concreto com agregados graúdos
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Artigo de concreto com agregado graúdoTRANSCRIPT
-
UNIVERSIDADE DE SO PAULO ESCOLA DE ENGENHARIA DE SO CARLOS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ESTRUTURAS
CCOONNCCRREETTOO CCOOMM AAGGRREEGGAADDOOSS GGRRAADDOOSS RREECCIICCLLAADDOOSS DDEE CCOONNCCRREETTOO IINNFFLLUUNNCCIIAA DDAA IIDDAADDEE DDEE RREECCIICCLLAAGGEEMM NNAASS
PPRROOPPRRIIEEDDAADDEESS DDOOSS AAGGRREEGGAADDOOSS EE CCOONNCCRREETTOOSS RREECCIICCLLAADDOOSS
ALEXANDRE MARQUES BUTTLER
Dissertao apresentada Escola de Engenhariade So Carlos da Universidade de So Paulo,como parte dos requisitos para obteno do Ttulode Mestre em Engenharia de Estruturas Orientador: Prof. Dr. Eloy Ferraz Machado Jr.
So Carlos
2003
-
A meus pais, Flix Buttler e Maria Amlia
Marques Buttler, que sempre estiveram ao
meu lado nos momentos difceis;
manifestando companheirismo, amor e
compreenso.
-
AAGGRRAADDEECCIIMMEENNTTOOSS
A Deus, que sempre esteve ao meu lado, guiando-me em todos os
momentos e iluminando meu caminho.
Ao Professor Dr. Eloy Ferraz Machado Jr., pela sua orientao e
contribuies durante o desenvolvimento da pesquisa.
minha companheira, Eliandra, que sempre esteve ao meu lado
demonstrando apoio, compreenso e, acima de tudo, amor.
Aos professores, Mrcio Corra e Almir Sales pelas valiosas
contribuies no exame de defesa.
Ao Eng. Lus Vareda, pela prestimosa ajuda durante os ensaios
laboratoriais e disponibilidade para resolver os problemas que surgiram no
desenvolvimento experimental.
Aos funcionrios do Laboratrio de Engenharia de Estruturas; Amauri,
Mrio, Fabiano, Juliano e Vladimir pela colaborao durante os ensaios.
Ao amigo Z Lus do Departamento de Geotecnia, pela ajuda durante
a britagem do material.
s funcionrias do Departamento de Estruturas pelas valiosas
colaboraes.
Aos amigos; principalmente a Freitas e Fabiana, Jlio, Andr, Srgio,
Mrcio, Daniel, Glauco, Marcelo, Gustavo, Regiane, Fernanda e Isabela,
pelos momentos de descontrao que passamos juntos.
-
i
SSUUMMRRIIOO
SUMRIO .................................................................................................
I
LISTA DE FIGURAS ................................................................................ V
LISTA DE TABELAS ................................................................................ VIII LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS .................................................. XIII LISTA DE SMBOLOS ............................................................................. XIV RESUMO .................................................................................................. XVI ABSTRACT .............................................................................................. XVII
1. INTRODUO ..................................................................... 1
1.1. INTRODUO ..................................................................................
1
1.2. OBJETIVO PRINCIPAL ....................................................................
5
1.3. OBJETIVOS ESPECFICOS ............................................................. 6
1.4. JUSTIFICATIVA ................................................................................ 7
1.5. ORGANIZAO DO TRABALHO .................................................... 10
2. AGREGADOS RECICLADOS DE CONCRETO - REVISO BIBLIOGRFICA ....................................................
12
2.1. RECICLAGEM DE CONCRETO .......................................................
12
2.1.1. GERAO ............................................................................. 12 2.1.2. DEPOSIO .......................................................................... 15 2.1.3. PROCESSOS UTILIZADOS PARA RECUPERAO DOS RESDUOS DE CONCRETO ...........................................................
17
2.1.4. BRITAGEM DO CONCRETO ................................................. 25 2.1.5. APLICABILIDADE ................................................................. 32 2.1.6. ALGUNS CASOS PRTICOS SOBRE A UTILIZAO DE AGREGADOS RECICLADOS .........................................................
33
-
ii
2.2. CONCRETO COM AGREGADOS RECICLADOS DE CONCRETO
35
2.2.1. A ESTRUTURA DO CONCRETO .......................................... 35 2.2.1.1. AGREGADO ................................................................... 36 2.2.1.2. MATRIZ (PASTA DE CIMENTO) .................................... 37
2.2.2. PROCEDIMENTOS PARA PRODUO DO CONCRETO ... 39 2.2.3. PROPRIEDADES DO MATERIAL - PESQUISAS COM AGREGADOS RECICLADOS ..........................................................
40
2.2.4. RECOMENDAES NORMATIVAS ..................................... 62
3. RETRAO - REVISO BIBLIOGRFICA ........................ 70
3.1. CLASSIFICAO DOS TIPOS DE RETRAO .............................
71
3.1.1. AVALIAO TERICA DA RETRAO (ACI 209R-92) ....... 75
3.2. RETRAO POR SECAGEM ...........................................................
77
3.2.1. FATORES QUE AFETAM A RETRAO POR SECAGEM .. 79 3.2.2. COMO MINIMIZAR A RETRAO POR SECAGEM ............ 82 3.2.3. RETRAO POR SECAGEM - CONCRETOS COM AGREGADOS RECICLADOS DE CONCRETO ..............................
84
4. CARACTERSTICAS DOS MATERIAIS ............................. 90
4.1. AGLOMERANTE ............................................................................... 91
4.2. AGREGADO MIDO NATURAL ...................................................... 92
4.3. AGREGADO GRADO NATURAL .................................................. 94
4.4. AGREGADO MIDO RECICLADO .................................................. 96
4.5. AGREGADO GRADO RECICLADO .............................................. 97
5. DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL ............................ 99
5.1. METODOLOGIA ............................................................................... 99
5.1.1. TRAO EMPREGADO .......................................................... 100 5.1.2. PROCESSO PRODUTIVO .................................................... 101
5.2. PRIMEIRA FASE DA PESQUISA ..................................................... 103
5.2.1. CARACTERSTICAS DA PRIMEIRA FASE ........................... 103 5.2.2. RESULTADOS OBTIDOS NA PRIMEIRA FASE ................... 105
-
iii
5.2.2.1. AGREGADOS ................................................................. 105 5.2.2.2. CONCRETO .................................................................... 109
A - CONCRETO COM AGREGADOS NATURAIS .............. 113 A.1 - CONCRETO FRESCO ................................................ 113 A.2 - CONCRETO ENDURECIDO ...................................... 114 B - CONCRETO RECICLADO - CR1 .................................. 115 B.1 - CONCRETO FRESCO ................................................ 115 B.2 - CONCRETO ENDURECIDO ...................................... 116 C - CONCRETO RECICLADO - CR7 .................................. 117 C.1 - CONCRETO FRESCO ............................................... 117 C.2 - CONCRETO ENDURECIDO ...................................... 118 D - CONCRETO RECICLADO - CR28 ............................... 119 D.1 - CONCRETO FRESCO ............................................... 119 D.2 - CONCRETO ENDURECIDO ...................................... 120 E - CONCRETO RECICLADO - CRNA28 ........................... 121 E.1 - CONCRETO FRESCO ................................................ 121 E.2 - CONCRETO ENDURECIDO ...................................... 122
5.2.3. ANLISE DOS RESULTADOS DA PRIMEIRA FASE ........... 123 5.2.3.1. AGREGADOS ................................................................. 123
A - AGREGADOS MIDOS ................................................. 124 B - AGREGADOS GRADOS ............................................. 126
B.1 - GRANULOMETRIA ............................................ 127 B.2 - MASSA ESPECFICA E MASSA UNITRIA ...... 128 B.3 - ABSORO DE GUA E NDICE DE VAZIOS . 131 B.4 - ABRASO LOS ANGELES ................................ 134
5.2.3.2. CONCRETO .................................................................... 136 A - CONCRETO FRESCO ................................................... 137
A.1 - CONSISTNCIA ................................................. 137 A.2 - MASSA ESPECFICA ......................................... 139
B - CONCRETO ENDURECIDO ......................................... 140 B.1 - MASSA ESPECFICA ......................................... 140 B.2 - ABSORO DE GUA E NDICE DE VAZIOS . 141 B.3 - RESISTNCIA COMPRESSO ..................... 144 B.4 - RESISTNCIA TRAO ................................ 150 B.5 - MDULO DE DEFORMAO ........................... 153
5.3. SEGUNDA FASE DA PESQUISA ..................................................... 156
5.3.1. RESULTADOS DA SEGUNDA FASE .................................... 167
5.3.1.1. CONCRETO COM AGREGADOS NATURAIS - REFERNCIA ......................................................................
167
5.3.1.2. CONCRETO RECICLADO - R1 ............................. 168 5.3.1.3. CONCRETO RECICLADO - R7 ............................. 169 5.3.1.4. CONCRETO RECICLADO - R28 ........................... 170 5.3.1.5. CONCRETO RECICLADO - RNA28 ...................... 171
5.3.2. ANLISE DOS RESULTADOS DA SEGUNDA FASE ........... 171
-
iv
6. CONCLUSO ...................................................................... 181 7. SUGESTES PARA O PROSSEGUIMENTO DA PESQUISA ...............................................................................
185 8. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS .................................... 187
-
v
LLIISSTTAA DDEE FFIIGGUURRAASS
FIGURA 2.1 Equipamento utilizado para a reciclagem do concreto
fresco ...........................................................................................................
18
FIGURA 2.2 Concreto residual sendo entregue a planta de reciclagem . 19
FIGURA 2.3 Tanque com agitadores ....................................................... 20
FIGURA 2.4 Sada dos agregados na calha de descarga ....................... 20
FIGURA 2.5 Britador porttil de baixa capacidade de produo ............. 26
FIGURA 2.6 Britador porttil de mdia capacidade de produo ............ 26
FIGURA 2.7 Britador autopropelido de alta capacidade de produo ..... 27
FIGURA 2.8 Britador de cones ................................................................ 27
FIGURA 2.9 Britador de mandbula ........................................................ 28
FIGURA 2.10 Britador de mandbula com alta capacidade de produo. 28
FIGURA 2.11 Circuito fechado de britagem ............................................. 29
FIGURA 2.12 Planta mvel para a produo de reciclados ..................... 30
FIGURA 2.13 Esquema de funcionamento da planta mvel .................... 31
FIGURA 2.14 Planta fixa para a produo de agregados reciclados ....... 31
FIGURA 2.15 Microestrutura do concreto ................................................ 35
FIGURA 2.16 Microestrutura do concreto reciclado ................................. 36
FIGURA 2.17 Relao entre a resistncia compresso do concreto
original e a resistncia compresso do concreto reciclado ......................
50
FIGURA 2.18 Painel acstico confeccionado com concreto reciclado .... 55
FIGURA 3.1 Comparao entre o concreto de cimento Portland e o
concreto com retrao compensada ...........................................................
84
FIGURA 4.1 Curva granulomtrica do agregado mido natural .............. 93
FIGURA 4.2 Curva granulomtrica do agregado grado natural ............. 95
FIGURA 5.1 Betoneira utilizada na pesquisa ........................................... 102
FIGURA 5.2 Mquina Los Angeles (Departamento de Transportes) .... 109
-
vi
FIGURA 5.3 Prensa hidrulica utilizada nos ensaios ............................... 111
FIGURA 5.4 Sistema de aquisio de dados Ensaio de mdulo de
deformao .................................................................................................
112
FIGURA 5.5 Extensmetros eltricos posicionados no corpo-de-prova .. 112
FIGURA 5.6 Curvas granulomtricas dos agregados midos ................. 125
FIGURA 5.7 Curvas granulomtricas dos agregados grados ................ 127
FIGURA 5.8 Resultados relativos para as propriedades de massa
unitria e especfica ....................................................................................
129
FIGURA 5.9 Absoro dos agregados ..................................................... 132
FIGURA 5.10 Abraso Los Angeles ........................................................ 134
FIGURA 5.11 Resultados relativos para as propriedades de absoro
de gua, ndice de vazios e abraso Los Angeles ......................................
135
FIGURA 5.12 Comportamento da massa especfica em funo da
absoro de gua ........................................................................................
143
FIGURA 5.13 Grfico de resistncia compresso para as dosagens ... 145
FIGURA 5.14 Microestrutura do concreto reciclado ................................. 147
FIGURA 5.15 Resultados relativos para as propriedades do concreto no
estado endurecido .......................................................................................
155
FIGURA 5.16 Prismas dispostos na cmara mida ................................. 157
FIGURA 5.17 Frmas utilizadas para a moldagem dos prismas ............. 157
FIGURA 5.18 Insertos utilizados .............................................................. 158
FIGURA 5.19 Insertos posicionados nas frmas ..................................... 159
FIGURA 5.20 Aparelho comparador de comprimentos ............................ 159
FIGURA 5.21 Diferenas entre a leitura do aparelho e quela que ser
utilizada para a retrao ..............................................................................
160
FIGURA 5.22 Prisma disposto no aparelho comparador de
comprimentos ..............................................................................................
161
FIGURA 5.23 Cmara climatizada do Departamento de Estruturas ........ 161
FIGURA 5.24 Layout da cmara climatizada ........................................... 162
FIGURA 5.25 Equipamentos de refrigerao aquecimento da cmara ... 163
FIGURA 5.26 Desumidificadores da cmara climatizada ........................ 163
FIGURA 5.27 Sensores da cmara climatizada ....................................... 164
-
vii
FIGURA 5.28 Tela principal do programa de controle ............................. 164
FIGURA 5.29 Sistema de controle e quadro analgico ........................... 165
FIGURA 5.30 Vista dos prismas logo aps a moldagem ......................... 165
FIGURA 5.31 Prismas dispostos na cmara climatizada ......................... 166
FIGURA 5.32 Desenvolvimento da retrao por secagem para os
concretos estudados ...................................................................................
175
FIGURA 5.33 Resultados relativos para a propriedade de retrao por
secagem ......................................................................................................
177
FIGURA 5.34 Resultados de retrao obtidos experimentalmente x
Resultados tericos do ACI .........................................................................
178
-
viii
LLIISSTTAA DDEE TTAABBEELLAASS
TABELA 2.1 Composio de agregados nas dosagens dos concretos
(GONALVES, 2000) ..................................................................................
52
TABELA 2.2 Propriedades fsicas dos agregados reciclados e do
agregado natural (PADMINI et al., 2002) ....................................................
56
TABELA 2.3 Resultados obtidos para os blocos de concreto (POON et
al., 2002) .....................................................................................................
58
TABELA 2.4 Resultados obtidos para os blocos de pavimentao
(POON et al., 2002) .....................................................................................
58
TABELA 2.5 Resultados obtidos para os blocos de pavimentao com
a adio de cinza volante (POON et al., 2002) ...........................................
59
TABELA 2.6 Propriedades dos resduos de concreto (RYU, 2002) ......... 60
TABELA 2.7 Classe de resistncia permitida (RILEM, 1994) .................. 63
TABELA 2.8 Coeficientes de projeto para o concreto reciclado (RILEM,
1994)
64
TABELA 3.1 Fatores de correo com relao espessura mdia do
prisma ..........................................................................................................
76
TABELA 3.2 Efeito da composio da pasta de cimento com agregados
de dolomita de diversas granulometrias (FURNAS, 1997) .........................
80
TABELA 3.3 Influncia do plano de cura na retrao por secagem
(FURNAS, 1997) .........................................................................................
81
TABELA 3.4 Resultados de retrao por secagem para blocos de
concreto e pavimentao (POON et al., 2002) ...........................................
89
TABELA 4.1 Teores dos componentes do cimento Portland com escria
NBR 5732 .................................................................................................
91
TABELA 4.2 Exigncias qumicas prescritas para o cimento Portland
com escria NBR 5732 ............................................................................
91
TABELA 4.3 Exigncias fsicas e mecnicas (HOLCIM, 2003 e NBR
-
ix
5732) ........................................................................................................... 92
TABELA 4.4 Composio granulomtrica do agregado mido natural
NBR 7217/87 ...............................................................................................
93
TABELA 4.5 Composio granulomtrica do agregado grado natural
NBR 7217/87 ...............................................................................................
94
TABELA 4.6 Propriedades fsicas do agregado grado natural ............... 95
TABELA 4.7 Composies granulomtricas dos agregados midos
reciclados analisados ..................................................................................
97
TABELA 5.1 Dosagens utilizadas nas pesquisas .................................... 101
TABELA 5.2 Ordem de colocao dos materiais na betoneira e tempo
de mistura ....................................................................................................
101
TABELA 5.3 Ensaios referentes aos agregados ...................................... 105
TABELA 5.4 Propriedades mecnicas do concreto original referncia . 106
TABELA 5.5 Porcentagens de agregados grados e midos para cada
agregado reciclado ......................................................................................
106
TABELA 5.6 Composies granulomtricas dos agregados grados
reciclados ....................................................................................................
107
TABELA 5.7 Propriedades fsicas dos agregados grados reciclados .... 108
TABELA 5.8 Ensaios referentes ao concreto fresco e endurecido .......... 109
TABELA 5.9 Massa especfica dos materiais utilizados na pesquisa ...... 110
TABELA 5.10 Consumo terico de cimento e teor de argamassa seca .. 111
TABELA 5.11 Resultados dos ensaios para o concreto de referncia no
estado fresco ...............................................................................................
113
TABELA 5.12 Propriedades do concreto de referncia no estado
endurecido ...................................................................................................
114
TABELA 5.13 Resistncia compresso Concreto com agregados
naturais ........................................................................................................
114
TABELA 5.14 Resistncia trao por compresso diametral
Concreto com agregados naturais ..............................................................
115
TABELA 5.15 Mdulo de deformao secante para o concreto com
agregados naturais ......................................................................................
115
-
x
TABELA 5.16 Resultados dos ensaios para o concreto reciclado CR1
no estado fresco...........................................................................................
116
TABELA 5.17 Propriedades do concreto reciclado CR1 no estado
endurecido ...................................................................................................
116
TABELA 5.18 Resistncia compresso Concreto reciclado CR1 ...... 116
TABELA 5.19 Resistncia trao por compresso diametral
Concreto reciclado CR1...............................................................................
117
TABELA 5.20 Mdulo de deformao secante para o concreto reciclado
CR1 ...................... ......................................................................................
117
TABELA 5.21 Resultados dos ensaios para o concreto reciclado CR7
no estado fresco ..........................................................................................
118
TABELA 5.22 Propriedades do concreto reciclado CR7 no estado
endurecido ...................................................................................................
118
TABELA 5.23 Resistncia compresso Concreto reciclado CR7 ...... 118
TABELA 5.24 Resistncia trao por compresso diametral
Concreto reciclado CR7 ..............................................................................
119
TABELA 5.25 Mdulo de deformao secante para o concreto reciclado
CR7 ...................... ......................................................................................
119
TABELA 5.26 Resultados dos ensaios para o concreto reciclado CR28
no estado fresco ..........................................................................................
120
TABELA 5.27 Propriedades do concreto reciclado CR28 no estado
endurecido ...................................................................................................
120
TABELA 5.28 Resistncia compresso Concreto reciclado CR28 .... 120
TABELA 5.29 Resistncia trao por compresso diametral
Concreto reciclado CR28 ...........................................................................
121
TABELA 5.30 Mdulo de deformao secante para o concreto reciclado
CR28 .................... ......................................................................................
121
TABELA 5.31 Resultados dos ensaios para o concreto reciclado
CRNA28 no estado fresco ...........................................................................
122
TABELA 5.32 Propriedades do concreto reciclado CRNA28 no estado
endurecido ..................................................................................................
122
TABELA 5.33 Resistncia compresso Concreto reciclado CRNA28 122
-
xi
TABELA 5.34 Resistncia trao por compresso diametral
Concreto reciclado CRNA28 .......................................................................
123
TABELA 5.35 Mdulo de deformao secante para o concreto reciclado
CRNA28 ......................................................................................................
123
TABELA 5.36 Porcentagens de agregados grados e midos para cada
agregado reciclado ......................................................................................
126
TABELA 5.37 Massa unitria e massa especfica dos agregados
grados (kg/dm3) .........................................................................................
128
TABELA 5.38 Absoro de gua e ndice de vazios ................................ 131
TABELA 5.39 Principais caractersticas das dosagens da pesquisa ....... 136
TABELA 5.40 Relaes gua/cimento e valores de consistncia pelo
abatimento de tronco de cone para cada uma das dosagens ....................
137
TABELA 5.41 Massa especfica do concreto no estado fresco ............... 139
TABELA 5.42 Massa especfica do concreto no estado endurecido ....... 140
TABELA 5.43 Absoro de gua e ndice de vazios ................................ 142
TABELA 5.44 Valores de resistncia compresso aos 7 e 28 dias
para as dosagens ........................................................................................
145
TABELA 5.45 Comparao entre os resultados de resistncia
compresso para os concretos CR1 e CR28 ..............................................
147
TABELA 5.46 Relao entre a resistncia compresso dos concretos
com agregados grados reciclados pelos naturais .....................................
149
TABELA 5.47 Valores de resistncia trao aos 7 dias e 28 dias para
as dosagens ..............................................................................................
150
TABELA 5.48 Comparao entre os resultados de resistncia trao
para os concretos R1 e R28 ........................................................................
151
TABELA 5.49 Valores do mdulo de deformao para as dosagens
utilizadas .....................................................................................................
153
TABELA 5.50 Retrao por secagem do concreto com agregados
naturais ........................................................................................................
167
TABELA 5.51 Retrao por secagem do concreto reciclado CR1............ 168
TABELA 5.52 - Retrao por secagem do concreto reciclado CR7............. 169
TABELA 5.53 - Retrao por secagem do concreto reciclado CR28......... 170
-
xii
TABELA 5.54 - Retrao por secagem do concreto reciclado CRNA28...... 171
TABELA 5.55 Fatores de correo e suas respectivas equaes ........... 172
TABELA 5.56 Fatores de correo para cada uma das dosagens .......... 172
TABELA 5.57 Deformao ltima terica para as dosagens estudadas . 173
TABELA 5.58 Resultados tericos de retrao aplicando as prescries
do ACI 209R-92 ...........................................................................................
173
TABELA 5.59 Valores de retrao obtidos experimentalmente ............... 174
-
xiii
LLIISSTTAA DDEE AABBRREEVVIIAATTUURRAASS EE SSIIGGLLAASS
ABESC - Associao Brasileira das Empresas de Servios de
Concretagem
ACI - American Concrete Institute
ASTM - American Society for Testing and Materials
CEB - Comit Euro-International du Bton
CONAMA - Conselho Nacional do Meio Ambiente
DECC/USP - Departamento de Engenharia de Construo Civil da Escola
Politcnica da USP
DIN - Deutsches Institut fr Normung e.V.
EESC - Escola de Engenharia de So Carlos
FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos
NBR - Norma Brasileira Registrada
NEN - Nederlands Normalisatie - Instituut
ONU - Organizao das Naes Unidas
PBR - Programa Brasileiro de Reciclagem
RILEM - Runion Internationale des Laboratoires dssais et de
Recherches sur les Matriaux et les Constructions
-
xiv
LLIISSTTAA DDEE SSMMBBOOLLOOSS
- teor de argamassa seca
a/c - relao gua/cimento
CPII-E32 - cimento Portland Composto por Escria, com rea especfica
de 320 m2/kg Blaine
C - consumo de cimento terico, kg/m3
D.M - dimenso mxima caracterstica, mm
- expanso ou retrao por secagem, %
Esec - mdulo de deformao secante do concreto, GPa
fcj - resistncia compresso, MPa
fcm - resistncia mdia compresso, MPa
ftj - resistncia trao, MPa
ftm - resistncia mdia trao, MPa
MF - mdulo de finura
GR1 - agregado grado reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 1 dia
GR7 - agregado grado reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 7 dias
GR28 - agregado grado reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 28 dias
-
xv
GRNA28 - agregado grado reciclado proveniente de um resduo de
concreto no-adensado, o qual foi reciclado com a idade de 28
dias
CR1 - concreto confeccionado com o agregado grado reciclado
GR1 e agregado mido natural
CR7 - concreto confeccionado com o agregado grado reciclado
GR7 e agregado mido natural
CR28 - concreto confeccionado com o agregado grado reciclado
GR28 e agregado mido natural
CRNA28 - concreto confeccionado com o agregado grado reciclado
GRNA28 e agregado mido natural
MR1 - agregado mido reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 1 dia
MR7 - agregado mido reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 7 dias
MR28 - agregado mido reciclado proveniente de um resduo de
concreto, o qual foi reciclado com a idade de 28 dias
MRNA28 - agregado mido reciclado proveniente de um resduo de
concreto no-adensado, o qual foi reciclado com a idade de 28
dias
cf - massa especfica do concreto no estado fresco, kg/dm3
s - massa especfica na condio seca, kg/dm3
sss - massa especfica na condio saturada superfcie seca, kg/dm3
-
xvi
RREESSUUMMOO
BUTTLER, A. M. (2003). Concreto com Agregados Grados Reciclados de
Concreto Influncia da Idade de Reciclagem nas Propriedades dos
Agregados e Concretos Reciclados. So Carlos, 2003. 199p. Dissertao
(Mestrado) Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So
Paulo.
Os resduos de concreto apresentam grande potencial para serem
reciclados quando comparados com outros resduos, entretanto, o nmero
de estudos realizados no Brasil muito pequeno dificultando a utilizao
deste material em dosagens estruturais. Em virtude disso, desenvolveu-se
um estudo terico-experimental visando caracterizar algumas propriedades
do agregado e do concreto reciclado; no estudo terico exploraram-se
aspectos relacionados gerao, deposio, processos para recuperao,
britagem, casos prticos, pesquisas envolvendo reciclados de concreto e as
recomendaes normativas existentes. No desenvolvimento experimental,
analisou-se a influncia do perodo decorrido entre a moldagem e a
reciclagem do concreto nas propriedades dos agregados e concretos. Os
resultados indicam que resduos reciclados logo aps sua gerao,
contribuem positivamente para as propriedades mecnicas do concreto,
devido existncia de grande quantidade de partculas no-hidratadas de
cimento, tais concretos obtiveram resultados superiores para a resistncia
compresso e trao quando comparados aos concretos com agregados
naturais.
Palavras-chave: agregado reciclado; retrao por secagem; reciclagem;
concreto reciclado.
-
xvii
AABBSSTTRRAACCTT
BUTTLER, A. M. (2003). Concrete with Recycled Concrete Coarse
Aggregates - Influence of Age of Recycling in the Properties of Recycled
Aggregates and Concretes. So Carlos, 2003. 199p. Dissertao (Mestrado)
Escola de Engenharia de So Carlos, Universidade de So Paulo.
The concrete residues show a large potential for be recycled when
compared with other residues; however, the number of studies in Brazil is
very small hindering the use of this material in structural dosage. By virtue of
that, it was developed a theoretical-experimental study to characterize some
properties of the aggregate and of the recycled concrete; in the theoretical
study it was explored aspects related to the generation, deposition,
processes for recovery, crushing, practical cases, researches involving
recycled of concrete and the existent normative recommendations. In the
experimental development, it was analyzed the influence of the period
elapsed between the molding and the recycling of the concrete in the
properties of the aggregates and concretes. The results indicate that
residues recycled soon after generation, these contribute positively to the
mechanical properties of the concrete due to the existence of large amount of
nonhydrated cement particles, such concretes obtained results superiors for
the compression strenght and tensile strenght when compared to the
concretes with natural aggregates.
Keywords: recycled aggregate; drying shrinkage; recycling; recycled
concrete.
-
IINNTTRROODDUUOO
1111..11.. IINNTTRROODDUUOO
A gerao de resduos em um processo de fabricao praticamente
inevitvel. Quando no h uma tecnologia apropriada para o
reaproveitamento ou reciclagem de um resduo, certamente esse material
ser depositado na natureza e poder ocasionar inmeros roblemas para o
meio-ambiente. Em certas situaes, o problema talvez n o seja a falta de
tecnologia para a reciclagem, mas sim a falta de uma legislao mais
rigorosa que puna os responsveis pela deposio os resduos na
natureza. A falta de conscientizao da populao com
questo tambm agrava o problema, uma vez que a solu
apenas de aes unilaterais.
No contexto da indstria da construo civil, a quant
gerados alcana nveis alarmantes. Vrias pesquisas
construo foram realizadas no Brasil; dentre algumasp
d relao a essa
o no
idade de
sobre p
das re depende
resduos
erdas na
velaes
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Captulo 1 Introduo 2
destas pesquisas, destaca-se a grande variao na perda de materiais entre
diferentes empresas, algumas vezes da ordem de 100%. Essa variao
revela um grande potencial para a reduo das perdas sem mudana no
processo tecnolgico. Atravs de dados obtidos pelo programa financiado
pelo HABITARE (2002), que avaliou as perdas mdias em atividades de
construo, pode-se estimar que se as perdas fossem reduzidas para 6%
(valor mnimo encontrado pela pesquisa) seria possvel aumentar a
produo de edifcios em cerca de 25%.
Outra questo que atinge nveis preocupantes a extrao de
matrias-primas. O consumo de materiais naturais est crescendo na
mesma proporo do crescimento da economia e da populao; segundo
MATTOS & WAGNER (1999), entre 1970 e 1995, o consumo de materiais
no mundo cresceu de 5,7 bilhes de toneladas para 9,5 bilhes de
toneladas. Devido a esse crescimento exagerado, as reservas de muitos
materiais comeam a ficar escassas, especialmente nas grandes cidades
aonde j necessrio extrair algumas matrias-primas a distncias cada vez
maiores. Conjuntamente, pode-se citar o problema da deteriorao
ambiental que est gerando problemas ecolgicos nas reas de proteo
ambiental.
Vrias iniciativas em relao disposio e reutilizao dos resduos
da construo civil merecem destaque. Na Holanda, existem
regulamentaes que servem como importante instrumento para incentivar a
reciclagem de resduos, proibindo a deposio de resduos de construo e
demolio no meio-ambiente. Na Inglaterra, o Estado cobra uma taxa de
todo o entulho que gerado na obra e impe elevadas taxas para a
explorao de agregados naturais visando incentivar a utilizao de
materiais reciclados. No Brasil, o Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONAMA (2002) publicou uma resoluo que dispe sobre a gesto dos
resduos da construo civil e que entrou em vigor no incio de 2003.
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Captulo 1 Introduo 3
Dentre os vrios resduos da construo civil, podemos citar os
resduos de concreto como tendo um dos maiores potenciais de utilizao,
devido ao conhecimento de suas propriedades bsicas (fc, idade, etc) e, seu
menor grau de contaminao por outros materiais quando comparado com
outros resduos da construo. Os principais agentes geradores de resduos
de concreto so as fbricas de pr-moldados, usinas de concreto pr-
misturado, demolies de construes e pavimentos rodovirios.
Os Estados Unidos investiram consideravelmente com o objetivo de
desenvolver tecnologia para o reaproveitamento de resduos de concreto
provenientes de pavimentos rodovirios. Alm dos benefcios ecolgicos, a
utilizao desses agregados reciclados representa uma reduo do custo
envolvido com o transporte e cria, tambm, uma nova forma de comrcio, a
dos resduos, que gera importante receita anual. Segundo a ASSOCIATED
GENERAL CONTRACTORS (2001), nos Estados Unidos, entre 1994 e
1996, a utilizao de agregados reciclados de concreto aumentou cerca de
170%, sendo que cerca de 320km de pavimentos de concreto foram
reciclados anualmente nesse perodo. Aproximadamente, quarenta e quatro
estados americanos utilizam concreto reciclado como base para rodovias e
muitos desses estados possuem recomendaes normativas disciplinando o
uso do material.
Numa fbrica de pr-moldados, o concreto desperdiado
proveniente de elementos rejeitados pelo controle de qualidade, final de
linhas de produo e sobras de concreto fresco ao final do processo.
Basicamente h duas fontes de resduos: os resduos provenientes de
concretos que foram adensados e os resduos de concretos no-adensados.
Segundo ELLIOT (2000), esperado que o custo de deposio desses
elementos no meio-ambiente aumente consideravelmente devido
existncia de regulamentaes mais rgidas.
Outra fonte de resduos de concreto so as usinas de concreto pr-
misturado ou centrais dosadoras. O concreto desperdiado nessas centrais
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Captulo 1 Introduo 4
pode ser atribudo a diversas fontes; seja pelo retorno de sobras de concreto
nos caminhes betoneira, bomba de concreto ou pela lavagem dos
caminhes e instalaes da central. Segundo REZENDE (1995), na
Alemanha, o desperdcio de concreto pr-misturado varia de um a quatro
porcento em relao ao volume total dosado.
Num recente estudo coordenado pelo DECC/USP (1996), o ndice
mdio de desperdcio de concreto dosado em central ficou em cerca de nove
porcento. Algumas estimativas da ABESC (2001), para a regio
metropolitana de So Paulo apontam para um volume de cerca de 3.500m3
a 7.000m3 de concreto residual gerados mensalmente nas centrais
dosadoras. No Brasil, o setor de centrais dosadoras composto por cerca
de 130 empresas com aproximadamente 600 centrais, dosando um volume
anual de 9.500.000m3 de concreto. Estimando um ndice mdio de perdas
igual a nove porcento para o concreto dosado nessas centrais, o volume
total desperdiado chega a 855.000m3.
Um dos mtodos existentes para a reciclagem do concreto fresco a
separao dos agregados e a reciclagem da gua de lavagem (partculas de
cimento + finos em suspenso); aps o processo de separao, tanto o
agregado quanto a gua so reutilizados em novas dosagens. Para a
recuperao do concreto desperdiado h outro mtodo no qual a
reciclagem efetuada para o concreto j no estado endurecido. Esse
processo baseia-se na passagem do concreto plstico para o concreto
endurecido por um curto perodo de tempo; aps esse perodo, o concreto
seria reciclado visando utilizar o agregado para novas misturas. Nesse
mtodo em que se avalia a influncia do tempo de cura para a produo de
resduos, espera-se que as partculas de cimento no-hidratadas presentes
nos agregados reciclados contribuam positivamente para a quantidade de
cimento nas novas misturas. Sendo a hidratao, um processo dependente
do tempo, haveria uma durao tima depois da qual o concreto poderia ser
reciclado e, nesse mesmo tempo, conteria a maior porcentagem de
partculas de cimento no-hidratadas que contribuiriam positivamente para
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Captulo 1 Introduo 5
as propriedades dos agregados reciclados e para os concretos
confeccionados com esses agregados (RASHWAN & ABOURISK, 1997).
Um dos principais problemas dos concretos com agregados
reciclados so suas propriedades de deformabilidade quando comparados
com o concreto confeccionado com agregados naturais. As propriedades de
deformabilidade do material (mdulo de elasticidade, retrao por secagem
e fluncia), especialmente a retrao por secagem, devem ser avaliadas
mais detalhadamente visando correta aplicao do material. Inmeros
pesquisadores relatam que concretos com agregados grados reciclados
apresentam uma retrao por secagem de 30% a 60% maior se comparada
com os resultados obtidos para concretos com agregados naturais.
De maneira geral, as pesquisas e tecnologias para o
reaproveitamento dos resduos de concreto no Brasil, ainda esto
comeando e os principais estudos esto relacionados com a reciclagem de
entulho de construo e demolio que possui propriedades totalmente
diferentes. Dentro desse contexto, torna-se importante conhecer as
propriedades fsicas dos agregados reciclados e dos concretos
confeccionados com esses agregados, com o objetivo de viabilizar sua
utilizao.
11..22.. OOBBJJEETTIIVVOO PPRRIINNCCIIPPAALL
Esta pesquisa tem como objetivo principal estudar a retrao por
secagem de concretos confeccionados com agregados grados reciclados
de concreto comparando-a com a retrao por secagem de concretos com
agregados naturais. Alm disso, nesta pesquisa ser estudada a influncia
do perodo decorrido entre a moldagem e a reciclagem do concreto, nas
propriedades fsicas dos agregados reciclados e nas propriedades fsicas e
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Captulo 1 Introduo 6
mecnicas dos concretos confeccionados com esses agregados reciclados
comparando-as com as propriedades dos agregados naturais e dos
concretos confeccionados com agregados naturais.
11..33.. OOBBJJEETTIIVVOOSS EESSPPEECCFFIICCOOSS
Os objetivos especficos desta pesquisa podem ser resumidos nos
itens a seguir:
Analisar a influncia do perodo decorrido entre a moldagem e a reciclagem do concreto (1, 7 e 28 dias) nas propriedades fsicas dos
agregados reciclados (granulometria, absoro, massa unitria no
estado solto, massa unitria no estado compactado, massa
especfica, ndice de vazios e abraso Los Angeles) e compar-las
com as propriedades dos agregados naturais.
Analisar a influncia do perodo decorrido entre a moldagem e a reciclagem do concreto (1, 7 e 28 dias) nas propriedades fsicas e
mecnicas dos concretos confeccionados com os agregados grados
reciclados e compar-las com as propriedades fsicas e mecnicas
dos concretos com agregados naturais.
Analisar as propriedades fsicas dos agregados reciclados provenientes de concretos no-adensados que foram reciclados
depois de decorridos 28 dias da moldagem e compar-las com as
propriedades dos agregados naturais.
Analisar as propriedades fsicas e mecnicas dos concretos que incorporam os agregados grados reciclados provenientes de
resduos de concretos no-adensados e compar-las com as
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Captulo 1 Introduo 7
propriedades fsicas e mecnicas dos concretos com agregados
naturais.
Analisar a influncia do perodo decorrido entre a moldagem e a reciclagem do concreto (1, 7 e 28 dias) na retrao por secagem de
prismas confeccionados com agregados grados reciclados e
compar-los com a retrao por secagem de prismas confeccionados
com agregados naturais.
Analisar a retrao por secagem do concreto com agregados grados reciclados provenientes de resduos de concretos no-adensados e
compar-los com os resultados de retrao por secagem do concreto
com agregados naturais.
Comparar os valores experimentais obtidos para a retrao por secagem com os valores tericos encontrados na literatura (manual
209R-92 do ACI).
11..44.. JJUUSSTTIIFFIICCAATTIIVVAA
Os resduos de concreto possuem um grande potencial para serem
reutilizados como matria-prima; tais resduos apresentam vantagens
significativas em relao aos demais resduos devido ao conhecimento das
propriedades do material de origem. Entretanto, apesar de inmeras
pesquisas desenvolvidas no exterior atestarem o grande potencial do
material, o Brasil ainda carece de pesquisas que sirvam como ferramenta
para a utilizao desse material; acrescenta-se a isso, a falta de informao
por parte da populao e a falta de regulamentaes que punam os
responsveis por despejar resduos no meio-ambiente. Felizmente, este
panorama poder mudar com a disposio do CONAMA (2002) que trata
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Captulo 1 Introduo 8
sobre a gesto dos resduos da construo civil e que entrou em vigor em
janeiro de 2003.
A utilizao dos resduos de concreto como agregado para novas
dosagens implicar em reduo dos custos envolvidos com a explorao e
transporte dos agregados naturais e, alm disso, reduzir substancialmente
o volume de resduos despejados no meio-ambiente. Acrescenta-se a isso, o
fato que inmeros pases j lucram com uma nova atividade econmica, o
comrcio de resduos.
Em pases, como a Holanda, as atividades de pesquisa e
desenvolvimento na rea de reciclagem romperam as barreiras das
universidades e, se transformaram em excelente negcio para um
significativo nmero de empresas privadas. Deve-se destacar tambm que
nesse pas, a existncia de legislaes que contemplem os resduos foi a
responsvel pelo ndice de reaproveitamento chegar a 80% em relao a
todos os resduos gerados. No Japo, segundo TOMOSAWA & NOGUCHI
(1996) est surgindo o conceito de concreto totalmente reciclvel, no qual
todos os materiais provenientes do processo de reciclagem so utilizados
como matria-prima para a produo de um novo concreto.
Durante a pesquisa bibliogrfica, contatou-se a existncia de
inmeros artigos relacionados ao tema. No Brasil, a situao um pouco
diferente com a grande maioria dos artigos tratando da reciclagem do
entulho que apresenta propriedades totalmente distintas dos resduos de
concreto. Dessa forma, achou-se importante analisar experimentalmente as
propriedades dos agregados reciclados e dos concretos produzidos com
esses agregados e, numa ltima anlise, comparar com os resultados
obtidos por outros pesquisadores. Alm disso, achou-se conveniente estudar
resduos de concreto que fossem provenientes de concretos de mdia
resistncia (40MPa-50MPa) e que apresentassem elevado consumo de
cimento simulando, dessa forma, o comportamento em uma fbrica de
elementos pr-moldados que emprega concretos de resistncia elevada.
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Captulo 1 Introduo 9
Segundo alguns pesquisadores, os agregados reciclados provenientes de
concretos de mdia e alta resistncia possuem certas propriedades
aglomerantes e, geralmente os resultados advindos da utilizao desses
agregados so superiores aos obtidos por agregados provenientes de
resduos de concreto de resistncia inferior.
Outro ponto relevante da pesquisa foi o estudo de resduos de
concreto provenientes de usinas de concreto pr-misturado e fbricas de
pr-moldados. Pela bibliografia consultada, pode-se constatar que o ndice
de desperdcio nesses locais no desprezvel e que a utilizao de
britadores de pequena capacidade visando reciclar os resduos gerados
nesses locais poderia ser altamente vivel. Uma vez que com a utilizao
desses britadores, os resduos de concreto poderiam ser reciclados
imediatamente aps sua gerao, originando agregados com grande
quantidade de cimento no-hidratado, os quais quando empregados na
produo de novos concretos poderiam trazer resultados muito satisfatrios
e superiores aos obtidos para concretos com agregados reciclados
convencionais devido presena dessa elevada quantidade de cimento no-
hidratado.
As propriedades de deformabilidade do concreto reciclado tambm
merecem especial ateno, com destaque para a retrao por secagem. A
retrao por secagem em estruturas de concreto um fenmeno inevitvel
ao concreto, sendo uma das principais causas da fissurao e a ocorrncia
desta ltima, est ligada diretamente durabilidade do concreto. Inmeros
pesquisadores relatam que concretos com agregados grados reciclados
apresentam uma retrao por secagem de 30 a 60% maior se comparada
com os resultados obtidos para concretos com agregados naturais. Dentro
desse contexto, achou-se conveniente estudar essa propriedade que parte
essencial para o bom desempenho de uma estrutura de concreto frente aos
requisitos de durabilidade.
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Captulo 1 Introduo 10
11..55.. OORRGGAANNIIZZAAOO DDOO TTRRAABBAALLHHOO
No Captulo 2 so apresentados inmeros aspectos relacionados
reciclagem do concreto; gerao, disposio, processos para recuperao,
mtodos para britagem, aplicabilidade e alguns casos prticos da utilizao
de reciclados de concreto. Neste Captulo, tambm so expostos aspectos
relacionados microestrutura do concreto reciclado, influncia dos
procedimentos a serem adotados na produo do concreto reciclado; numa
segunda etapa so apresentados os trabalhos desenvolvidos por outros
pesquisadores, recomendaes normativas e decretos tratando dos resduos
de concreto.
No Captulo 3 feita uma extenso reviso bibliogrfica abrangendo
todos os tipos de retrao. Posteriormente, investigam-se as causas da
retrao por secagem, fatores que a afetam e meios que podem ser
empregados para minimiz-la. A retrao por secagem de concretos
reciclados tratada atravs da reviso de inmeros artigos relacionados.
No Captulo 4 so caracterizados todos os materiais que foram
empregados no desenvolvimento experimental da pesquisa. Determinam-se
algumas das propriedades fsicas dos agregados midos e grados e, para o
aglomerante so apresentadas suas caractersticas fsicas e mecnicas.
No Captulo 5 so apresentados os desenvolvimentos experimentais
da primeira e segunda fase. Na metodologia, encontra-se o trao e o
processo produtivo empregado; para as duas fases so apresentadas as
suas caractersticas, os resultados advindos dos ensaios e, finalmente, as
anlises estabelecidas comparativamente com os dados obtidos em outras
pesquisas.
No Captulo 6 apresentam-se as concluses gerais do trabalho.
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Captulo 1 Introduo 11
No Captulo 7 so sugeridas algumas linhas de pesquisa para o
prosseguimento do estudo envolvendo agregados reciclados de concreto.
No Captulo 8 encontra-se a bibliografia utilizada para o
desenvolvimento da pesquisa.
-
AAGGRREEGGAADDOOSS RREECCIICCLLAADDOOSS DDEE
CCOONNCCRREETTOO RREEVVIISSOO BBIIBBLLIIOOGGRRFFIICCAA 22
22..11.. RREECCIICCLLAAGGEEMM DDEE CCOONNCCRREETTOO
22..11..11.. GGEERRAAOO
Atualmente, a gerao de resduos pela indstria da construo civil
um dos grandes problemas enfrentados pela sociedade. Em muitos pases,
existem regulamentaes que tratam da disposio e o gerenciamento
desses rejeitos com a aplicao de elevadas taxas sobre o resduos que
so depositados no meio-ambiente.
Um estudo coordenado pelo DECC/USP (De
Engenharia de Construo Civil da Escola Politcnica da
questo do desperdcio de materiais nos canteiros de obras
dos itens desse estudo foi a anlise da perda mdia de conc
central para a execuo de superestruturas. Os resultados
entre as obras analisadas, o ndice mdio de perdas para o c
a 9%. DA SILVA et al. (1998) pesquisaram os ndices de pe
spartament
USP) ava
, sendo q
reto dosa
mostraram
oncreto fo
rda de coo de
liou a
ue um
do em
que
i igual
ncreto
-
Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 13
usinado, encontrados em um canteiro na cidade de So Carlos - SP, para o
servio de concretagem de estruturas. A pesquisa intitulada Alternativas
para a reduo do desperdcio de materiais nos canteiros de obras, de
mbito nacional e financiamento da FINEP, contou com a participao de 16
Universidades e teve como objetivo estabelecer ndices confiveis sobre
perdas de 18 diferentes materiais, entre eles, o concreto usinado. Segundo o
autor, a perda de concreto usinado no canteiro estudado foi de 5%, estando
abaixo da mdia nacional de 9%.
Com relao ao desperdcio nas usinas de concreto pr-misturado,
OKAWA et al. (2000) citam que as usinas de concreto pr-misturado no
Japo produzem cerca de 180 milhes de m3 de concreto anualmente e
perdem cerca de 1% a 2% desse volume. Segundo REZENDE et al. (1996),
o setor de usinas de concreto pr-misturado alemo estima que so
desperdiados de 1% a 4% de toda a produo de concreto daquele pas.
Esse desperdcio deve-se ao retorno de sobras de concreto nos caminhes
betoneira, bombas de concreto ou pela lavagem dos caminhes e
instalaes da central.
Algumas estimativas fornecidas pela ABESC Associao Brasileira
das Empresas de Servios de Concretagem, para a regio metropolitana de
So Paulo apontam para um volume de cerca de 3500m3 a 7000m3 de
concreto residual gerados mensalmente nas centrais dosadoras.
Para os resduos de concreto provenientes de pavimentos rodovirios,
tem-se que aproximadamente 320km de pavimentos de concreto so
reciclados anualmente nos Estados Unidos e, cerca de 3750 toneladas de
concreto podem ser recuperadas para cada quilmetro de pavimento
reciclado, totalizando cerca de 1,2 milhes de toneladas de pavimentos de
concreto reciclados anualmente.
Segundo OLSEN (2001) existem cerca de quarenta grandes estruturas
offshore em todo o mundo e muitas outras pequenas. Grande parte delas
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 14
est situada no Mar do Norte, em profundidades que chegam 350m e
volumes de concreto de at 240000m3. Segundo o autor, apesar da vida til
dessas estruturas ser de 200 anos, as reservas de hidrocarbonos podem
cessar antes deste prazo. Nesse caso, o que se deve fazer com essas
estruturas? Para resolver essa questo, a conveno de OSPAR realizada
em Sintra, Portugal decidiu que todas as plataformas offshore devem ser
removidas aps esgotarem-se as reservas gerando, como conseqncia,
uma enorme quantidade de resduos de concreto que apresentam enorme
potencial para serem reciclados.
A gerao de resduos pode ser devida a catstrofes naturais como
movimentaes da crosta terrestre. LAURITZEN (1999) cita os desastres
naturais (terremoto, furaco) como responsveis pela gerao de grande
quantidade de resduos de construo e outros tipos de resduos,
especialmente em reas urbanas densamente povoadas. Alguns exemplos
de desastres naturais que geraram grande quantidade de resduos:
Terremoto ocorrido em Kobe, Japo (17/01/1995) gerou cerca de
oito milhes de m3 (11 milhes de toneladas) de resduos de
construo;
Terremoto ocorrido na Turquia (13/03/1992) resultou na
destruio de cerca de 6500 habitaes. Os resduos
provenientes da demolio foram estimados em cerca de 1 milho
de toneladas;
Terremoto Northridge ocorrido em Los Angeles (17/01/1994)
gerou cerca de 2 milhes de toneladas de resduos. Um ano aps
esse terremoto, ocorreu o grande Hanshin-Awaji (17/01/1995)
causando a destruio de mais de 100000 edificaes bem como
a infra-estrutura existente: ferrovias, rodovias e portos. Estima-se
que nesse terremoto foram gerados cerca de 20 milhes de
toneladas de resduos;
-
Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 15
Segundo VAN ACKER (1996), a quantidade anual de resduos slidos
de material de construo gerado na Unio Europia est em torno de 170
milhes de toneladas. Sendo que esse resduo pode ser dividido nas
seguintes parcelas: concreto - 41%, alvenaria - 40%, asfalto - 12%, cermica
e azulejos - 7%. Analisando esses dados, notada uma grande influncia
dos resduos de concreto no volume total de material, 68 milhes de
toneladas/ano, o que representa uma quantidade considervel. Na
Alemanha, segundo KILBERT & CHINI (2000) o volume de resduos
produzidos de cerca de 45 milhes de toneladas, sendo que cerca de 25%
do volume total composto de resduos de concreto.
Segundo NOGUCHI & TAMURA (2001), a reciclagem de resduos de
construo no Japo chega a 57% do volume total produzido; sendo que
aproximadamente 73% desse volume so representados pelo concreto
proveniente de demolio de estruturas e pavimentos de concreto.
AJDUKIEWICZ & KLISZCZEWICZ (2002) citam que no Leste Europeu est
ocorrendo um programa intensivo de modernizao e reconstruo de
rodovias e pontes desde o incio da dcada de 90. Devido a isso, est sendo
gerada uma grande quantidade de resduos provenientes de estruturas de
concreto armado e protendido os quais, depois de reciclados, apresentaro
um grande potencial para serem reutilizados como agregados.
22..11..22.. DDIISSPPOOSSIIOO
Os resduos de concreto produzidos so geralmente depositados
indiscriminadamente em vales, margens de rios, a cu aberto ou em aterros
desprovidos de qualquer tratamento especfico.
Somam-se a isto, os problemas gerados prpria populao e ao
meio-ambiente atravs da contaminao das guas superficiais, surgimento
de zoonoses e a poluio visual. Resultados obtidos por OLIVEIRA & ASSIS
(2001) mostram que os resduos de concreto no so inertes, fato este que
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 16
implica na necessidade da reviso da NBR 10004. Quando submetidos
ao de chuva cida, os resduos de concreto liberam ons que podem
alterar as condies naturais da gua pela sua mineralizao e da mesma
forma o solo, provocando danos ao meio-ambiente e riscos sade pblica.
Em alguns pases, existem regulamentaes que probem e punem os
responsveis pela deposio de resduos no meio-ambiente. No Reino
Unido, a cobrana de taxas pela deposio de resduos de concreto no
meio-ambiente, tem incentivado as usinas de concreto pr-misturado a
reduzir substancialmente a quantidade de resduo produzido (SEALEY et al.,
2001). Na Inglaterra, o Estado cobra uma taxa da construtora de todo o
resduo gerado na obra; a preocupao, em princpio, no apenas com o
desperdcio em si, mas sim com o provvel impacto que esse resduo gerar
no meio-ambiente; caso esse resduo seja previamente separado na obra, a
taxa a ser cobrada ser menor.
Em 1978, foi publicada pelo governo holands uma regulamentao
com relao aos resduos de construo, tendo como finalidade reduzir a
poluio do meio-ambiente atravs da diminuio do volume desses
resduos e quando isto no for possvel promover a reciclagem. Outra forma
encontrada pelo governo para coibir o desperdcio e promover a reciclagem
dos materiais foi aumentar em cerca de cinco vezes as taxas para despejo
desses materiais no meio ambiente. Nesse pas cerca de 80% dos resduos
so reciclados devido existncia de regulamentaes rgidas (DE VRIES,
1993 e KILBERT & CHINI, 2000).
Na Noruega, existem algumas regulamentaes que datam de 1981 e
prevem que os geradores de resduos devem pagar os custos de
reabilitao do meio-ambiente. Alm disso, foi instituda, em 1999, uma taxa
por tonelada de resduos depositados na natureza, afirmam KILBERT &
CHINI (2000). Segundo TOALDO (1993), os construtores no Japo so
obrigados a incluir em seus projetos a destinao final do resduo gerado
pelas suas obras. Alm disso, o cidado impedido de jogar os resduos em
-
Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 17
terrenos baldios ou crregos sob a pena de ser autuado, pagando pesadas
multas pela infrao.
Com relao poltica de reciclagem no Brasil, as esperanas
renascem com o lanamento em 1999, pelo governo federal do Programa
Brasileiro de Reciclagem (PBR), da resoluo publicada pelo CONAMA que
entrou em vigor no incio de 2003 dispondo sobre a gesto dos resduos da
construo civil e do livro publicado em 2001, financiado pela Caixa
Econmica Federal denominado Reciclagem de Entulho para a Produo
de Materiais de Construo produzido pelo Projeto Entulho Bom e premiado
pela ONU Organizao das Naes Unidas, como uma das 100 melhores
prticas para melhorar a qualidade de vida. Com a criao do Programa
Brasileiro de Reciclagem pelo governo Federal em 1999, espera-se que se
reduzam as cargas tributrias dos reciclados e iniciem-se linhas de crdito
especficas; alguns levantamentos preliminares estimam que a expanso da
reciclagem poder criar mais de 300 mil novos empregos, atingindo uma
mdia de um milho de profissionais envolvidos (SCHARF, 1999).
22..11..33.. PPRROOCCEESSSSOOSS UUTTIILLIIZZAADDOOSS PPAARRAA RREECCUUPPEERRAAOO DDOOSS RREESSDDUUOOSS DDEE CCOONNCCRREETTOO
Com relao aos resduos de concreto, existem inmeros processos
que podem ser aplicados na sua reciclagem. Nas usinas de concreto pr-
misturado e fbricas de elementos pr-moldados tm-se basicamente dois
tipos de resduos: rejeitos de concreto no estado fresco e rejeitos de
concreto no estado endurecido.
Para a reciclagem do concreto fresco, um dos mtodos existentes
consiste na separao dos agregados da gua de lavagem (partculas de
cimento + finos em suspenso). No sistema mecnico de separao, o
processo de reciclagem extremamente simples. Os resduos de concreto
fresco so depositados num funil alimentador, que conduz essas sobras
-
Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 18
para a primeira seo do equipamento, onde introduzida gua
permanentemente auxiliando a decantao dos agregados, de modo que o
aglomerante existente (cimento) permanea em suspenso. Essa gua
recolhida quando transborda pelo mesmo ponto de alimentao por onde
so introduzidas as sobras de concreto, j os agregados so recolhidos na
calha de descarga (REZENDE et al., 1996).
Na Figura 2.1, encontra-se o equipamento utilizado para reciclagem
do concreto fresco.
Figura 2.1 Equipamento utilizado para a reciclagem do concreto fresco
(FONTE: SCHWING STETTER, 2000)
Na Figura 2.1, os nmeros identificam os seguintes processos:
1 Resduos de concreto fresco sendo depositados no funil alimentador.
2 Sada da gua de lavagem com os finos em suspenso, os quais so
direcionados para um tanque que possui agitadores para evitar a
decantao. Aps isso, pode-se propiciar o bombeamento desses materiais
para o sistema de dosagem de novos concretos.
3 Processo de lavagem sendo executado no tambor, que possui espirais
que giram no sentido contrrio ao fluxo de gua.
4 Sada dos agregados na calha de descarga.
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 19
O concreto residual sendo entregue planta de reciclagem, o tanque
utilizado para evitar a decantao do material e a sada de agregados na
calha de descarga encontram-se, respectivamente, nas Figuras 2.2, 2.3 e
2.4.
Figura 2.2 Concreto residual sendo entregue planta de reciclagem
(FONTE: SCHWING STETTER, 2000)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 20
Figura 2.3 Tanque com agitadores
(FONTE: SCHWING STETTER, 2000)
Figura 2.4 Sada dos agregados na calha de descarga
(FONTE: SCHWING STETTER, 2000)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 21
Justifica-se a utilizao do equipamento para reciclagem do concreto
fresco pelas vantagens tcnico-econmicas do reaproveitamento dos
agregados no processo de lavagem, pela eliminao dos custos de
deposio de resduos slidos e os benefcios ambientais provenientes da
reciclagem.
A gua de lavagem com o cimento em suspenso poder ser
reutilizados para a mistura de novos concretos, desde que o cimento
presente no seja considerado como aglomerante, mas simplesmente como
material fino e inerte. SANDROLINI & FRANZONI (2001) reutilizaram a
gua de lavagem com o cimento em suspenso e, os resultados mostraram
que as argamassas e concretos alcanaram cerca de 96% da resistncia do
concreto de referncia e, em alguns casos foi at superior. Alm disso, o uso
da gua reciclada conduziu a uma reduo da absoro de gua e
diminuio da micro-porosidade da argamassa, melhorando a durabilidade
do material; esse efeito pode ser atribudo ao preenchimento pelos finos
presentes na gua reciclada e pela ligeira reduo da relao gua/cimento.
Para o tratamento do concreto fresco residual, tambm so utilizadas
as caixas de sedimentao. Trata-se do sistema de tratamento mais utilizado
devido ao pequeno investimento inicial, consistindo de uma caixa de
sedimentao de fundo inclinado no qual so lanados o concreto residual e
os resduos da lavagem dos caminhes e do ptio central. As centrais de
concreto brasileiras utilizam, na sua maioria, os sistemas de caixas de
decantao, para posterior deposio dos resduos por terceiros ou retirados
na prpria central dosadora e utilizados em aterros, bases de pavimentao,
etc. Para o reaproveitamento da gua de lavagem necessria a construo
de duas a quatro caixas, em srie, para a decantao do cimento e
partculas finas em suspenso na gua.
Um novo mtodo est sendo proposto nos Estados Unidos e Europa
visando reutilizao do concreto fresco desperdiado. Segundo OKAWA et
al. (2000) e KHURANA & PAOLINI (1998), esse mtodo baseia-se na adio
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 22
de um estabilizador (agente ultraretardador) com a finalidade de interromper
a hidratao do cimento e, depois de um determinado tempo, adicionado
um ativador (agente acelerador) possibilitando a reutilizao desse concreto.
A tcnica utilizada manter o concreto no seu estado fresco por longos
perodos, tornando possvel a estocagem desse material para uso posterior
sem prejuzo de suas propriedades fsicas e mecnicas. O primeiro
componente desse sistema um estabilizador composto por cido
carboxlico e fsforo contendo cido orgnico e sais; o seu mecanismo
totalmente diferente dos retardadores convencionais, pois inibe a nucleao
do CSH e CH, interrompendo todas as fases de hidratao do cimento
incluindo a frao C3A. Dependendo da dosagem, a mistura pode ser
mantida nesse estado de desativao por horas ou dias (mximo de trs
dias). O segundo componente do sistema um ativador que quando
adicionado permite a continuao do processo de hidratao, esse ativador
pode ser definido como um acelerador da hidratao.
Os resduos de concreto no estado endurecido e que podem ser
originrios de diversas fontes, geralmente so reciclados visando a sua
reutilizao como agregados em novas misturas ou para confeco de sub-
bases e bases de rodovias. Devido a algumas propriedades deletrias dos
materiais reciclados, alguns pesquisadores propem mtodos alternativos
para a reciclagem do concreto visando melhorar as propriedades desse
material.
Dentre alguns desses mtodos destaca-se o proposto por RASHWAN
& ABOURISK (1997). O processo para recuperao do concreto
desperdiado foi investigado conjuntamente com uma usina de concreto pr-
misturado, o fundamento do mtodo baseia-se na passagem do concreto no
estado plstico para o estado endurecido por um curto perodo de tempo,
depois do qual o concreto poderia ser reciclado para ser utilizado como
agregado em novas misturas. Esse processo apresenta algumas vantagens:
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 23
Nesse processo, a quantidade de resduos a serem reciclados pequena, uma vez que a britagem feita logo aps o concreto ser
desperdiado. Com isso, o processo de reciclagem do concreto pode
ser feito com a utilizao de pequenos britadores mveis, eliminando
os custos de transporte;
O material reciclado produzido sob condies controladas. Isso inclui o conhecimento do nvel de maturidade do concreto original que
ser reciclado;
Espera-se que as partculas de cimento no-hidratadas, presentes nos agregados reciclados, contribuam para aumentar a quantidade de
cimento nos concretos reciclados.
No Japo, segundo TOMOSAWA & NOGUCHI (1996) est surgindo o
conceito de concreto totalmente reciclvel que consiste na reutilizao de
todos os componentes do concreto, num procedimento semelhante ao que
acontece com o ao e o alumnio; o concreto totalmente reciclvel um
concreto, cujo aglomerante, aditivos e agregados seriam todos elaborados a
partir de resduos de concreto.
Dentro desse contexto, um mtodo para recuperao do concreto foi
proposto por NOGUCHI & TAMURA (2001) que desenvolveram um estudo
visando o reaproveitamento dos resduos de concreto gerados pela
demolio de uma usina nuclear. Nesse estudo empregaram uma tecnologia
visando produzir agregados reciclados com qualidade semelhante ao
agregado natural. Trata-se de dois processos que podem ser empregados
para obteno de agregados reciclados de excelente qualidade. O primeiro
deles chamado de abraso mecnica, na qual o concreto reciclado
utilizando-se um moinho vertical tubular excntrico com a finalidade de
produzir agregados grados sem a pasta de cimento aderida ao agregado. O
segundo processo utilizado tanto para a produo de agregados grados
reciclados como para midos; nesse processo, o concreto deve ser
previamente britado em pedaos de at 50mm e, ento, colocado num
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 24
forno de aquecimento vertical, esse forno produzir uma corrente de ar
quente que provocar o enfraquecimento da pasta de cimento aderida ao
agregado. Aps isso, o agregado colocado num moinho tubular aonde ser
feita a separao da pasta de cimento do agregado.
De maneira geral segundo os mesmos pesquisadores, os agregados
produzidos utilizando tais processos apresentaram qualidade comparvel
aos agregados naturais; para o agregado grado reciclado, ndices de
absoro inferiores a 2% e para o agregado mido, absoro inferior a 3%.
Alm desses processos existem alguns mtodos para modificar a superfcie
do agregado natural visando reduzir a adeso entre o agregado e a matriz
sem prejudicar as propriedades mecnicas do concreto. Com a utilizao
desses tratamentos, pode-se recuperar mais facilmente e em maior
quantidade o agregado natural do concreto reciclado. Resumidamente so
dois tipos bsicos de mtodos de tratamento:
Tratamento qumico: O principal agente um leo mineral. Esse agente hidroliza-se nas condies alcalinas do concreto fresco
formando uma espcie de revestimento na superfcie do agregado, tal
revestimento acarreta um decrscimo da quantidade de cimento
hidratado na interface pasta-agregado e tambm conduz a uma
diminuio da adeso entre agregado e pasta, permitindo a fcil
recuperao do agregado original.
Tratamento fsico: O agente atuante uma emulso de resina sinttica solvel em gua que permanece estvel quimicamente no
concreto fresco. Com a utilizao desse agente, a superfcie spera
do agregado torna-se praticamente lisa diminuindo a adeso entre
agregado e a matriz da pasta.
Os resultados obtidos indicaram que a utilizao de tratamento
qumico permite uma recuperao de at 80% do agregado natural aps a
reciclagem do concreto, caso seja feito o tratamento fsico esse ndice de
cerca de 70% e para amostras que no sofreram nenhum tipo de tratamento
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 25
esse ndice aproximadamente 50%. Alm disso, o tratamento da superfcie
possibilita a recuperao de agregados de excelente qualidade com
pequena quantidade de argamassa aderida ao agregado.
22..11..44.. BBRRIITTAAGGEEMM DDOO CCOONNCCRREETTOO
A correta escolha do britador a ser utilizado otimizar os resultados e
proporcionar agregados com a granulometria e forma de partculas
desejadas. Dependendo do campo de aplicao do material reciclado haver
sempre um britador apropriado para tal.
Segundo HANSEN (1985), a utilizao do britador de mandbula
fornece uma melhor distribuio granulomtrica do agregado reciclado para
a produo de concreto. O britador de cones adequado para ser utilizado
como um britador secundrio, j o britador de impacto fornece uma melhor
distribuio granulomtrica do agregado reciclado para ser empregado em
sub-bases e bases de rodovias e so menos suscetveis a materiais que no
podem ser britados como barras de ao presente nas estruturas de concreto
armado, entretanto, seu custo de manuteno maior e os agregados
grados reciclados so de qualidade inferior se comparados com os
agregados produzidos pelo britador de mandbula.
Com relao aos equipamentos mais adequados para britagem,
COELHO (2001) cita que algumas plantas em operao em Copenhague,
Dinamarca, utilizam britadores giratrios e cnicos, trabalhando como
secundrios, em conjunto com britadores de mandbula primrios. Para
instalaes mais simples, utiliza-se apenas um britador de impacto e
nenhum secundrio. Alguns equipamentos so demonstrados nas Figuras
2.5 a 2.10.
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 26
Figura 2.5 Britador porttil de baixa capacidade de produo
(FONTE: www.eaglecrusher.com)
Figura 2.6 Britador porttil de mdia capacidade de produo
(FONTE: www.eaglecrusher.com)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 27
Figura 2.7 Britador autopropelido de alta capacidade de produo
(FONTE: www.eaglecrusher.com)
Figura 2.8 Britador de cones
(FONTE: www.michagg.com)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 28
Figura 2.9 Britador de mandbula
(FONTE: www.mic agg.com)
Figura 2.10 Britador de mandbula co
(FONTE: www.mic
hm alta capacidade de produo
hagg.com)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 29
Segundo BALLISTA (2003) h quatro maneiras bsicas para reduo
do tamanho das partculas: por impacto, atrito, clivagem (ou puno) ou
compresso. A britagem pode ser realizada em circuitos abertos ou
fechados; no circuito fechado, os materiais passam pelo britador at
atingirem o tamanho mximo desejado e no circuito aberto, o material passa
pelo britador uma nica vez, Figura 2.11.
Figura 2.11 Circuito fechado de britagem
(FONTE: BALLISTA, 2003)
Segundo CAIRNS (1998), o processamento dos resduos pode ser
feito em plantas fixas ou mveis. As plantas mveis consistem de um
britador e um separador magntico, no permitindo a introduo de outros
acessrios. O material reciclado no poder ser separado em diferentes
granulometrias devido inexistncia de peneiradores, dificultando dessa
forma o uso do material para a produo de novas misturas. Algumas das
vantagens dessas plantas mveis so descritas abaixo:
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 30
Menor custo (cerca de cinco porcento se comparado com as plantas fixas).
Menor tempo de instalao.
Reduo dos custos de transporte.
Por outro lado, as principais vantagens das plantas fixas so:
Possibilidade de obter produtos reciclados diversificados e com qualidade superior aos obtidos por plantas mveis.
Utilizao de equipamentos maiores e mais potentes que fornecero um tratamento qualitativo superior no processamento dos resduos
quando comparado com as plantas mveis.
As desvantagens das plantas fixas referem-se aos altos investimentos
e a grande rea necessria para sua alocao (50.000m2). Nas Figuras
2.12, 2.13 e 2.14, podem ser visualizadas as plantas mveis e fixas para a
produo de agregados reciclados.
Figura 2.12 Planta mvel para a produo de reciclados
FONTE: (FRASER, 2003)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 31
Figura 2.13 Esquema de funcionamento da planta mvel
FONTE: (NETT21, 2003)
Figura 2.14 Planta fixa para a produo de agregados reciclados
FONTE: (CAIRNS et al., 1998)
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 32
22..11..55.. AAPPLLIICCAABBIILLIIDDAADDEE
Objetivando buscar novas fontes para a substituio dos materiais
naturais, os resduos de concreto apresentam elevado potencial para
reciclagem e aplicao na construo civil. Dentre os vrios resduos da
construo civil, os resduos de concreto possuem um dos maiores
potenciais de utilizao, devido ao conhecimento de suas propriedades
bsicas e, principalmente, ao seu menor grau de contaminao por outros
materiais quando comparado com outros resduos.
O reaproveitamento dos resduos fundamental visando
preservao das reservas de matrias primas, alm das vantagens de
carter econmico e ambiental. Em alguns pases da Europa, a ausncia de
material primrio, implica at na importao de resduos de outros pases
para gerao de agregado. Alm disso, as restries ambientais encarecem
ou inibem os processos extrativos minerais, bem como a deposio final dos
resduos gerados por construes e reformas virias. Na Amrica do Norte,
apesar da disponibilidade de agregado primrio, as distncias de transporte
so significativas, aliadas escassez de reas apropriadas para deposio
ou o seu alto valor (COELHO, 2000).
Segundo o mesmo pesquisador, a situao no Brasil tambm
preocupante como, por exemplo, em So Paulo, aonde os recursos naturais
passam a provir de distncias cada vez maiores devido ao crescimento da
mancha urbana que atingiu fontes de materiais naturais. Alm disso, existe
uma lei que impede a abertura de novas pedreiras nos macios rochosos
metropolitanos, como conseqncia, as empresas que extraem material
granular para construo se tornam cada vez mais escassas em So Paulo
e provm de distncias cada vez maiores, encarecendo o bem mineral e o
custo final para o consumidor. Segundo VALVERDE (2000), o transporte
responde por cerca de 2/3 do preo final do agregado, o que impe a
necessidade de produzi-los o mais prximo possvel do mercado, que so os
aglomerados urbanos.
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Captulo 2 Agregados Reciclados de Concreto 33
As pesquisas envolvendo agregados reciclados so unnimes em
afirmar a grande aplicabilidade do material, especialmente, o agregado
grado reciclado, em aplicaes no-estruturais e estruturais. Um dos
entraves para a utilizao dos agregados reciclados se refere existncia de
poucas regulamentaes normativas tratando do material.
As vantagens econmicas da reciclagem dos resduos de construo
podem ser exemplificadas atravs das atividades de pesquisa que s