3.3 Módulo de Elasticidade
O ensaio do módulo de elasticidade foi realizado conforme a NBR 8522
(ABNT, 2003), foi escolhido para o ensaio o plano de carga 7.3.2 da norma,
determinando-se o módulo de elasticidade tangente inicial (Eci), entre a tensão de
0,5 MPa e 30% da resistência à compressão. Para o ensaio na prensa, instalam-se
os extensômetros no corpo-de-prova antes do início do ensaio.
Aplica-se o carregamento com uma velocidade de 0,25 MPa/s, até obter
uma tensão de 30% da resistência média à compressão. A tensão é mantida por 60
segundos e posteriormente reduzida a carga até o nível da tensão inicial.
Realizaram-se mais duas séries de carga e descarga, com velocidades de
carregamento e descarga correspondentes. Na última série, aumentou-se o
carregamento até o material atingir a ruptura, o procedimento é apresentado na
Figura 16.
Figura 16 – Representação esquemática do carregamento para a determinação do módulo de elasticidade. Fonte: NBR 8522, 2003, p. 5.
Para este ensaio do módulo de elasticidade, utilizaram-se oito corpos-de-
prova cilíndricos para cada mistura, sendo três tipos de concreto (o referencial e com
20 e 40% de EPS) e três de argamassa (o referencial e com 40 e 60% de EPS).
Para os corpos-de-prova de concreto e argamassa realizou-se o ensaio
nas idades de 14 e 28 dias.
Na idade de 14 dias, realizou-se o ensaio à compressão de dois corpos-
de-prova, empregando a média e utilizando 30% desta resistência como parâmetro,
56
para o experimento de mais três corpos-de-prova para o ensaio do módulo de
elasticidade descrito anteriormente.
Para o procedimento anterior utilizou-se 5 corpos-de-prova de cada
mistura, restando três para o ensaio na idade de 28 dias. Portanto para estimar a
resistência do concreto e da argamassa aos 28 dias (para os corpos-de-prova),
utilizaram-se os valores da Tabela 11, que contém a estimativa da resistência
conforme o cimento adotado. Com o resultado estimado, adota-se o valor de 30% da
resistência média, para realização do ensaio do módulo de elasticidade aos 28 dias.
Tabela 11: Tolerância de tempo para o ensaio de compressão em função da idade de ruptura.
Estimativa de resistência em relação aos 28 dias (%)
Cimento Portland Idade (dias)
3 7 14 28 45 60 90 120 240
"A" CPII 0,45 0,62 0,83 1 1,18 1,22 1,33 1,41 1,59 CPIV 0,43 0,53 0,79 1 1,25 1,26 1,39 1,47 1,68 CPV 0,56 0,75 0,89 1 1,13 1,18 1,26 1,32 1,46
Fonte: Adaptação de Ramos, 2007, p. 66.
O módulo de elasticidade, Eci, em gigapascals (GPa), é dada pela fórmula:
³10³10 −−
−=−
∆
∆=
ab
abEci
εε
σσ
ε
σ
Onde:
σb é a tensão maior, em megapascals (σb = 0,3 cf ).
σa é a tensão básica, em megapascals (σa = 0,5 MPa).
εb é a deformação especifica média dos corpos-de-prova ensaiados sob a tensão
maior.
εa é a deformação especifica média dos corpos-de-prova ensaiados sob tensão
básica.
57
4.3.4 Massa Específica
O ensaio de massa específica foi realizado de acordo com as
recomendações da norma técnica nacional NBR 9833/2008 “Concreto fresco –
Determinação da massa específica, do rendimento e do teor de ar pelo método
gravimétrico”. No estado endurecido o ensaio foi realizado conforme as
recomendações da NBR 9778 (ABNT, 2005).
58
5 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS
5.1 Consistência
Para o concreto, nos resultados do teste de abatimento do tronco de
cone, obtiveram-se os valores desejados, na ordem de 10± 2 cm, apresentados na
Tabela 12. Nota-se que com adição do EPS no concreto modificado, não houve
alterações significativas na consistência do mesmo, podendo ser adensado
adequadamente. Foi observada uma tendência de aumento da relação a/c quando
aumentada a concentração de EPS, para um mesmo abatimento no concreto. Com
relação as argamassas, foi observado uma redução da consistência com adição de
EPS. Estes resultados mostram uma pequena influência do EPS na plasticidade dos
materiais produzidos.
Tabela 12 – Resultados da consistência.
Trabalhabilidade dos concretos e argamassa
Traço Abatimento do tronco do cone(cm) Relação a/c Teor de
aditivo
Cola branca
de madeira (PVA) %
Referência do Concreto
9,0
0,55 0,70
- Concreto com acréscimo
de 20% EPS
12,0
0,53 0,70 5,0
Concreto com acréscimo de 40% EPS
8,0
0,60 0,70
5,0
Traço
Teste flow
Relação a/c Teor de aditivo
Referência da argamassa 30,65
0,80 0,70 -
Argamassa com acréscimo de 40% EPS
26,20
0,80 0,70
5,5 Argamassa com acréscimo de 60% EPS
23,30
0,80 0,70
5,5 Fonte: Do Autor, 2009.
Para argamassa aplicou-se o mesmo teor de aditivo plastificante,
mantendo-se a relação água/cimento para os três tipos de mistura.
59
5.2 Resistência à Compressão
Com ensaios realizados aos 14 e 28 dias, para as amostras de concreto e
argamassa, verifica-se a variação significativa da resistência à compressão do
concreto e da argamassa conforme adição do EPS.
5.2.1 Concreto
Para o concreto, a maior variação dos resultados ocorre com acréscimo
de 20% de EPS, com redução de aproximadamente 66% da resistência à
compressão, para os 14 e 28 dias.
Através do gráfico da Figura 17 percebe-se a influência do tipo de
concreto na resistência à compressão e a variação desta característica com a idade.
0 20 40
Concentração de EPS (%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
Idade (dias) 14 Idade (dias) 28
Figura 17 – Resistência à compressão com relação ao acréscimo de EPS. Fonte: Do Autor, 2009.
60
Relacionando-se as amostras de concreto com acréscimo de 20 para
40% de EPS, observa-se para os 28 dias redução de 45% da resistência à
compressão, conforme mostrado no gráfico da Figura 17.
Um dos principais fatores para redução da resistência é a alteração da
porosidade da matriz que, com adição do EPS, que não proporciona resistência ao
concreto, há o aumento de vazios, com diminuição dos valores desta propriedade.
É importante ressaltar sobre as condições de falha no corpo-de-prova,
que com emprego do EPS, que é mais deformável que a pasta de cimento em sua
volta, há tendência maior de surgimento de fissuras ao redor destas partículas,
ficando mais suscetível à ruptura na matriz de cimento.
.
5.2.2 Argamassa
Para as amostras de argamassa os resultados obtidos com acréscimo de
40% de EPS, tiveram redução de 71 e 69%, para os 14 e 28 dias respectivamente.
Já o corpo-de-prova cilíndrico com acréscimo de 60% de EPS, sofre redução de
17,4% em relação à resistência do corpo-de-prova com adição de 40% de EPS. O
gráfico da Figura 18 apresenta os resultados da resistência à compressão para os
corpos-de-prova cilíndricos de argamassa.
61
0 40 60
Concentração de EPS (%)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
Idade (dias) 14 Idade (dias) 28
Figura 18 – Resistência à compressão da argamassa com relação ao acréscimo de EPS. Fonte: Do Autor, 2009.
No gráfico da Figura 18, no primeiro ramo dos resultados, nota-se uma
redução acentuada da resistência à compressão com adição de 40% de poliestireno
expandido, entretanto, este valores em relação à argamassa com acréscimo de 60%
de EPS, apresentam redução pouco significativa (mostrado no segundo ramo da
Figura 18).
Atribui-se esta ocorrência dos resultados, as condições de falhas, que
primeiramente sem adição do EPS, a propagação de fissuras é unidirecional e
concentrada. Com utilização do poliestireno expandido, o aumento da porosidade é
evidente, e as propriedades de fratura como descontinuidades e fissuras, se
propagam, pois o EPS não possui rigidez. Portanto com a continuação de acréscimo
do EPS, não há mudanças nas propriedades de fratura, mas no índice de vazios.
Observa-se que para as amostras cilíndricas de argamassa, com
acréscimo de 40% de EPS, mas sem adição de cola PVA, há um aumento na
resistência à compressão em relação à mistura com emprego desta cola (mostrado
da Figura 19), utilizada como ligante para homogeneização do EPS na argamassa.
Esta redução da resistência acontece por causa da característica da cola, que
estando endurecida torna-se um material elástico, podendo formar vazios irregulares
na pasta de cimento.
62
0
1
2
3
4
5
6
7 14 21 28Idade (dias)
Res
istê
nci
a á
Co
mp
ress
ão
Com adição decola de PVA
Sem adição decola de PVA
Substituição de60% areia por póde pedra
Figura 19 – Influência do tipo de argamassa na resistência à compressão. Fonte: Do Autor, 2009.
É importante ressaltar que com a ausência da cola na mistura, obteve-se,
aparentemente, a homogeneização do poliestireno expandido à argamassa, no
entanto, fica evidente a necessidade de estudar um novo aditivo para dispersão e
aglomeração homogênea do EPS.
Com substitui de 60% da areia pelo pó de pedra, com objetivo de
aumentar a resistência, há uma pequena variação nos resultados, devido às próprias
características desse material, que possuem valores aproximados de granulometria.
Analisando-se a argamassa com acréscimo de 40% de EPS com
substituição de 60% da areia pelo pó de brita, observa-se a redução da resistência à
compressão com relação as outras misturas de argamassa.
63
0 40 60
Concentração de EPS (%)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
Argamassa (Corpo-de-prova cilíndrico) Argamassa (Tijolo - 12x6,5x24,5cm)
Figura 20 – Resistência à compressão da argamassa com relação ao acréscimo de EPS, para corpo-de-prova cilíndrico e tijolo. Fonte: Do Autor, 2009.
Assim, com resultados satisfatórios de resistência à compressão, os
tijolos prismáticos de argamassa com adição de poliestireno expandido, também
possuirá característica de leveza em relação ao concreto.
O valor superior da resistência dos tijolos de argamassa em relação aos
corpos-de-prova cilíndricos (apresentado na Figura 20) é devido às características
geométricas. O valor da resistência à compressão das amostras cilíndricas com
acréscimo de 40% de EPS é 3,52 MPa, apresentando um aumento da resistência
para as amostras prismáticas de 260%.
A influência quanto à forma, esta no tamanho do corpo-de-prova, em
comparações realizadas mostra que os de maiores dimensões apresentam
resistências menores. Esta diferença nas resistências se justifica pelo fato que para
maiores alturas, o índice de vazios é maior, portanto, mais deformável,
apresentando menores resistências.
Portanto, a argamassa sem adição de cola e com acréscimo de 40% de
EPS, apresentou melhores resultados, pois as características ligantes da pasta de
cimento proporcionaram a distribuição uniforme dos flocos de poliestireno
expandido.
64
5.3 MÓDULO DE ELASTICIDADE
O módulo de elasticidade indica a capacidade de deformação do material.
Esta propriedade é importante para o desenvolvimento e aplicação de concretos
leves.
5.3.1 Concreto
Através dos resultados apresentados para o concreto (na Figura 21),
percebe-se a redução do módulo com acréscimo de EPS, apontando que com
emprego do poliestireno expandido resulta na diminuição da rigidez do material.
Para o concreto, na idade de 28 dias, a redução do módulo de
elasticidade atinge 41 e 51% com adição de EPS de 20 e 40% respectivamente, em
relação ao concreto de referência.
0 20 40
Concentração de EPS (%)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Mód
ulo
de E
last
icid
ade
(GP
a)
Idade (dias) 14 Idade (dias) 28
Figura 21 – Influência do tipo de concreto no módulo de elasticidade. Fonte: Do Autor, 2009.
65
O módulo de elasticidade e a resistência à compressão do concreto estão
diretamente ligados, pois com aumento da porosidade da matriz de cimento, devido
ao acréscimo de EPS, há uma redução significativa destes parâmetros.
A determinação do módulo de elasticidade do concreto referencial se
mostrou coerente conforme indicação da NBR 8522 (ABNT, 2003) para estimação
deste valor através da expressão:
ckci fE .5600=
Para o concreto modificado com poliestireno expandido, o módulo pode
variar muito de acordo com adição do EPS. O que representaria um risco para os
modelos de previsão que tomam por base somente a resistência à compressão.
Conforme Helene e Neto (2002), com o fator a/c constante, têm-se uma
resistência à compressão aproximadamente constante, porém o aumento do teor de
agregados num concreto de fator a/c constante acarretará num aumento do módulo
de elasticidade. No entanto o módulo de elasticidade do poliestireno expandido é
muito inferior ao dos agregados (pedra e areia), tornando o concreto mais
deformável. Para o concreto convencional, os componentes (agregados e pasta de
cimento) possuem maior rigidez, gerando um maior módulo de elasticidade. Dessa
forma, a redução do módulo de elasticidade apresenta-se menor que a queda da
resistência à compressão.
5.3.2 Argamassa
Para argamassa, na idade de 28 dias, a redução do módulo de
elasticidade atinge 48 e 57% com adição de EPS de 40 e 60% respectivamente, em
relação à argamassa referencial.
Da mesma forma que para o concreto, há diminuição na rigidez da
argamassa. A Figura 22 mostra os resultados do módulo conforme adição do
poliestireno expandido.
66
0 40 60
Concentração de EPS (%)
2
4
6
8
10
12
14
16
18
Mód
ulo
de E
last
icid
ade
(MP
a)
Idade (dias) 14 Idade (dias) 28
Figura 22 – Influência do tipo de argamassa no módulo de elasticidade. Fonte: Do Autor, 2009.
Conforme os resultados da resistência à compressão, em que se obtêm
valores superiores quando não há o emprego da cola, para o módulo de elasticidade
os resultados apontam o aumento de rigidez, admitindo-se a influência da cola, com
comportamento elástico na argamassa.
5.4 Massa Específica
Os resultados para as amostras de concreto, com acréscimo de 20% de
EPS, apresentam uma redução por volta de 12% da massa específica em relação ao
concreto referencial. A mesma redução acontece na mistura com acréscimo de 20%
para 40% de EPS, indicando a proporcionalidade dos resultados conforme adição do
poliestireno expandido.
67
Tabela 13 – Resultados de massa específica e absorção de água.
Valores de massa específica, absorção de água por imersão. Tipo de concreto Massa especifica
saturada (Kg/m³) Massa especifica seca
(Kg/m³) Absorção
(%) Referência do
concreto
2,4
2,3
3,5 Concreto com
acréscimo de 20% EPS
2,1
2,0
4,2
Concreto com
acréscimo de 40% EPS
1,9
1,8
6,9
Fonte: Do Autor, 2009.
O concreto com acréscimo de 40% de EPS apresenta (como indicado na
Tabela 13) uma massa específica de 1,9 Kg/m³, uma redução de 22% em relação ao
concreto referencial.
Conforme a Tessari (2006), o concreto leve aponta valores de massa
específica para este material por volta 0,6 a 1,6 Kg/m³. Os resultados da massa
específica indicam que para classificação como concreto leve, seria necessário
maior concentração de EPS, podendo-se inferir, que uma concentração de 50%
seria o suficiente para atingir os limites.
Portanto, os concretos com aplicação de EPS, devido ao peso específico
deste material ser inferior ao dos materiais constituintes do concreto convencional,
apresentaram valores de massa específica menores. Outro fator de redução é
devido à forma dos flocos de poliestireno expandido, possuindo uma maior área de
contato com a pasta de cimento elevando os vazios no concreto.
Ressalta-se que para aplicação do concreto como contrapiso e
argamassa para fabricação de blocos, com adições de poliestireno expandido, há
uma redução no peso de uma construção. Ainda assim, caso esta redução não seja
considerada no cálculo estrutural, contribuirá através da redução da capacidade de
deformação lenta da estrutura.
68
6 PROJETO E ESPECIFICAÇÃO DE MATERIAIS PARA APLICAÇÕES
ESPECÍFICAS
6.1 Blocos de Argamassa para Alvenaria
Na fabricação dos blocos de argamassa, o poliestireno expandido poderá
ser reciclado a partir de resíduos, contribuindo também para a sustentabilidade da
construção civil. A aplicação desse resíduo torna o bloco com características
térmicas diferenciadas, com menor coeficiente de condutibilidade térmica,
possibilitando assim, a produção de componentes com características técnicas
adequadas, considerando a norma de desempenho de edificações até cinco
pavimentos NBR 15575 (ABNT, 2008), que torna obrigatório os seguintes requisitos
de desempenho: segurança estrutural, estanqueidade à água, conforto térmico,
conforto acústico, resistência ao fogo e durabilidade.
Considerando os principais requisitos de desempenho obrigatórios para
edificações, pode-se concluir que blocos de argamassa, similares aos utilizados no
processo construtivo com tijolos de solo-cimento, e considerando este sistema,
trariam vantagens importantes como resistência e durabilidade superiores, maior
conforto térmico e maior resistência ao fogo.
Os resultados para os tijolos prismáticos de argamassa mostraram-se
satisfatórios, com valores de resistência (aos 28 dias) de 22,4 MPa para a mistura
referencial. Com acréscimo de 40 e 60% de poliestireno expandido na mistura, há
uma redução significativa na resistência, atingindo 9,1 e 6,1 MPa respectivamente.
Estes valores satisfazem a NBR 6136 (ABNT,1994) que estabelece valor mínimo de
4,5 MPa para blocos estruturais.
Foi analisado o custo do bloco desse trabalho, com acréscimo de 60% de
EPS (com valores dos materiais e mão-de-obra empregados para fabricação deste
bloco, obtidos na região de Sombrio/SC), comparando-se com o custo do tijolo 6
furos comumente utilizados em paredes de vedação de habitações e dos bloco de
concreto estrutural convencional, com valores definidos no referencial de preços do
DEINFRA (2008). Na Tabela 14 apresenta-se os valores para 1 m² de parede.
69
Tabela 14 – Comparação para 1 m² de alvenaria.
SERVIÇO UN. EXECUÇÃO (R$)
MATERIAL (R$)
TOTAL (R$)
Alvenaria Tijolo 60% EPS m² 28,32 19,5 47,82
Alvenaria Tijolo 6 Furos 12 cm m² 12,34 7,17 19,51
Alvenaria Bloco Concreto Estrutural 14 cm m² 31,80 47,87 79,67
Fonte: Do Autor, 2009.
Em relação ao bloco estrutural convencional, os blocos com EPS
apresentam uma redução de 40%. Os tijolos 6 furos, geralmente utilizado em
construções de habitações de baixa renda, têm uma redução de 59% em relação ao
bloco de EPS. Entretanto, deve-se considerar a função estrutural não oferecida por
pelo tijolo 6 furos, gerando a necessidade de uma estrutura que garanta o
desempenho da construção, intervindo diretamente no custo final da construção.
Com aplicação do poliestireno expandido nos blocos de argamassa,
pode-se induzir que este material possa contribuir para o atendimento dos requisitos
de desempenho térmico conforme indicado na NBR 15575 (ABNT, 2008). O ensaio
de condutibilidade térmica para os blocos prismáticos está sendo realizado durante a
conclusão deste trabalho.
Considerando as características técnicas, este componente para
alvenaria a base de cimento, podem ser utilizado para construção de edificações
residenciais para baixo custo, contribuindo para obras de interesse social e
consequentemente redução do déficit habitacional.
6.2 Aplicação do Concreto para Contrapiso
Atualmente os materiais da construção civil são fundamentais para
determinação do custo e qualidade final do produto. Para o contrapiso fabricado com
adição de EPS proporciona determinadas vantagens em relação ao contrapiso
convencional.
Além de ser considerado um piso ecológico por causa da reciclagem do
EPS, diminuindo o impacto ambiental, causa benfeitorias para o imóvel com sua
70
valorização tendo características térmicas superior aos convencionais, com
possibilidade para utilização em habitações de baixo custo, já que concreto para
contrapiso com acréscimo de 40% de EPS torna-se mais econômico. E atinge uma
resistência de compressão superior ao contra piso indicado pela Associação
Brasileira de Cimento Portland (ABCP), que recomenda uma composição de
concreto aproximada de 1:10,8 (traço em massa - cimento:agregados)
As amostras de concreto cilíndricos alcançaram resistência de 15,5 e 8,5
MPa com acréscimo de 20 e 40% de EPS respectivamente, tendo possível aumento
de resistência como bloco prismático, por sua forma geométrica. A aplicação do
concreto com poliestireno expandido como contrapiso gera grandes benefícios para
algumas propriedades como isolante térmico, leveza, atingindo também uma
resistência à compressão satisfatória.
A Figura 23 mostra a estimativa realizada para o concreto, com referência
nos resultados da resistência à compressão das amostras cilíndricas e dos blocos
prismáticos de argamassa. Estimou-se o valor da resistência do bloco prismáticos de
concreto (que não foi realizado ensaio), proporcionalmente ao resultado da
resistência à compressão do bloco prismático de argamassa.
20 40
Concentração de EPS no Concreto (%)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Res
istê
ncia
à C
ompr
essã
o (M
Pa)
Corpos-de-prova cilíndrico Estimativa
Figura 23 – Estimativa da resistência à compressão para o concreto. Fonte: Do Autor, 2009.
71
Apresenta-se na Figura 24 os resultados para 1 m³ de concreto para
contrapiso, os valores dos materiais empregados na fabricação do concreto foram
obtidos na região de Sombrio/SC. O traço referencial é o recomendado pela ABCP,
comparando-se com o traço e valor do concreto para contrapiso com acréscimo de
40% de poliestireno expandido. Com base na estimativa da resistência à
compressão para blocos prismáticos, considerou-se que estes blocos de concreto
com acréscimo de 40% de EPS e sem adição de cola, atingirão resistência
satisfatória para utilização como contrapiso.
Concreto para Contrapiso (1 m³)
132 129
283
0
50
100
150
200
250
300
Referencial S/ cola (PVA), 40% EPS C/ cola (PVA), 40% EPS
Val
or
(R$)
Figura 24 – Valores para 1m³ de concreto para contrapiso. Fonte: Do Autor, 2009.
Conforme a ABRAPEX (2006), recomenda-se o uso de cola branca de
madeira (PVA) para fabricação de concreto leve com poliestireno expandido, devido
às características ligantes deste material, para que os flocos de EPS estejam
distribuídos uniformemente na mistura. Porém, na ausência desta cola, obteve-se
uma mistura satisfatória dos flocos de EPS ao concreto. Deve-se ressaltar a
importância do estudo de um aditivo para substituir a cola branca de madeira (PVA),
que tenha mesma função sem prejudicar a resistência e o custo reduzido.
Para o concreto com adição de cola (PVA), apresenta-se um custo
superior de 119% em relação ao concreto sem adição de cola.
O concreto com adição de 40% de EPS sem a cola, além de suas
vantagens citadas anteriormente apresentou um custo inferior de 2,3% em relação
ao concreto de referência, sendo viável sua utilização na aplicação de contrapiso.
72
7 CONCLUSÃO
A busca por um modelo de desenvolvimento sustentável, fez com que a
presente pesquisa abordasse aspectos relacionados à utilização do poliestireno
expandido na construção civil e ao potencial de aproveitamento de seus resíduos.
O uso do EPS no concreto e argamassa convencional apresentou
resultados satisfatórios, com boa trabalhabilidade e redução da densidade. A
resistência à compressão e o módulo de elasticidade são as propriedades que mais
sofrem alterações com acréscimo do EPS nas misturas.
A redução da resistência à compressão, aos 28 dias, nas amostras
cilíndricas de concreto foi de 65 e 81%, com acréscimo de 20 e 40%
respectivamente. Um dos principais fatores para queda da resistência é a alteração
da porosidade da matriz, que com adição do EPS, que não proporciona resistência
ao concreto, há o aumento de vazios, com diminuição dos valores desta
propriedade. Juntamente com a resistência há diminuição do módulo de
elasticidade, redução de 41 e 51%, tornando o material mais deformável. Nota-se
também que a queda da resistência à compressão é maior que do módulo de
elasticidade.
Para argamassa com adição de 40 e 60% de poliestireno expandido,
obtiveram-se resultados superiores de resistência à compressão para os moldes
prismáticos em relação aos corpos-de-prova cilíndricos de argamassa, com aumento
de 5,6 e 3,8 MPa da resistência com 40 e 60% de acréscimo de EPS.
Estimando-se os valores de resistência à compressão para blocos
prismáticos de concreto com os resultados dos corpo-de-prova de argamassa,
chega-se a resistência de até 43 MPa. Conclui-se que com a influência da forma,
esta resistência será superior se aplicado em contrapisos (de 4 cm, em média).
O emprego da cola branca (PVA) resultou em valores inferiores de
resistência à compressão e de módulo de elasticidade. Sem utilização da cola na
mistura, os resultados de resistência atingiram um aumento de 54% para argamassa
com acréscimo de 40% de EPS. Esta redução da resistência acontece devido a
característica da cola, que após o tempo de secagem, torna-se um material elástico,
ocupando espaços da pasta de cimento, se comportando também como vazios na
pasta de cimento.
73
O comportamento de ruptura da argamassa e do concreto com acréscimo
de EPS é diferente do convencional. As condições de falhas, que primeiramente
sem adição do EPS, a propagação de fissuras é unidirecional e concentrada. Com
utilização do poliestireno expandido (há tendência maior de surgimento de fissuras
ao redor dos flocos de EPS), o aumento da porosidade é evidente, e as
propriedades de fratura como descontinuidades e fissuras, se propagam, pois o EPS
não possui rigidez.
Através de uma análise geral a inclusão do EPS na construção civil é
aceitável, por proporcionar algumas propriedades satisfatórias, no concreto e na
argamassa, atingindo as resistências necessárias com possíveis aplicações da
argamassa em blocos com funções estruturais e o concreto para aplicação em
contrapiso. Visando atender a nova norma de desempenho de edificações, a NBR
15575 (ABNT, 2008), ressalta-se que a utilização do EPS, principalmente nos blocos
prismáticos de argamassa, venha a contribuir para o desempenho térmico, devido às
características deste material.
74
REFERÊNCIAS
ABRAPEX. Associação Brasileira do Poliestireno Expandido. Manual de Utilização EPS na Construção Civil. São Paulo: Pini, 2006. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CIMENTO PORTLAND. ABCP: Mão à obra. Dicas importantes para você construir ou reformar sua casa. São Paulo: ABCP, [S.A.]. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 15220-2: Desempenho térmico de Edificações – Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator de calor solar de elementos e componentes de edificações. Rio de Janeiro, 1998. 27 p. ___________. NBR 15575: Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos - Desempenho. Rio de Janeiro, 2008.
___________. NBR 5738: Modelagem e cura de corpos-de-prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. Rio de Janeiro, 1994. 9 p. __________. NBR 5739: Concreto – Ensaio de compressão de corpos-de-prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 1994. 4 p. ___________. NBR 6118: Projetos de estrutura de concreto – Procedimento. Rio de Janeiro, 2003. 170 p. ___________. NBR 6136: Blocos vazado de concreto simples para alvenaria estrutural. Rio de Janeiro, 1994. 6 p. ___________. NBR 7215: Cimento Portland – Determinação de resistência à compressão. Rio de Janeiro, 1996. 8 p. ___________. NBR 12821: Preparação de concreto em laboratório. Rio de Janeiro, 1994. 5 p. ___________. NBR NM 67: Concreto – Determinação da consistência pelo abatimento de cone. Rio de Janeiro, 1998. 8 p. BEZERRA, Luciano André Cruz. Análise do Desempenho Térmico de Sistema Construtivo de Concreto com EPS como Agregado Graúdo. Natal-RN, 2003. 64f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica. Área: Termociência) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. CARVALHO, Roberto Chust; FIGUEIREDO FILHO, Jasson Rodrigues de. Cálculo e detalhamento de estruturas usuais de concreto armado: segundo a NBR 6118:2003 / Roberto Chust Carvalho, Jasson Rodrigues de Figueiredo Filho. 3. ed. São Carlos: EdUFSCar, 2007. 368p.
75
DEPARTAMENTO ESTADUAL DE INFRA-ESTRUTURA. DEINFRA. Gerência de Estudos e Projetos. Preço Referencial de Serviços. mar. 2008. 4p. HELENE, Paulo; TERZIAN, Paulo. Manual de Dosagem e Controle do Concreto. São Paulo: PINI; Brasília, DF: SENAI, 1992. HELENE, Paulo. Dosagem dos Concretos de Cimento Portland. In: Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1. p. 439-471. JACHINTO, Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Ávila; GIONGO, José Samuel. Resistência Mecânica do Concreto. In: Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1. p. 605-632. KIESEWETTER, Oswaldo. Paredes de painéis monolíticos de EPS. Revista Téchne. São Paulo, Edição 129, ano 14, p.101-104, mensal, dez. 2007. KIHARA, Yushiro; CENTURIONE, Sérgio Luiz. O Cimento Portland. In: Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1. p. 605-632. MEDEIROS, K. F.; BORJA, E. V.; SILVA, G. G.; BEZERRA, M. C. M.. Análise das propriedades físico-mecânicas em blocos de cimento, com adição de isopor, sem função estrutural. I Congresso de Pesquisa e Inovação da Rede Norte Nordeste de Educação Tecnológica. Natal/RN. 2006. NETO, Antônio Acácio de Melo; HELENE, Paulo Roberto do Lago; Módulo de Elasticidade: Dosagem e Avaliação de Modelos de Previsão do Módulo de Elasticidade de Concretos. In: INSTITUTO BRASILEIRO DO CONCRETO (IBRACON) – 44° CONGRESSO BRASILEIRO. 2002, São Paulo. PAULON, Vladimir Antonio. A microestrutura do Concreto Convencional. In: Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1. p. 583-604. RAMOS, Frederico Vamerlati. Análise do Comportamento Mecânico de Diferentes Tipos e Marcas de Cimento Portland. Criciúma, 2007. 80f. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Civil. Universidade do Extremo Sul Catarinense. SHEHATA, Lídia Domingues. Deformações Instantâneas do Concreto. In: Concreto: Ensino, pesquisa e realizações. Ed. G. C. Isaia. São Paulo: IBRACON, 2005. v. 1. p. 633-654.
TESSARI, Janaina. Utilização de Poliestireno Expandido e Potencial de Aproveitamento de seus Resíduos na Construção Civil. Florianópolis, 2006. 102f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. Universidade Federal de Santa Catarina.
76
ANEXO A - Resultados individuais do ensaio de resistência à compressão
77
Ensaio de resistência a compressão axial corpos-de-prova cilíndrico Nomenclatura Traço (1:m) Idade (dias) Corpo de prova Tensão de
ruptura (Mpa)
Referência do concreto
1:5,5
14
1 37,93 2 38,23 3 36,79 4 37,36 5 38,41
Média 37,74 Desvio padrão 0,81
Referência do
concreto
1:5,5
28
1 44,98 2 46,36 3 40,39
Média 43,91 Desvio padrão 2,98
Concreto com acréscimo de
20% EPS
1:5,5
14
1 14,58 2 11,56 3 11,52 4 12,35 5 13,22
Média 12,65 Desvio padrão 1,52
Concreto com acréscimo de
20% EPS
1:5,5
28
1 13,54 2 17,73 3 15,23
Média 15,50 Desvio padrão 2,09
Concreto com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
14
1 6,12 2 5,68 3 6,40 4 6,08 5 6,37
Média 6,13 Desvio padrão 0,36
Concreto com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
28
1 8,70 2 8,40 3 8,36
Média 8,47 Desvio padrão 0,34
Referência da argamassa
1:5,5
14
1 11,36 2 10,36 3 9,86 4 9,30 5 10,47
Média 10,27 Desvio padrão 1,03
Referência da
argamassa
1:5,5
28
1 10,39 2 11,96 3 11,20
Média 11,45 Desvio padrão 0,79
Argamassa com
acréscimo de 40% EPS
1:5,5
14
1 2,81 2 3,29 3 2,88 4 3,20 5 2,70
Média 2,98 Desvio padrão 0,295
78
Argamassa com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
28
1 3,68 2 3,48 3 3,40
Média 3,52 Desvio padrão 0,14
Argamassa com
acréscimo de 60% EPS
1:5,5
14
1 2,09 2 2,16 3 2,13 4 2,17 5 1,96
Média 2,10 Desvio padrão 0,11
Argamassa com acréscimo de
60% EPS
1:5,5
28
1 2,58 2 2,56 3 2,60
Média 2,58 Desvio padrão 0,02
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,s/adição
cola de madeira (pva)
1:5,5
14
1 5,06 2 4,96 3 4,66 4 4,95 5 4,65
Média 4,86 Desvio padrão 0,21
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,s/adição
cola de madeira (pva)
1:5,5
28
1 5,48
2 5,26
3 5,52
Média 5,42 Desvio padrão 0,13
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,c/adição
cola de madeira (pva) e 60% de pó de brita no lugar da areia
1:5,5
14
1 2,03
2 2,43
3 2,33
4 2,05
5 2,50 Média 2,27
Desvio padrão 0,24 Argamassa com
acréscimo de 40%
EPS,c/adição cola de madeira (pva) e 60% de pó de brita no lugar da areia
1:5,5
28
1 2,48
2 2,38
3 2,50
Média 2,45 Desvio padrão 0,06
79
Ensaio de resistência a compressão axial corpos-de-prova prismatico Nomenclatura Traço (1:m) Idade (dias) Corpo de prova Tensão de
ruptura (Mpa) Referência da
Argamassa 1:5,5 28 1 23,21 1:5,5 28 2 21,67
Média 22,44 Desvio padrão 0,77
argamassa com acréscimo de
40% EPS
1:5,5 28 1 8,63 1:5,5 28 2 9,64
Média 9,14 Desvio padrão 0,51
argamassa com acréscimo de
60% EPS
1:5,5 28 1 6,34 1:5,5 28 2 5,94
Média 6,14 Desvio padrão 0,20
Acréscimo de 40%
EPS,c/adição cola de madeira (pva) e 60% de pó de brita no lugar da areia
1:5,5 28 1 5,76
1:5,5 28 2 5,00
Média 5,38 Desvio padrão 0,38
80
ANEXO B – Resultados individuais do ensaio de módulo de elasticidade
81
Ensaio de Módulo de elasticidade Nomenclatura Traço (1:m) Idade (dias) Corpo de
prova Módulo
tangente inicial (Gpa)
Referência do
concreto
1:5,5
14
1 33,15 2 34,84 3 32,70
Média 33,56 Desvio padrão 1,07
Referência do
concreto
1:5,5
28
1 37,22 2 37,01 3 29,14
Média 34,46 Desvio padrão 4,04
Concreto com acréscimo de
20% EPS
1:5,5
14
1 19,80 2 17,79 3 19,07
Média 18,89 Desvio padrão 1,01
Concreto com acréscimo de
20% EPS
1:5,5
28
1 17,60 2 23,59 3 20,05
Média 20,41 Desvio padrão 2,99
Concreto com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
14
1 15,21 2 13,27 3 15,38
Média 14,62 Desvio padrão 1,06
Concreto com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
28
1 15,92 2 17,78 3 16,86
Média 16,85 Desvio padrão 0,93
Referência da
Argamassa
1:5,5
14
1 13,02 2 13,02 3 14,01
Média 13,35 Desvio padrão 0,495
Referência da
Argamassa
1:5,5
28
1 13,65 2 15,05 3 15,16
Média 14,62 Desvio padrão 0,76
Argamassa com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
14
1 6,14 2 7,74 3 5,93
Média 6,61 Desvio padrão 0,905
Argamassa com acréscimo de
40% EPS
1:5,5
28
1 7,80 2 7,46 3 7,60
Média 7,62
82
Desvio padrão 0,17
Argamassa com acréscimo de 60% EPS
1:5,5
14
1 5,71 2 5,71 3
4,57
Média 5,33 Desvio padrão 0,95
Argamassa com acréscimo de
60% EPS
1:5,5
28
1 6,20 2 6,35 3 6,14
Média 6,23 Desvio padrão 0,11
Argamassa com acréscimo de
40% EPS, s/adição cola de madeira (pva)
1:5,5
14
1 10,39 2 10,28
3 10,58
Média 10,42 Desvio padrão 0,15
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,s/adição cola de madeira (pva)
1:5,5
28
1 13,08 2 12,56
3 12,01
Média 12,53 Desvio padrão 0,53
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,c/adição cola de madeira (pva) e 60% de pó de
brita no lugar da areia
1:5,5
14
1 6,40 2 6,60
3 6,85
Média 6,62 Desvio padrão 0,23
Argamassa com acréscimo de
40% EPS,c/adição cola de madeira (pva) e 60% de pó de
brita no lugar da areia
1:5,5
28
1 8,31 2 7,43
3 8,31
Média 8,03 Desvio padrão 0,44
83
ANEXO C – Resultados individuais do ensaio massa específica
84
DETERMINAÇÃO DA MASSA ESPECÍFICA DO CONCRETO
Traço
Corpo de prova
Massa do Material
Massa Especifica
Absorção (%)
Condição submersa
Condição saturada
Condição seca
Saturada Seca
Referência do
concreto
1 7280,0 12540,0 12540,00 2,384 2,300 3,64 2 7312,1 12460,0 12460,0 2,420 2,343
3,32
Média 2,402 2,322 3,48 Desvio padrão 0,018 0,022 0,16
Concreto com
acréscimo de 20%
EPS
1 5701,6 10860,0 10440,0 2,105 2,024 4,02 2
5865,4
11120,0
10660,0
2,116
2,029
4,32
Média 2,111 2,023 4,17 Desvio padrão 0,0055
0,0025 0,15
Concreto com
acréscimo de 40%
EPS
1 4533,4 9760,0 9140,0 1,867 1,749 6,78 2
4649,5
9840,0
9200,0
1,896
1,772
6,96
Média 1,882 1,761 6,87 Desvio padrão 0,0145 0,0115 0,09
85
ANEXO D – Resumo dos materiais
86
QUANTIDADE DE MATERIAIS PARA UM METRO CÚBICO DE CONCRETO Tipo de traço Referência do
concreto Concreto com
acréscimo de 20% EPS
Concreto com acréscimo de 40%
EPS Traço 1:5,5 1:5,5 1:5,5
Traço em massa 1: 2,58: 2,92 1: 2,58: 2,92 1: 2,58: 2,92 Cimento 369,23 369,23 369,23
Areia 952,61 952,61 952,61 Brita 1078,15 1078,15 1078,15 EPS - 2,4 4,8 Água 203,08 195,69 221,54
Relação água/cimento 0,55 0,53 0,60 Teor de aditivo 0,70 0,70 0,70
Aditivo 258,46 258,46 258,46 Cola branca 24,0 24,0 24,0 Abatimento 10 ± 2 10 ± 2 10 ± 2
QUANTIDADE DE MATERIAIS PARA UM METRO CÚBICO DA ARGAMASSA Tipo de traço Referência do
concreto Concreto com
acréscimo de 40% EPS
Concreto com acréscimo de 60%
EPS Traço 1:5,5 1:5,5 1:5,5
Traço em massa 1:5,5 1:5,5 1:5,5 Cimento 323,07 323,07 323,07
Areia 1615,35 1615,35 1615,35 EPS - 4,8 7,2 Água 258,46 258,46 258,46
Relação água/cimento 0,80 0,80 0,80 Teor de aditivo 0,70 0,70 0,70
Aditivo 226,15 226,15 226,15 Cola branca 30,55 30,55 30,55 Abatimento 26 ± 2 26 ± 2 26 ± 2