Concreto de cimento portland contendo resíduo vítreo como agregado miúDO: resistência à compressão e índice de vazios



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CONCRETO DE CIMENTO PORTLAND CONTENDO RESÍDUO VÍTREO COMO AGREGADO MIÚDO: RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO E ÍNDICE DE VAZIOS

Miranda Jr., E. J. P.1; Paiva, A. E. M.1

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais (PPGEM)1

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA)1

Av. Getúlio Vargas, n°4, Monte Castelo, São Luís - MA

E-mail: edson.jansen@hotmail.com


RESUMO



Neste trabalho, foi estudada a influência da substituição do agregado miúdo natural por resíduos vítreos na resistência à compressão axial e no índice de vazios do concreto de cimento Portland. Os resíduos vítreos foram provenientes da etapa de desbaste e polimento de uma empresa de tratamentos térmicos de vidro. Os agregados graúdos e miúdos utilizados foram a brita 1 e a areia, respectivamente. As porcentagens de resíduos vítreos utilizadas em substituição a areia foram de 5%, 10% e 20%. Ademais, foram utilizadas as relações água/cimento (a/c) 0,50, 0,55 e 0,58. A cura dos corpos de prova foi realizada em 7, 14 e 28 dias. A partir dos resultados da resistência à compressão e do índice de vazios do concreto, observou-se que o concreto possui aplicação estrutural para a relação a/c 0,5, independentemente da porcentagem de resíduo vítreo utilizada, e para a relação a/c 0,55 com 20% de resíduo vítreo.
Palavras-chave: concreto de cimento Portland, resíduos vítreos, resistência à compressão axial, índice de vazios.

1 INTRODUÇÃO

O Brasil produz em torno de 980 mil toneladas de embalagens de vidro por ano, usando cerca de 45% de matéria-prima reciclada na forma de cacos. Parte dos resíduos é gerada como refugo nas fábricas e parte retorna por meio da coleta seletiva. Destas embalagens de vidro, somente 47% foram recicladas em 2010 (1).

A utilização de vidro como agregado miúdo no concreto vem sendo estudada e atualmente existem alguns países utilizando este material. A Austrália, por exemplo, já utiliza o vidro moído, proveniente do lixo, em concretos para construção civil. Foram apresentadas recomendações para o uso deste material em concretos no estado de Nova York. No Brasil, esta forma de valorização desse recurso é pouco utilizada, uma vez que o aterro é uma opção muito barata e a disponibilidade de matéria-prima para materiais de construção é abundante(2).

Poucos trabalhos no Brasil têm sido desenvolvidos abordando a utilização de concreto com agregados de resíduos vítreos para fins estruturais, podem ser citados como exemplos os trabalhos de Azevedo(3), López et al.(2) e Miranda Jr(4).

Este trabalho teve como principal objetivo estudar a influência da substituição parcial do agregado miúdo natural por resíduos vítreos na resistência à compressão axial e no índice de vazios do concreto de cimento Portland.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

Foi utilizado o cimento Portland pozolânico CP IV-32RS como material aglomerante, uma vez que este cimento confere uma menor permeabilidade para o concreto e diminui a reatividade da reação álcali-sílica. O agregado miúdo utilizado foi a areia lavada de rio e o agregado graúdo foi a brita 1.

Os resíduos vítreos utilizados nesta pesquisa foram cedidos por uma indústria de vidros temperados, sendo provenientes do processo de polimento e desbaste de chapas de vidro plano antes de passarem pelo processo de têmpera.

Inicialmente, os resíduos vítreos foram destorroados, moídos e secos em estufa a 110°C. Posteriormente, os resíduos vítreos foram caracterizados quanto a sua distribuição granulométrica.

O traço utilizado para produção do concreto foi de 1:1,57:1,935:a/c (cimento:areia:brita:relação água/cimento). Ressalta-se, que não foi utilizado nenhum tipo de aditivo durante a homogeneização da mistura. As porcentagens de resíduos vítreos utilizadas na produção do concreto em substituição à areia foram de 5%, 10% e 20%, e as relações água/cimento (a/c) de 0,50, 0,55 e 0,58.

A moldagem e cura dos corpos de prova (10 cm x 20 cm) foram feitas conforme recomendações da NBR 5738(5). A cura inicial dos corpos de prova, primeiras 24 h, ocorreu dentro dos moldes à temperatura ambiente. Após as primeiras 24 h, os corpos de prova foram desmoldados e imersos em água à temperatura de 20 °C durante 7, 14 e 28 dias.

O índice de vazios, ou porosidade aparente, do concreto foi determinado com base nas recomendações da norma NBR 9778(6) após 28 dias de cura. Após a moldagem e cura dos corpos de prova, o ensaio de compressão foi realizado em uma máquina universal de ensaios, marca EMIC, com capacidade máxima de carga de 300 kN, conforme recomendações da norma NBR 5739(7).

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

3.1 Distribuição Granulométrica dos Resíduos Vítreos


A Fig. 1 apresenta o gráfico comparativo da distribuição granulométrica da areia e dos resíduos vítreos. A porcentagem de material pulverulento do resíduo vítreo foi de 6,74%. Este valor é maior do que o dobro do valor obtido para o agregado miúdo – 3,15%. Entretanto, devido ao vidro possuir módulo de finura maior que o do agregado miúdo, ele apresenta partículas maiores, o que pode ser corroborado pela predominância do tamanho de partículas de vidro entre 4,75 mm e 300 µm.


Figura 1. Comparação das curvas de distribuição granulométrica dos resíduos vítreos e do agregado miúdo em função da porcentagem de massa passante.
3.2 Índice de Vazios
A partir da Fig. 2, pode-se observar a tendência das médias do índice de vazios em função da porcentagem de vidro para as três relações a/c. Para a relação a/c 0,50, observou-se o aumento do índice de vazios do concreto de 5% a 20% de vidro e a redução do índice de vazios de 0% a 5% de vidro.

A redução do índice de vazios de 0% a 5% de vidro para a relação a/c 0,50 está, possivelmente, associada à melhor distribuição granulométrica resultante – melhor empacotamento – obtida com a substituição de 5% e à atividade pozolânica do resíduo vítreo. O aumento do índice de vazios de 5% a 20% de vidro para a relação a/c 0,50, ocorreu principalmente devido à baixa fluidez do concreto.

Pode-se observar na Fig. 2 a tendência das médias do índice de vazios diminuírem em função do aumento da porcentagem de vidro para as relações a/c 0,55 e 0,58. Este comportamento está, possivelmente, relacionado ao maior empacotamento resultante da mistura do agregado miúdo natural e do resíduo vítreo e à atividade pozolânica do resíduo vítreo. Os resíduos vítreos podem funcionar como material pozolânico, reagindo com a portlandita e, posteriormente, há a formação de C-S-H, reduzindo os espaços vazios do concreto(4).

Para as relações a/c 0,55 e 0,58, não houve aumento do índice de vazios de 5% a 20% de substituição, uma vez que à quantidade de água adicionada foi suficiente para que o concreto adquirisse uma melhor fluidez, proporcionando, durante a sua mistura, a redução da formação de poros.




Figura 2. Tendência das médias do índice de vazios do concreto em função da porcentagem de vidro para as três relações a/c.
3.3 Resistência à Compressão
O aumento da porcentagem de vidro substituída levou ao aumento da resistência à compressão – Fig. 3, independentemente do tempo de cura, para as relações a/c 0,55 e 0,58, devido à redução do índice de vazios – Fig. 2. Entretanto, o aumento da porcentagem de vidro proporcionou uma redução da resistência à compressão do concreto para a relação a/c 0,50, com exceção do aumento da resistência à compressão entre 0% e 5% de vidro, devido à redução do índice de vazios.

Outros comportamentos mais simples também podem ser verificados nos gráficos da Fig. 3 (a-c), como o aumento da resistência em função do aumento do tempo de cura e da redução da relação a/c. A Fig. 4 (a-c) evidencia a correlação para 28 dias de cura existente entre a tendência das médias da resistência à compressão e do índice de vazios do concreto para as relações a/c 0,50, 0,55 e 0,58.




((a)

((b)



((c)


Figura 3. Tendência das médias da resistência à compressão do concreto em função da porcentagem de vidro para as três relações a/c e 7,14 e 28 dias de cura.

A partir dos resultados obtidos e levando-se em consideração a classificação do concreto quanto a sua resistência à compressão conforme Mehta e Monteiro(8), pôde-se observar que o concreto possui resistência à compressão axial moderada e suficiente para aplicação estrutural na construção civil para a relação a/c 0,5, independentemente da porcentagem de resíduo vítreo utilizada, e para a relação a/c 0,55 com 20% de vidro.






Figura 4. Correlação entre as tendências das médias da resistência à compressão e do índice de vazios do concreto para 28 dias de cura.

4. CONCLUSÃO

A resistência à compressão do concreto para as relações a/c 0,55 e 0,58 aumentou em função do aumento da porcentagem de vidro. Entretanto, para a relação a/c 0,50 houve um aumento da resistência entre as porcentagens de 0% a 5% de vidro, apresentando um grande potencial de substituição da areia pelo resíduo vítreo, e posteriormente uma redução até a porcentagem de 20% de vidro.

Os resultados dos índices de vazios corroboraram com os resultados do ensaio de resistência à compressão. Entretanto, a correlação da resistência à compressão e o índice de vazios para 28 dias de cura apresentou baixo coeficiente de determinação para a relação a/c 0,50.

A partir dos resultados da resistência à compressão do concreto, pôde-se observar que este possui aplicação estrutural para a relação a/c 0,5, independentemente da percentagem de resíduo vítreo utilizada, e para a relação a/c 0,55 com 20% de vidro. Ademais, a resistência à compressão do concreto para 7, 14 e 28 dias de cura foi mais influenciada pela relação a/c do que pela porcentagem de vidro em substituição da areia.



5. REFERÊNCIAS

1. CEMPRE. Vidros: o mercado para reciclagem. Disponível em: . Acesso em: abril/2012.


2. LÓPEZ, D.A.R.; AZEVEDO, C.A.P. de; BARBOSA Neto, E. Avaliação das propriedades físicas e mecânicas de concretos produzidos com vidro cominuído como agregado fino. Cerâmica, v. 51, p. 318-324, 2005.
3. AZEVEDO, C.A. Avaliação da utilização de vidro cominuído como material agregado ao concreto. 2002. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia: Energia, Ambiente e Materiais) - Universidade Luterana do Brasil, 2002.
4. MIRANDA JR, E.J.P. Propriedades físico-mecânicas do concreto de cimento Portland contendo resíduo vítreo como agregado miúdo. 2012. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão, 2012.
5. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos ou prismáticos de concreto. Rio de Janeiro: 2003.
6. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos - determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro: 2009.
7. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto - ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: 2007.

8. MEHTA, P.K.; MONTEIRO, P.J.M. Concreto: microestrutura, propriedades e materiais. 3. ed. São Paulo: IBRACON, 2008.




PORTLAND CEMENT CONCRETE CONTAINING WASTE GLASS AS FINE AGGREGATE: COMPRESSIVE STRENGTH AND VOID CONTENT
ABSTRACT
In this work, was studied the influence of the natural aggregate replacement by waste glass on the axial compressive strength and void content of Portland cement concrete. The waste glass was obtained from the process of thinning and polishing of flat glass plates in an industry of tempered glass. The coarse and ground aggregates used was crushed stone and sand, respectively. For production of the concrete, were used percentages of waste glass of 5%, 10% and 20% in substitution to the sand. Besides, were used relations water/cement (w/c) 0,50, 0,55 and 0,58. The cure of the test bodies was carried through in 7, 14 and 28 days. From the results of compressive strength and void content of the concrete, it could be observed that the concrete has structural application for the relation a/c 0,5, independently of waste glass percentage used, and for the relation w/c 0,55 with 20% of waste glass.


Key-Words: Portland cement concrete, waste glass, axial compressive strength, void content.

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