Caracterização de agregado miúdo de jazida da região de são luiz do purunã em substituição ao agregado miúdo natural utilizado em uma empresa de concreto dosado em central

Caracterização de agregado miúdo de jazida da região de são luiz do purunã em...

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Trabalho de Conclusão de Curso de graduação apresentado à disciplina de Trabalho de Diplomação, do Curso Superior de Tecnologia em Concreto do Departamento de Construção Civil – DACOC – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, como requisito para obtenção do título de Tecnólogo.

- Orientador Profº. M. Engª. Gilberto Walter Gogola. - Coorientadora Prof.ª Drª. Engª. Elizabete Yukiko Nakanishi.

CURITIBA 2010

Inicialmente agradeço meu Avô Alexandre Barbieri e minha Avó Emilia

Barbieri pelos exemplos que me deram e que continuam vivos em minha mente, mostrando que nossos valores e conquistas refletem-se em todas as etapas de nossas vidas.

À minha querida Esposa, minhas Filhas, minha Mãe e a toda a minha família.

Ao Orientador Profº. M. Engª Gilberto Walter Gogola, pela orientação. À Prof.ª Drª. Engª Elizabete Yukiko Nakanishi, pela orientação e disponibilidade para me atender durante a realização deste trabalho.

À Luciane Ladeia Pereira da Camargo Corrêa Concretos – Curitiba, pelo apoio em toda a realização do estudo.

Ao Empreendedor Renato Costa, do Areal Costa, pela oportunidade. A minha Filha Tais Prigol, futura Engenheira Civil pela grande ajuda durante todo o processo.

Aos professores e funcionários da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, pelos ensinamentos e apoios recebidos.

Às Empresas Camargo Correa Concretos e Areal Costa, pela disponibilização de seu “Know-How” e de seus funcionários para realização desse trabalho.

Ao laboratorista Jeferson Freitas do Laboratório da Camargo Correa

Concretos pelo apoio em toda a realização do estudo.

A todos meus colegas e demais pessoas que, direta ou indiretamente contribuíram na realização do trabalho.

PRIGOL, Aldo Cesar. Caracterização de agregado miúdo de jazida da região de São Luiz do Purunã em substituição ao agregado miúdo natural utilizado em uma empresa de concreto dosado em central. 2010. 78 p. Trabalho de Conclusão de Curso de graduação apresentado à disciplina de Trabalho de Diplomação, do Curso Superior de Tecnologia em Concreto do Departamento de Construção Civil – DACOC – da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR

O estudo dos agregados envolve muitos aspectos, tais como, o processo geológico de sua formação, o crescimento de sua produção e do seu consumo, os impactos ambientais e econômicos nos ambientes onde é feita a sua exploração, são pontos muito importantes e que nos remetem a entender a importância da procura de novas alternativas para a substituição do agregado atualmente utilizado na construção civil, já que 70% a 80% do volume do concreto é constituído por agregados e o estudo desse componente é imprescindível para a Tecnologia do Concreto. Buscou-se nesse trabalho pesquisar, caracterizar e avaliar a substituição parcial e total do agregado natural utilizado em um traço de concreto convencional padrão, com fck igual a 25 MPa, por um agregado artificial de uma jazida da região de São Luiz do Purunã – Paraná, verificando a resistência à compressão axial do concreto resultante. A partir da composição granulométrica dos agregados miúdos e do agregado graúdo, utilizados na formulação do traço do concreto convencional padrão, bem como, do teor de material pulverulento, massa unitária em estado solto e compactada, massa específica, impurezas, inchamento desses agregados, obteve-se várias tabelas e gráficos para a comparação e análise dos resultados. Foram avaliadas as propriedades do concreto fresco e endurecido. Concluí-se que é possível a utilização do agregado artificial tanto parcial como totalmente, dentro das condições estudadas, e inclusive identificou-se que houve um ganho na resistência à compreensão axial nos concretos onde a substituição foi de 100% e o aditivo plastificante polifuncional foi adicionado com percentuais de 0,8% e 1,0%.

Palavras Chaves: Concreto, Substituição, Agregado Natural, Agregado Artificial, Compressão Axial.

PRIGOL, Aldo Cesar. Characterization of tiny aggregate of field from the region of São Luiz do Purunã substituiting the tiny natural agregate used in a concret dosed in the central company. 2010. 78p Completion of course work for graduation submitted to the discipline of graduation work, the Advanced Course in Concrete Technology, Department of Civil Engineering - DACOC - Federal Technological University of Parana - UTFPR

The study of aggregates involves many aspects, such as, the geological process of its formation, the growth of its production and its consume, the environmental and economical impacts where its exploration is done, are very important points that bring us to understanding the importance of looking new alternatives to substitute the aggregate used nowadays in construction, since 70% to 80% of the concrete volume is consisting in aggregates and the study of this component is necessary to the Concrete Technology. In this paper, it was meant to research, characterize and evaluate the partial and total substitution of the natural aggregate used in a concrete trace of conventional standard, with fck equal to 25 MPa, by an artificial aggregate of a field on the region of São Luiz do Purunã – Paraná, verifying the resistance to the axial compression of the resultant concrete. Since the granulometric composition of the tiny aggregates and the big aggregates, used in the formulation of the conventional standard concrete trace, as well as the content of powder material, unit mass in loose and compressed state, specific mass, impurities, swelling of this aggregates, it was obtained plenty of tables and graphics to the comparison and analysis of the results. The properties of the fresh and hard concrete were evaluated. It was concluded that it is possible to use the artificial aggregate both partial and totally, within the studied conditions, and, it also was identified that there was a gain on the resistance to the axial compression on the concretes where the substitution was of 100% and the plasticizer polyfunctional additive was added with percentage of 0.8% and 1.0%.

Key Word: Concrete, Substitution, Natural Aggregate, Artificial Aggregate, Axial Compression.

1 INTRODUÇÃO1
1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS1
1.2 OBJETIVOS13
1.2.1 Objetivo Geral13
1.2.2 Objetivo Específico14
1.3 JUSTIFICATIVA14
1.4 ESTRUTURA DA PESQUISA15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA16
2.1 TECNOLOGIA DO CONCRETO16
2.1.1 Características do Agregado16
2.1.2 Composição Granulométrica18
2.1.3 Massa Unitária em Estado Solto e Compactada19
2.1.4 Massa Específica, Aparente e Absorção do Agregado20
2.1.5 Determinação do Inchamento do Agregado Miúdo para Concreto21
2.1.6 Pé de Pedra2
2.2 PROPRIEDADES DO CONCRETO2
2.2.1 Propriedades do Concreto Fresco2
2.2.2 Propriedades do Concreto Endurecido23
3 MATERIAIS E METODOLOGIA25
3.1 METODOLOGIA25
3.1.1 Composição Granulométrica do Agregado Graúdo26
3.1.2 Teor de Material Pulverulento26
3.1.3 Massa Unitária27
3.1.4 Massa Específica e Absorção do Agregado e Graúdo27
3.2 MATERIAIS27
3.2.1 Cimento Portland27
3.2.2 Aditivos28
3.2.3 Água28
3.2.4 Traço do Concreto29
Convencional de Referência

3.2.5 Parâmetros e Percentual de Substituições no Concreto 30

3.2.6 Betoneira de Eixo Inclinado com Capacidade de 400 Litros31
3.2.7 Preparo do Concreto32
3.2.9 Corpos de Prova3
3.2.10 Capeamento34
3.2.1 Desvio Padrão, Desvio Relativo e Desvio Relativo Máximo36
4 RESULTADO E ANÁLISES38
5 CONCLUSÕES E CONSIDERAÇÕES FINAIS59
5.1 CONCLUSÕES DO ESTUDO59
5.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS62
5.3 CONSIDERAÇÕES FINAIS62
FIGURA 01 Agregado Miúdo Artificial – Jazida25

FIGURA 02 Agregado Miúdo Artificial – Pó de Pedra 25

FIGURA 03 Agregado Miúdo Natural – Areia25
FIGURA 04 Betoneira Intermitente de Queda Livre com Eixo Inclinado31
FIGURA 06 Confecção de Corpos de Prova3
FIGURA 07 Corpos de Prova para Ensaio de Compressão Axial35
FIGURA 08 Prensa EMIC35
FIGURA 09 Corpo de Prova35

FIGURA 05 Materiais e Forma de Determinação do Ensaio Tronco de Cone . 3

Compressão Axial

FIGURA 10 Exemplo de Rompimentos de Corpos de Prova Após 36

Miúdo da Jazida

FIGURA 1 Gráfico Amostra 01 – Distribuição Granulométrica Agregado 39

Miúdo da Jazida

FIGURA 12 Gráfico Amostra 02 – Distribuição Granulométrica Agregado 39

Miúdo Pó de Pedra

FIGURA 13 Gráfico Amostra 01 – Distribuição Granulométrica Agregado 40

Miúdo Pó de Pedra

FIGURA 14 Gráfico Amostra 02 – Distribuição Granulométrica Agregado 40

Miúdo Areia

FIGURA 15 Gráfico Amostra 01 – Distribuição Granulométrica Agregado 41

Miúdo Areia

FIGURA 16 Gráfico Amostra 02 – Distribuição Granulométrica Agregado 41

Granulometria Agregados

FIGURA 17 Comparativo Limites Zonas Inferior e Superior Utilizáveis – 42

Agregado Miúdo da Jazida

FIGURA 18 Comparativo Impurezas Orgânicas entre Amostra e Padrões do 4

Agregado Miúdo da Areia

FIGURA 19 Comparativo Impurezas Orgânicas entre Amostra e Padrões do 4

FIGURA 20 Curva de Inchamento – Agregado Miúdo Jazida45
FIGURA 21 Curva de Inchamento – Agregado Miúdo Areia45
Graúdo Brita

FIGURA 2 Gráfico Amostra 01 – Distribuição Granulométrica Agregado 48

Graúdo Brita

FIGURA 23 Gráfico Amostra 02 – Distribuição Granulométrica Agregado 48

FIGURA 24 Agregado Graúdo Brita48
FIGURA 25 Ensaio Agregado Graúdo Brita48
FIGURA 26 Abatimento (Slump)48
FIGURA 28 Comparativo Massa Específica do Concreto Fresco51
FIGURA 29 Tipo de Rompimento no Corpo de Prova51

FIGURA 27 Comparativo do Abatimento dos Traços 49

aos 07 dias

FIGURA 30 Comparativo das Resistências dos Corpos de Prova dos Traços 52

dias

FIGURA 31 Média das Resistências dos Corpos de Prova dos Traços aos 07 52

aos 28 dias

FIGURA 32 Comparativo das Resistências dos Corpos de Prova dos Traços 53

dias

FIGURA 3 Média das Resistências dos Corpos de Prova dos Traços aos 28 54

dias

FIGURA 34 Comparação de Resistência Médias dos Traços aos 07 e 28 5

TABELA 01 Características do Cimento CPV ARI – Cauê Apiaí28
Referência

TABELA 02 Quantidades para 1,0 m³ Relação e Características do Traço 30

TABELA 03 Referências de Componentes e Abreviações do Traço31
Estudado

TABELA 04 Relação de Produtos em Função do Cimento por Traço 32

TABELA 05 Granulometria Agregado Miúdo – Jazida38
TABELA 06 Granulometria Agregado Miúdo – Pó de Pedra39
TABELA 07 Granulometria Agregado Miúdo – Areia40
TABELA 08 Relação – Peneiras Zona / Utilizável41
TABELA 09 Teor de Material Pulverulento dos Agregados Miúdos43
(Agregados Miúdos)

TABELA 10 Percentuais Material Pulverulento Proporcional ao Traço 43

Agregados Miúdos

TABELA 1 Massas Unitárias, Massas Específicas e Absorção dos 45

Jazida

TABELA 12 Coeficientes Relativos ao Inchamento do Agregado Miúdo da 45

TABELA 13 Granulometria Agregado Graúdo - Brita47
Graúdo

TABELA 14 Massa Unitária e Massa Específica e Absorção – Agregado 48

TABELA 15 Resultado do Abatimento (Slump) por Traço Estudado 49

TABELA 16 Massa Específica Concreto Fresco50
dias

TABELA 17 Resistência a Compressão Axial dos Corpos de Prova aos 07 52

dias

TABELA 18 Resistência a Compressão Axial dos Corpos de Prova aos 28 53

Prova aos 07 e aos 28 dias

TABELA 19 Médias das Resistência a Compressão Axial dos Corpos de 54

dos Corpos de Prova aos 07 dias

TABELA 20 Validação dos Resultados das Resistências a Compressão Axial 56

TABELA 21 Validação Excluindo Resultados das Resistências com Desvio

dos Corpos de Prova aos 07 dias

Relativo Máximo acima de 6% das Resistências a Compressão 56

dos Corpos de Prova aos 28 dias

TABELA 2 Validação dos Resultados das Resistências a Compressão Axial 57

TABELA 23 Validação Excluindo Resultados das Resistências com Desvio

dos Corpos de Prova aos 28 dias

Relativo Máximo acima de 6% das Resistências a Compressão 58

Seca do Concreto Endurecido

TABELA 24 Absorção, Índice de Vazios e Massa Específica da Amostra 58

ANEPAC Associação Nacional de Entidades de Produtores de Agregados para

Construção Civil % Porcentagem

ABCP Associação Brasileira de Cimento Portland cm³ Centímetro Cúbico CPs Corpos de Prova CPV - ARI Cimento Portland com Alta Resistência Inicial DACOC Departamento de Construção Civil DMC Dimensão Máxima Característica g Gramas hab Habitante kg Quilograma m² Metro Quadrado m³ Metro Cúbico MF Módulo de Finura m Milímetro MPa Mega Pascal N Newton NM NBR Norma Brasileira Registrada - Norma MERCOSUL ppm Partes Por Milhão RCD Resíduo de Construção e Demolição t Tonelada UTFPR Universidade Tecnológica Federal do Paraná y Massa Específica

1. INTRODUÇÃO 1.1 CONSIDERAÇÕES INICIAIS

O processo geológico e a forma de produção do agregado influenciam nas características do agregado miúdo. Essas características são importantes e afetam consideravelmente nos resultados do concreto produzido com esse agregado (METHA e MONTEIRO, 2008).

A indústria da construção civil busca, de maneira constante e insistente, materiais alternativos oriundos de subprodutos que venham a atender à redução de custos, a agilidade de execução, a durabilidade e a melhoria as propriedades do produto final, visando principalmente à redução da extração de materiais naturais mediante o emprego de resíduos recicláveis solucionando também, os problemas de estocagem do material (BARBOSA, COURA e MENDES, 2008).

Outro aspecto que remete a procura de alternativas que atendam a substituição do agregado natural é o significativo crescimento do consumo e da produção dos agregados miúdos.

A utilização de agregado miúdo pelas concreteiras (concreto dosado em central) com outros materiais não convencionais, pode tornar-se um nicho de mercado rentável, alternativo e eficiente, na medida em que o agregado miúdo oferecido a essas empresas atenda as expectativas econômicas e tecnológicas.

Segundo a Associação Nacional de Entidades de Produtores de Agregados para Construção Civil – ANEPAC (2008) é estimado que o consumo de agregados no Brasil seja um pouco acima de 2 t/hab/ano. Essa quantidade é bem inferior ao que consome um cidadão americano que está em torno de 9 t/hab/ano e inferior às 13 t/hab/ano de um cidadão no Canadá. Na Europa Ocidental o consumo per capita (por habitante) varia entre 5t/hab/ano a 8 t/hab/ano.

A reportagem da 43º. Edição da Revista Areia & Brita (Julho/Agosto/Setembro - 2008), identifica o crescimento da venda de Areia e a necessidade de investimento do setor para acompanhar o crescimento da Construção Civil estimada em 10% ao ano (SANTOS e OLIVEIRA, 2008).

Muitos fatores vêm contribuindo para a escassez ou para a dificuldade de oferta da areia, entre eles o impacto de exploração. A atividade de exploração é por natureza, causadora de impactos ambientais. Tais impactos são decorrentes da exploração, muitas vezes desordenada das jazidas e causam grandes e graves problemas ambientais (BUEST, 2006).

Somam-se a isso os grandes conflitos entre a extração de areia e a expansão urbana, identificados na dissertação de mestrado de Fabianovicz (1998), onde é mostrando que a ocupação desenfreada e sem planejamento das áreas urbanas levam a população a instalar-se em áreas próximas e vizinhas a mineração de areia. O conflito entre o uso do solo e a proteção ambiental faz com que a mineração tenha dificuldade em permanecer inserida nas áreas urbanas e como conseqüência há o deslocamento da mineração para áreas mais afastadas.

Fabianovicz (1998), informa que o consumo e conseqüentemente a produção, tem ligação próxima com os impactos ambientais que contribuem para o comprometimento da qualidade dos recursos hídricos e os conflitos entre a mineração de areia e a expansão urbana na Região Metropolitana de Curitiba que está localizada na sua maioria nos Municípios de Araucária, Balsa Nova, Curitiba, Fazenda Rio Grande e São José dos Pinhais.

A urbanização caótica e o crescente aumento na preocupação com a preservação ambiental na Grande Curitiba provocam o deslocamento da mineração para áreas com potencial mineral, gerando assim conflitos entre o uso do solo e a proteção ambiental (FABIANOVICZ, 1998).

Logicamente todas essas alterações são imperceptíveis se observado um curto espaço de tempo, como exemplo, um período de um ou dois meses, porém ao analisar a ocupação das regiões metropolitanas em um período de tempo maior vamos observar mudança drástica na ocupação do solo.

No período de 1986-1997, as regiões metropolitanas que apresentaram maiores variações no que se referem aos dados de emprego, constituindo-se de forte indicativo de crescimento e dinamismo foram identificados nas regiões de Curitiba e Belo Horizonte (SOUZA, 2002).

Segundo dados dos Censos Demográficos, entre as décadas de 1970 e 2000 verificam-se que, no período 1970/1980, 65,72% dos domicílios urbanos situavamse no pólo da Região Metropolitana de Curitiba, e 31,3% distribuiu-se nos demais municípios do aglomerado. No período 1991/2000 o pólo reduziu sua participação para 4,41%, e os demais municípios do aglomerado passaram a receber 52,12% dos domicílios urbanos (PEREIRA e SILVA, 2007)

Lembrando que, a qualidade dos concretos está diretamente ligada à qualidade do agregado, merecendo especial atenção os agregados miúdos, que sofrem com a escassez de reservas localizadas próximas dos grandes centros consumidores.

A produção de areia e pedra britada caracteriza-se pelo baixo valor unitário e pela produção de grandes volumes. O custeio com o transporte corresponde cerca de 67% do custo final do agregado, e a proximidade com o centro consumidor é vital para a relação custo benefício desse processo.

Em regiões metropolitanas, como as de São Paulo e Rio de Janeiro, quase toda a areia consumida pela construção civil estão localizadas a grandes distâncias, conseqüentemente, aumentando sobremaneira o custo com o transporte que chega cerca de 100 Km de trajeto (RODRIGUES, 2000).

1.2 OBJETIVOS

1.2.1 Objetivo Geral

Esta pesquisa tem como objetivo geral caracterizar e avaliar o desempenho e viabilidade da substituição do agregado natural utilizado em uma empresa de concreto dosado em central, por um agregado extraído de uma jazida localizada no Município de Balsa Nova, região de São Luiz do Purunã, demonstrando que a Tecnologia do Concreto como conhecimento pode agregar valor à sociedade por meio de estudos que viabilizem a melhoria dos processos com resultado para a indústria, o meio ambiente, e a sociedade.

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