TCC - Aproveitamento de resíduos da construção civil na fabricação de concreto

TCC - Aproveitamento de resíduos da construção civil na fabricação de concreto

(Parte 1 de 4)

Marcelo Peruchin

Caxias do Sul Dezembro de 2016

Avaliador:

Local: FSG / Rua Os Dezoito do Forte, 2366 - Caxias do Sul - RS

Anotações com sugestões para qualificar o trabalho são bem-vindas. O aluno fará as correções e lhe passará a versão final do trabalho, se for de seu interesse.

CIVIL NA FABRICAÇÃO DE CONCRETO

Trabalho de Conclusão apresentado ao Curso de Engenharia Civil do Centro Universitário da Serra Gaúcha, como parte dos requisitos para obtenção do título de Engenheiro Civil.

Orientador: Me. Ivan Ideraldo Bonet

Coorientador: Me. Josué Argenta Chies Coorientadora: Me. Raquel Finkler

Caxias do Sul Dezembro de 2016

CIVIL NA FABRICAÇÃO DE CONCRETO

Este Trabalho de Conclusão foi julgado adequado como pré-requisito para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo Professor Orientador e pela Coordenadora da disciplina Trabalho de Conclusão do Centro Universitário da Serra Gaúcha.

Caxias do Sul, dezembro de 2016.

Prof. Ivan Ideraldo Bonet

Mestre pelo PPGEP/UFSC Orientador

Prof. Josué Argenta Chies

Mestre pelo PPGEC/UFRGS Coorientador

Profa. Raquel Finkler

Mestre pelo PPGEA/UFSC Coorientadora

Prof. Josué Argenta Chies (FSG) Mestre pela UFRGS

Profa. Raquel Finkler (FSG) Mestre pela UFSC

Profa. Margarete Ermínia Tomazini Bender (FSG) Especialista pela UCS

Dedico este trabalho a minha esposa Denise Dalla Santa, que de forma especial me incentivou, encorajou e apoiou durante o período do meu Curso de Graduação estando ao meu lado em todos os momentos, quero agradecer também, meu filho, Vicente Antônio Peruchin, por me presentear com seu nascimento.

A Deus pela vida e oportunidades.

Ao meu sogro, Engenheiro Pedro Dalla Santa, pela inspiração, incentivo e compreensão.

Ao meu coorientador, Prof. Me. Josué Argenta Chies, pelo auxílio, orientação e disponibilidade.

A minha coorientadora, Profa. Me. Raquel Finkler, pela disponibilidade, agilidade e acurácia.

Ao Sr. Enio Scariot, pela atenção, apoio e fornecimento da areia para a realização deste trabalho.

Por fim, agradeço a minha querida esposa Denise, por toda a compreensão, auxílio e incentivo durante minha formação acadêmica.

Sonhos determinam o que você quer. Ação determina o que você conquista.

Aldo Novak

Toda obra de construção ou demolição gera resíduos que, normalmente, são depositados em aterros. Com o intuito de utilizar esses resíduos como matéria-prima na própria construção civil, reduzindo a exploração de recursos naturais e a disposição desses materiais na natureza, foi organizada uma pesquisa que buscou verificar a usabilidade da areia reciclada na produção de concreto não estrutural. Para isso, foram produzidos corpos de prova de acordo com as normas da ABNT, seguindo três diferentes traços: um normal (1:5), um pobre (1:6,5) e um rico (1:3,5). Esse estudo apresentou resultados positivos, tanto na questão da qualidade do concreto quanto na questão econômica. No ensaio de resistência à compressão, o concreto com traço normal alcançou 28 MPa, o com traço pobre, 20 MPa e o com traço rico, 31 MPa. Na questão econômica, a areia reciclada apresentou redução de 61% do valor da areia natural e entre 10% e 15% do custo do concreto. A pesquisa comprovou que o concreto produzido com resíduos da construção civil pode ser amplamente utilizado, porém o material fornecido como areia reciclada necessita de adequações do fabricante.

Palavras-chave: Resíduos da construção civil, areia reciclada, concreto não estrutural, sustentabilidade.

Construction or demolition generates waste that are usually landfilled. In order to use this waste as a raw material in the own building, reducing the exploitation of natural resources and the disposal of these materials in nature, a survey was organized to try to verify the usability of recycled sand in the non-structural concrete production. Then specimens were produced according to the Brazilian technical standards (ABNT), following three different traits: a normal (1:5), a poor (1:6.5) and a rich (1:3.5). This study showed positive results in both: the quality of the concrete and the economic issue. In the compressive strength test, the concrete with normal trait reached 28 MPa, with poor trait, 20 MPa and with rich trait, 31 MPa. About economic issues, the recycled sand represented 61% of reduction if compared with natural sand cost and a reduction between 10% and 15% of the concrete cost. The research proved that the concrete produced with construction waste can be widely used, but the material provided as recycled sand requires manufacturer adjustments.

Keywords: Construction waste, recycled sand, non-structural concrete, sustainability.

Figura 1: Diagrama etapas da pesquisa19
Figura 2: Descarte irregular em Pelotas -RS20
Figura 3: Descarte irregular em Caxias do Sul - RS20
Figura 4: Origem dos RCC em relação ao percentual de massa total gerada21
Figura 5: Usina de reciclagem de entulho24
Figura 6: Processo de reutilização de resíduos25
Figura 7: Concreto com falta de argamassa32
Figura 8: Concreto com teor ideal de argamassa32
Figura 9: Concreto com coesão entre argamassa e agregado graúdo3
Figura 10: Verificação da coesão e vazios do concreto3
Figura 1: Procedimento para ensaio de abatimento34
Figura 12: Verificação do abatimento34
Figura 13: Ensaio de abatimento do tronco de cone35
Figura 14:Área de separação do entulho recebido39
Figura 15: Sistema de britagem de entulhos40
Figura 16: Sistema de esteiras40
Figura 17: Distribuição granulométrica do agregado miúdo após beneficiamento41
Figura 18: Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo42
Figura 19: Procedimento de secagem da amostra42
Figura 20: Agregado com superfície saturada43
Figura 21: Agregado na condição de saturado com superfície seca43
Figura 2:Secagem da amostra para verificação da massa4
Figura 23: Teor de argamassa insuficiente45
Figura 24: Teor de argamassa suficiente45
Figura 27: Cura dos corpos de prova48
Figura 28: Retificação das bases dos corpos de prova48
Figura 29: Base retificada de um corpo de prova48
Figura 30: Máquina de ensaio à compressão50
Figura 31: Rompimento do corpo de prova50

Quadro 1: Classificação dos RCC conforme a resolução CONAMA nº 307 (BRASIL,2002) . 2 Quadro 2: Normas Técnicas relativas aos resíduos da construção civil .................................... 23

Tabela 1: Requisitos para agregado reciclado destinado à concreto sem função estrutural26
Tabela 2: Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo30
Tabela 3: Teor de argamassa percentual32
Tabela 4: Limites mínimo e máximo de abatimento35
Tabela 5: Número de camadas para moldagem dos corpos de prova cilíndricos36
Tabela 6: Tolerância para idade de ensaio37
Tabela 7: Fator de correção altura / diâmetro38
Tabela 8: Limites da distribuição granulométrica do agregado miúdo41
Tabela 9: Distribuição granulométrica do agregado miúdo4
Tabela 10: Consumo de materiais em massa para o mesmo teor de argamassa47
Tabela 1: Custo por unidade49
Tabela 12: Resultado do ensaio de resistência à compressão51
Tabela 13: Custo por quilo de agregado53

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ARM – Agregado de Resíduo de Concreto ARC – Agregado de Resíduo Misto CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente CP-I-Z32R – Cimento Portland composto com pozolana EPUSP – Escola Politécnica da Universidade de São Paulo IPT – Instituto de Pesquisas Tecnológicas LI – Limite Inferior LS – Limite Superior MPa – Megapascal NBR – Norma Brasileira aprovada pela ABNT NM – Normalização no Mercosul NR – Norma Regulamentadora RCD – Resíduo de Construção e Demolição RCC – Resíduo da Construção Civil. RS – Rio Grande do Sul S – Saturado de Superfície Seca USP – Universidade de São Paulo

1 : a : b – relação cimento/areia/brita α – teor percentual de argamassa; A – percentual de absorção de agua a – massa de areia b – massa de brita cm – centímetro D - diâmetro do corpo-de-prova F – força máxima ݂ܿ – resistência à compressão h – altura kg – kilograma m – porcentagem de material mais fino que 75 μm m – massa da amostra seca em estufa mf – massa da amostra seca após a lavagem mi – massa original da amostra seca m – milímetro ms – massa da amostra na condição saturado de superfície seca,

M1 – massa seca total da amostra retida na peneira 300µm

M2 – massa seca de materiais não-minerais m³ – metro cúbico Pnm – percentual de materiais não-minerais tf - tonelada-força μm – micrometro

1 INTRODUÇÃO15
2 DIRETRIZES DA PESQUISA17
2.1 QUESTÃO DA PESQUISA17
2.2 OBJETIVOS DA PESQUISA17
2.2.1 Objetivo principal17
2.2.2 Objetivos secundários17
2.3 HIPÓTESE18
2.4 PRESSUPOSTO18
2.5 DELIMITAÇÕES18
2.6 LIMITAÇÕES18
2.7 DELINEAMENTO18
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA20
3.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL20
3.2 TRANSFORMAÇÃO DE RESÍDUOS EM MATÉRIA-PRIMA23
3.3.1 Absorção de água27
3.3.2 Contaminantes28
3.3.3 Teor de material passante na malha 75 μm28
3.3.4 Especificações granulométricas29
3.4 DETERMINAÇÃO DO TRAÇO30
3.4.1 Teor de argamassa31
3.4.2 Cálculo do teor de argamassa31
3.5 DETERMINAÇÃO DA CONSISTÊNCIA DO CONCRETO3
3.6 PROCEDIMENTO PARA MOLDAGEM E CURA DE CORPOS DE PROVA36
3.7 ENSAIO DE COMPRESSÃO DE CORPOS DE PROVA CILÍNDRICOS37
4 METODOLOGIA39
4.1 PROCESSO DE BRITAGEM NA EMPRESA39
4.2 Adequação granulométrica do material40
4.3 ENSAIOS DE LABORATÓRIO40
4.3.1 Ensaio granulométrico40
4.3.2 Ensaio de absorção de água42
4.3.3 Teor de material passante peneira de malha75µm4
4.3.4 Ensaio do teor de argamassa45
4.3.5 Ensaio de abatimento para determinação da consistência (Slump test)46
4.4 ANÁLISE DE CUSTO48
5 RESULTADOS OBTIDOS50
5.1 RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO50
5.2 CUSTO52
6 CONCLUSÃO54

1 INTRODUÇÃO

A construção civil, importante segmento da indústria brasileira, é tida como referência do crescimento econômico e social de uma região. Assim como toda indústria, é uma fonte geradora de impactos ambientais. Entre esses, merece destaque, a geração resíduos sólidos pela construção civil que são frequentemente vistos como causadores de problemas. Além da grande quantidade gerada, “existe um agravante que é a disposição irregular que ocorre em locais como vias, rios, córregos, terrenos baldios e áreas de mananciais, contribuindo para a degradação urbana” (MOTTA, 2005, p.8). O mundo como um todo tem despertado para as questões ambientais. Atualmente, programas que reduzem a utilização de recursos naturais nos processos de fabricação ganham destaque na indústria em geral. Os produtos fabricados com meios sustentáveis acabam garantindo ao consumidor certa tranquilidade, pois ele percebe que, ao consumi-los, está contribuindo para a preservação do meio ambiente, o bem-estar da sociedade atual e das gerações futuras. De acordo com BRASIL (2010, p.2), os esforços dos municípios brasileiros em um primeiro momento são focados no manejo apropriado e sustentável dos resíduos domiciliares e hospitalares. Segundo Brasil (2005a), porém, os resíduos da construção civil (RCC, também conhecidos como RCD – resíduos de construção e demolição) representam um problema que sobrecarrega os sistemas de limpeza pública municipais, visto que, podem representar de 50 a 70% da massa dos resíduos sólidos urbanos. Alguns estudos apontam ainda que os RCC podem alcançar até duas toneladas de entulho para cada tonelada de lixo domiciliar. Na construção civil essa preocupação também surge como necessidade e recebe olhares cada vez mais cautelosos. O elevado desperdício de matéria-prima não renovável e o grande volume de resíduos gerados pela construção civil fomentam a necessidade em se buscar alternativas para o desenvolvimento sustentável também nessa área. Souza et al. (2004) apud Karpinski (2009, p. 1) destacam que desperdiçar materiais em forma de resíduos ou de qualquer outra maneira é o mesmo que desperdiçar recursos naturais. Na atualidade, utilizar o RCC, pode ser uma alternativa para a construção civil, e sua utilização na forma de concreto torna-se muito interessante do ponto de vista ambiental, já que é o material industrial mais consumido pelo homem. Ao substituir os agregados naturais do concreto por agregados reciclados, pode-se evitar que 95 milhões de toneladas de RCD sejam dispostas em aterros e, ao mesmo tempo, reduzir o consumo dos recursos naturais não renováveis (ANGULO e FIGUEIREDO, 2011, p. 1732 e 1733).

Com o objetivo de reduzir o impacto ambiental gerado pelo descarte de resíduos, diversos estudos estão sendo realizados, buscando desenvolver novas tecnologias para o reaproveitamento das sobras de processos de edificação/demolição. Através de sistema de britagem, torna-se possível reaproveitar restos de cerâmica, alvenaria, argamassa e concreto oriundos desses processos, transformando-os em agregados graúdos e miúdos. Nesse contexto, esta pesquisa visa verificar a viabilidade do uso de RCC na forma de agregado miúdo, na fabricação de concreto não estrutural, bem como avaliar suas características e especificidades. Para isso, foram realizados estudos teórico e em laboratório, que almejam comprovar a usabilidade desse material para o fim proposto e as possibilidades de sua aplicação. O material a ser utilizado é denominado areia reciclada, fornecido pela empresa de recolhimento de entulhos Scariot da cidade de Caxias do Sul/RS.

17 2 DIRETRIZES DA PESQUISA

As diretrizes deste trabalho estão descritas nos itens a seguir.

2.1 QUESTÃO DA PESQUISA

O resíduo da construção civil, britado como areia reciclada, pode ser utilizado como substituto do agregado miúdo na fabricação de concreto não estrutural, mantendo níveis satisfatórios de resistência?

2.2 OBJETIVOS DA PESQUISA Os objetivos desta pesquisa estão divididos em principal e secundários.

2.2.1 Objetivo principal

Verificar a viabilidade do uso de resíduos de construção civil em forma de agregado miúdo, substituindo a areia natural na fabricação de concreto não estrutural.

2.2.2 Objetivos secundários

Os objetivos secundários são: a) realizar um estudo teórico que direcione a pesquisa; b) analisar a areia reciclada britada e adequá-la para ensaio em laboratório (granulometria e umidade); c) produzir corpos de prova com três diferentes traços de material, utilizando a areia reciclada de acordo com as normas vigentes; d) verificar a usabilidade ou não da areia reciclada em concreto não estrutural, observando as características apresentadas nos corpos de prova; e) avaliar custo beneficío; f) sugerir aplicações do concreto não estrutural produzido com areia reciclada.

O concreto fabricado com areia reciclada apresenta características adequadas para uso na construção civil, podendo ser utilizado se for produzido de acordo com as normas.

2.4 PRESSUPOSTO

A areia reciclada necessita ser analisada e adequada antes de sua utilização para a fabricação do concreto. Além disso, cada material britado confere características específicas ao material denominado areia reciclada. O uso de areia reciclada reduz significativamente o descarte de RCC em aterros licenciados ou irregulares, bem como a extração de recursos naturais.

2.5 DELIMITAÇÕES

Delimita-se ao estudo de areia reciclada oriunda de um único fornecedor, localizado em Caxias do Sul, para a utilização como agregado miúdo na fabricação de concreto não estrutural, verificando suas características e usabilidade.

2.6 LIMITAÇÕES

Limita-se à confecção de corpos de prova de concreto com três diferentes traços, produzidos e ensaiados em laboratório de acordo com as normas vigentes no que se refere a uso de materiais britados para a fabricação de concreto não estrutural.

2.7 DELINEAMENTO

A pesquisa será realizada seguindo as seguintes etapas: a) pesquisa bibliográfica; b) ensaios e adequação do material para utilização de acordo com a ABNT; c) produção de corpos de prova com três traços distintos de material; d) realização de teste de resistência à compressão em todos os corpos de prova; e) análise dos resultados; f) verificação de possibilidade de uso da areia reciclada em forma de agregado miúdo na composição de concreto não estrutural.

O diagrama que consta na Figura 1 apresenta as etapas do delineamento de forma esquemática, sendo que nos próximos parágrafos essas são detalhadas.

Figura 1: Diagrama etapas da pesquisa

20 3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Esta pesquisa foi realizada tendo como base a definição e classificação de Resíduo da Construção Civil e os preceitos para uso desse material normatizados pela ABNT que seguem.

3.1 RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

Devido ao crescimento da urbanização, a partir de 2002, o Brasil iniciou o estabelecimento de políticas públicas, normas, especificações técnicas e instrumentos econômicos, voltados ao equacionamento dos problemas resultantes do manejo inadequado de RCC (BRASIL, 2005). BRASIL (2005) diz ainda que esse processo fez com que os agentes envolvidos na cadeia dos resíduos desenvolvessem iniciativas rumo à sustentabilidade, “de forma a tornar viáveis destinos mais nobres para os resíduos gerados nesta atividade” (ABNT, 2004). Na atualidade, o descarte de RCC em áreas irregulares ainda é comum, e os casos se multiplicam por todo o Brasil. A região sul não é diferente, como se pode ver na Figura 2, que, ilustra o descarte irregular de RCC próximo a afluentes do Canal São Gonçalo em Pelotas (RS) e na Figura 3, a qual apresenta o descarte irregular de entulhos em um terreno localizado em

São Luiz da 6º Légua, Caxias do Sul (RS).

Figura 2: Descarte irregular em Pelotas -RS Figura 3: Descarte irregular em Caxias do Sul - RS

A Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 307 (BRASIL,2002) publicada no Diário Oficial da União, define resíduos da construção civil como aqueles provenientes de construções, reformas, reparos e demolições de obras de construção civil, e os resultantes da preparação e da escavação de terrenos, tais como: tijolos, blocos cerâmicos, concreto em geral, solos, rochas, metais, resinas, colas, tintas, madeiras e compensados, forros, argamassa, gesso, telhas, pavimento asfáltico, vidros, plásticos, tubulações, fiação elétrica etc., comumente chamados de entulhos de obras, caliça ou metralha.

Segundo Camargo (1995) apud Budke et al. (2011, p. 940), no Brasil, em média, os RCC são compostos principalmente por argamassa (cerca de 64%), componentes de vedação – tijolos e blocos – (cerca de 30%) e outros materiais (cerca de 6%). Esses resíduos são provenientes de diversas situações e podem variar de acordo com as técnicas construtivas utilizadas. De acordo com Brasil (2010), a principal origem desses resíduos é proveniente de reformas, ampliações e demolições, conforme a Figura 4.

Figura 4: Origem dos RCC em relação ao percentual de massa total gerada

(Fonte: adaptado de BRASIL: 2010, p.4.)

Além disso, Formoso et al. (1996) citam as principais formas de geração de resíduos nas construções: “perdas por superprodução” – quando, por exemplo se produz mais argamassa do que a quantidade necessária – e as “perdas no processo em si” – quando, por exemplo, se torna necessário quebrar paredes para a realização de instalações hidráulicas e elétricas. O CONAMA, como forma de reduzir os impactos ambientais provenientes do descontrole das atividades relacionadas à geração, ao transporte e à destinação do RCC, em 05/07/2002, aprovou a Resolução n°307 (BRASIL, 2002), anteriormente citada, que classifica o entulho da construção civil em categorias e considera no seu gerenciamento a sua redução, reutilização, reciclagem e disposição final, como pode ser observado no Quadro 1.

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