TÍTULO: UTILIZAÇÃO DE ÁGUA DE LAVAGEM DE BETONEIRAS NA PRODUÇÃO DE CONCRETOFRESCOTÍTULO:

CATEGORIA: CONCLUÍDOCATEGORIA:

ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURAÁREA:

SUBÁREA: ENGENHARIASSUBÁREA:

INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE SÃO JUDAS TADEUINSTITUIÇÃO:

AUTOR(ES): VIVIAM APARECIDA VAZ PEDROZO CARDOSOAUTOR(ES):

ORIENTADOR(ES): CARLOS ANTONIO DA ROCHAORIENTADOR(ES):

COLABORADOR(ES): FLÁVIO LEAL MARANHÃOCOLABORADOR(ES):

1. Resumo

O presente trabalho propõe avaliar em escala laboratorial a reutilização por

simulação de águas de lavagem de caminhão betoneira para a conformação de

novos concretos, dispensando tratamentos prévios. Através de indicadores como

medição do pH da água de reuso, inicio e fim de pega, tração na flexão, resistência

a compressão axial, módulo de elasticidade dinâmico, densidade da água, flow

table, não se observou indícios de possíveis alterações das propriedades do

concreto nos estados fresco e endurecido. A água empregada foi obtida a partir de

uma argamassa de sacrifício de traço igual a 1:3:0,8, em massa, quando em

condições reais, essa possui também variáveis como aditivos, agregados

pulverolentos, outros cimentos e material orgânico, os quais não foram objeto de

estudo desse trabalho. De acordo com a metodologia adotada por meio de ensaios e

análises de variância, verificou-se indicações da viabilidade da reutilização de águas

residuais do processo de lavagem sem que sejam necessários quaisquer tipos de

tratamentos ou separação dos sólidos incorporados e ainda uma possível tendência

de aumento da durabilidade do concreto devido a redução da porosidade e aumento

da resistência à compressão axial.

2. Introdução

O Brasil apresenta problemas hídricos há décadas e as regiões norte e nordeste do

país têm sobrevivido sem o abastecimento de água potável adequado. Atualmente

as regiões sul e sudeste do país enfrentam forte escassez desde 2013, além de

problemas políticos e crise financeira. Em 2014 o estado de São Paulo passou a

vivenciar umas das piores crises hídricas dos últimos 20 anos.

A disponibilidade da água potável está menor a cada ano e a indústria da construção

civil é apontada como uma das mais relevantes fontes consumidoras desse recurso,

logo entende-se que devolver esse elemento ao processo de produção do concreto

contribuiria de maneira expressiva na redução do consumo, consequentemente na

preservação das reservas naturais. A indústria da construção civil é potencialmente

uma grande geradora de resíduos, sendo um dos resíduos de maior preocupação as

águas de lavagem de betoneira e equipamentos, as quais requerem alto custo para

descarte e tratamentos perigosos (com produtos nocivos). Segundo (Ekolu, 2010),

estima-se que uma concreteira utiliza cerca de 500 litros (l) de água potável para a

lavagem de tambores misturadores e cerca de 200 l/m³ para produção de concreto.

Foram produzidos 51 milhões de metros cúbicos de concreto no ano de 2013

(ABCP, 2013). Considerando-se caminhões de 8 m³/viagem, foram utilizados

aproximadamente 3,2 milhões de metros cúbicos de água potável no ano de 2013

apenas para lavagem e mais 10,2 milhões de metros cúbicos de água potável para

produção de concreto totalizando 13,4 milhões de metros cúbicos de água potável

nesse ano, consumidos pelas concreteiras. Esta água seria o suficiente para

abastecer cerca de 340 mil pessoas durante um ano. As águas utilizadas para

limpeza dos caminhões e equipamentos de uma planta de concreto tornam-se

altamente alcalinas, o que pode contaminar o solo, redes de águas pluviais ou afetar

organismos aquáticos, caso seu descarte seja efetuado sem tratamento prévio.

Segundo a (CONAMA 430, 2011), águas que contem materiais cimentícios não

devem ser descartadas nos esgotos urbanos devido alto pH e alto teor de sólidos

dissolvidos (inferior a 1mg/l), necessitando de tratamento e após o tratamento são

descartadas nas redes de esgotos urbano e águas pluviais. Utilizando-se essa água

para produção de concreto dispensariam os custos para tratamentos, descarte e

passivos ambientais contribuindo para um ambiente mais limpo e seguro, sem

desperdícios. No Brasil o consumo de concreto cresceu 180% nos últimos 07 anos

(ABCP, 2013), o que evidencia o forte impacto na rede de abastecimento de água

potável que o setor da construção civil exerce.

Neste trabalho produzimos e ensaiamos concreto produzido com água de lavagem

de betoneira. Todos os ensaios foram realizados baseados nas normas da ABNT e

comparados sempre com amostras de referência produzidas com água potável. A

variável escolhida para avaliação do concreto feito com água residual foi a

densidade com valores de 1,00 g/cm³ (referência, água potável), 1,01g/cm³,

1,02g/cm³, 1,03g/cm³ (água de lavagem de betoneira). Estes valores remetem ao

teor de sólidos contidos na água de reuso.

3. Objetivos

Este projeto tem como principal objetivo estudar a influência do uso de águas

residuais dos processos de lavagem de betoneira através da análise das

propriedades do concreto no estado fresco e endurecido. Do ponto de vista geral,

deseja-se estabelecer limites para a qualidade da água de lavagem para produção

de concreto.

4. Metodologia

Para verificar a qualidade do concreto foram realizados os seguintes ensaios: i) para

o concreto fresco, os ensaios de espalhamento (flow-table) e tempo de pega; ii) para

o concreto endurecido os ensaios de resistência à tração e compressão. Ensaios

complementares também foram realizadas como medição do pH da água utilizada e

módulo de elasticidade dinâmico.

Optou-se em executar argamassas para avaliação das propriedades do concreto no

estado fresco e endurecido por apresentarem uma maior uniformidade em suas

propriedades, melhor trabalhabilidade além de reduzir o custo em escala

laboratorial. O traço utilizado foi 1:3:0,8 (em massa de cimento, areia e relação água

cimento). Todas as amostras foram moldadas em ambiente fechado com

temperaturas médias de (30 ± 5) °C.

5. Desenvolvimento

A água de lavagem foi obtida em escala laboratorial a partir de 1 litro de argamassa

utilizando-se um balde de 4 litros. Adicionou-se e homogeneizou-se um litro de água

na argamassa contida no balde. Em seguida a mistura foi passada em uma peneira

#200 e armazenada em outro balde de 4 litros. Esse processo foi repetido mais 3

vezes, utilizando-se no total 4 litros de água e como produto final alcançou-se a

água de lavagem com altos valores de densidade. Sua densidade foi calibrada com

diluição posterior e os valores escolhidos iguais a 1,01g/cm³, 1,02g/cm³ e 1,03g/cm³.

A água foi mantida por um período de 3 a 13 horas em agitação e após 3 horas

iniciou-se o uso na produção das amostras de concreto. Filtragens à vácuo foram

realizadas para confirmar as densidades.

Para a determinação do pH da água foram realizados dois tipos de medidas: fitas de

pH e uso de um kit medidor de pH e cloro para piscina.

Para confecção das argamassas utilizou-se areia média lavada seca e cimento CP II

- Z - 32. Misturando cimento, água e areia, nessa ordem e após 30 segundos de

agitação do cimento com a água, adicionou-se em porções a areia, permanecendo o

sistema na argamassadeira por 07 minutos para homogeneização.

Num total de 144 amostras, foram separadas 36 de cada densidade. Com

dimensões de 40x40x160 mm, as amostras foram distribuídas como segue: 9

amostras para cada idade e densidade, para as quais foi determinada a resistência a

tração na flexão e a compressão de acordo com a ABNT NBR 13279:2005. Os

ensaios tiveram sua avaliação para idades de 03, 07, 14 e 28 dias.

No estado fresco do concreto realizou-se o ensaio de determinação do índice de

consistência e o espalhamento (flow-table) de acordo com a ABNT NBR

13276:2005. À verificação do início e fim de pega foi realizado com os ensaios de

pasta de consistência normal de acordo com a NBR NM 43:2003 e o ensaio de

acordo com a NBR NM 65:2002. A temperatura média ambiente no dia foi 30°C com

sensação térmica de 35°C e variação durante o dia de ±5°C.

Os ensaios de determinação da resistência à tração na flexão foram realizados

conforme a norma ABNT NBR 13279:2005. Optou-se em moldar primeiro as

amostras para realização dos ensaios a 28 dias de todas as densidades incluindo a

referencia (1,00g/cm³), obtendo em um menor tempo possível todos os dados

esperados. A sequência de moldagem ocorreu pelas amostras de 28 dias, 14 dias, 7

dias e 3 dias. Visando obter menor variabilidade nas amostras, foram moldados os

conjuntos de mesma idade e densidades diferentes na mesma data. Posteriormente

foram realizados os ensaios de resistência à compressão, de acordo com a ABNT

NBR 13279:2005.

O módulo de elasticidade dinâmico foi verificado de acordo com a ABNT NBR

15630:2008 apenas aos 28 dias, sendo que cada amostra foi medida 3 vezes, e

para cada densidade foram utilizadas 9 amostras.

6. Análise de Dados e Resultados

6.1. Medição do pH

As águas residuais apresentam maior alcalinidade com pH entre 12 e 13, já a água

de referência da concessionária apresenta pH em torno de 7 (Gráfico 1). Uma

vantagem de se trabalhar nessa faixa de maior alcalinidade é a possível aceleração

das reações pozolânicas de algumas adições ou mesmo da escória de alto forno

existente no cimento podendo contribuir no ganho de resistência, mitigando a frente

de carbonatação. Tal alcalinidade pode, entretanto, favorecer as reações álcali-

agregado.

Gráfico 1: Faixas de pH obtidas das amostras das águas utilizadas.

6.2. Espalhamento (flow-table)

Com a finalidade de avaliar a trabalhabilidade da argamassa, o ensaio de

espalhamento reforça a importância dessa propriedade para o trabalhador que

aplica o material. Não se observou impacto significativo no espalhamento à medida

que a densidade da água de reuso foi alterada, além de apresentar aspecto visual

normal da mistura, pode ser observado no gráfico 2.

Gráfico 2: Resultados dos ensaios de espalhamento.

7

12 12 12

0

2

4

6

8

10

12

14

1,00 1,01 1,02 1,03

Faix

a d

e p

H

Densidade da água(g/cm³)

pH da àgua

1,00 1,01 1,02 1,03

6.3. Início e Fim de Pega

Observando-se o gráfico 3, nota-se que à medida que a densidade da água foi

aumentada, houve uma pequena alteração tanto para início quanto para o final da

pega. Isso pode estar associado à combinação entre os finos de cimento em um

estágio mais avançado de hidratação com os que se encontram ainda em

precipitação, aumentando a área superficial e levando a uma aceleração do tempo

de pega.

Gráfico 3: Alterações de início e fim de pega com o aumento da densidade da água de amassamento.

6.4. Tração na Flexão

Foi possível observar que, para praticamente todas as idades, as amostras feitas

com água de lavagem com diferentes densidades obtiveram resistência acima da

amostra padrão. Pode-se concluir então, que a água de reuso representou impacto

significativo no aumento da resistência a tração na flexão (Gráfico 4).

Gráfico 4: Valores médios dos resultados dos ensaios de tração na flexão.

165

160

150

145

250

230

225

215

1

1,01

1,02

1,03

Tempo(minutos)

De

ns

ida

de

(g

/cm

³)

Tempo de Pega

ínicio de Pega Fim de Pega

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

3 7 14 28

Re

sis

têc

ia (

MP

a)

Tempo (dias)

Tração na Flexão

1,00g/cm³(Ref.) 1,01g/cm³ 1,02g/cm³ 1,03g/cm³

6.5. Resistência à compressão axial

Observando-se as amostras feitas com água de lavagem, essas apresentaram

melhor desempenho frente à referência, possivelmente atribuindo-se esse fenômeno

ao aumento da densidade da água, com significativo ganho de resistência para

todos os casos e mais evidentes para as idades de 07 e 28 dias, nos quais as

amostras conformadas com água de densidade igual a 1,03g/cm³ atingiram as

resistências mais altas, chamando atenção para um resultado obtido a partir do

emprego da água com maior quantidade de finos, como é observado no gráfico 5.

Gráfico 5: Valores médios dos resultados dos ensaios de compressão axial.

6.6. Módulo de Elasticidade Dinâmico

O módulo de elasticidade dinâmico teve um aumento para as amostras constituídas

com água de lavagem, demonstrando que essas amostras apresentaram influência

na redução da porosidade em relação às de referência. Foi possível observar

também que entre os grupos de reuso há uma pequena queda no módulo de

elasticidade dinâmico para a água de densidade 1,03g/cm³, essa queda pode estar

associada a microfissuração, por conter mais finos de cimento o que contribui para a

saída mais rápida da água e assim resultando em uma maior microporosidade, para

este caso irrelevante.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

3 7 14 28

Re

sis

têc

ia (

MP

a)

Tempo (dias)

Compressão Axial

1,00g/cm³(Ref.) 1,01g/cm³ 1,02g/cm³ 1,03g/cm³

Gráfico 6: Valores médios dos resultados dos ensaios de módulo de elasticidade dinâmico.

6.7. Análise dos resultados de Resistência à Compressão via ANOVA

À coleção de dados extraídos dos ensaios de resistência a compressão foi aplicado

o método de análise de variância através da ferramenta ANOVA, com finalidade de

demonstrar o quanto a variável exerceu influência nos resultados alcançados, neste

caso para o ganho de resistência. O aumento da densidade da água foi a variável

aplicada nos processos de duas análises de variância.

A primeira considerando os grupos de densidade de 1,00 g/cm³ (água potável),

1,01g/cm³, 1,02g/cm³ e 1,03g/cm³. A segunda análise restringe-se em compreender

dentro dos grupos de água de lavagem o quanto a diferença da densidade foi

significativa para o ganho de resistência.

Primeiro observou-se se entre a água potável e a água de lavagem, as densidades

podem ser consideradas variáveis responsáveis pelo ganho de resistência e quanto

é confiável fazer essa afirmação. No tempo o aumento de densidade exerce menor

influência no ganho de resistência, porém ainda é significativo em relação à água de

referência, podendo-se concluir que o aumento de finos nas primeiras idades foi a

principal variável para o ganho de resistência (Quadro 1).

Quadro 1: Resultados diretos da análise de variância entre todas as amostras ensaiadas com os diferentes tipos de águas.

22,47

25,7326,32

26,00

20,00

21,00

22,00

23,00

24,00

25,00

26,00

27,00

Mó

du

lo (G

Pa

)

Densidade (g/cm³)

Módulo de ElasticidadeDinâmico

1,00g/cm³(Ref.) 1,01g/cm³ 1,02g/cm³ 1,03g/cm³

A segunda análise restringe-se em compreender dentro dos grupos de água de

lavagem o quanto a diferença da densidade foi significativa para o ganho de

resistência. Para as idades de 03 e 07 dias o resultado mostrou que o aumento da

densidade da água, admitindo-se como a variável de maior influência no processo

para o ganho de resistência à compressão (Quadro 2).

Quadro 2: Resultados diretos da análise de variância entre todas as amostras ensaiadas com os diferentes tipos de águas residuais.

Os resultados apontam para que o aumento de densidade da água de lavagem

exerce influência nas primeiras idades, provavelmente por conter mais álcalis e

sulfatos, acelerando as reações, ao passo que a queda nos percentuais das análises

indicam uma provável estabilização do sistema por preenchimento dos vazios na

microestrutura pela precipitação.

7. Considerações finais

Neste trabalho estudamos o efeito do uso da água de lavagem de betoneira na

produção de concreto. A partir de ensaios normatizados foi possível identificar a

influências da água de reúso (com teor de finos de impurezas variando com a

densidade) em algumas propriedades do concreto. Os resultados obtidos no

emprego de águas residuais, provenientes da lavagem de caminhões betoneira, na

produção de concreto, mostram uma melhoria de desempenho em propriedades tão

características como a resistência à compressão axial e à tração na Flexão. Esse

fato foi confirmado pela analise de variancia (ANOVA) dos resultados obtidos, na

qual a hipótese de igualdade das resistências à tração de compressão foi totalmente

descartada (p≈10-6) quando se incluía a água potável, e aceita quando se retirava a

mesma do grupo. Tal fato possibilita vislumbrar cenários de redução global de

consumo de água potável e eliminação do descarte de materiais nocivos ao meio

ambiente. Em conjunto com essa boa notícia inicial, pode-se concluir que estudos

mais aprofundados devem ser realizados para que o entendimento dos efeitos a

longo prazo esteja mais elucidado e que critérios sejam definidos de modo a não

serem desenvolvidas futuras patologias nos sistemas construtivos optantes desse

procedimento.

8. Referências

EKOLU 2010 - O. Ekolu and A. Dawneerangen, Evaluation of Recycled Water

Recovered from a Ready-Mix Plant for reuse in Concrete - Journal of the

South African Institution of Civil Engineering Vol.52 (2), 77-82.

Midrand Oct. 2010. Texto disponível em

http://www.scielo.org.za/scielo.php?pid=S1021-

20192010000200010&script=sci_arttext&tlng=es. Acessado em 23/08/2015.

ABCP 2013 - Pesquisa inédita e exclusiva revela cenário do mercado

brasileiro de concreto - texto disponível em

http://www.abcp.org.br/conteudo/imprensa/pesquisa-inedita-e-exclusiva-

revela-cenario-do-mercado-brasileiro-de-concreto. Acessado em 23/08/2015.

CONAMA 430 2011 - Resolução 430, de 13 de maio de 2011 - Dispõe sobre

as condições e padrões de lançamento de efluentes. Texto disponível em

http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646, Acessado em

23/08/2015.