Viabilidade da utilizaçÃo do material compósito na construçÃo civil



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VIABILIDADE DA UTILIZAÇÃO DO MATERIAL COMPÓSITO NA CONSTRUÇÃO CIVIL

L.G.M. Souza, lguilherme@dem.ufrn.br; S.M. Rodrigues; C.R.R. Silva; F.A.S. Lima; Costa, J.B.S; J. W. Gomes; N. R. G. Santos.

Universidade Federal do Rio Grande do Norte- Natal/RN


RESUMO
Apresenta-se um bloco fabricado em compósito à base de cimento, gesso, isopor triturado e água, tendo seu interior preenchido com doze garrafas pet de 500 ml, destinados à construção de um quiosque. Foi confeccionada uma forma em madeira que permitiu a fabricação de cinco blocos por vez com as dimensões: L = 800 mm, H = 260 mm e B = 100 mm. O compósito também pode ser formulado para várias proporções de mistura e pode ser utilizado para a construção de casas populares, quiosques, divisórias e móveis fixos planejados. Foram realizados testes de resistência à compressão para várias formulações do compósito que atendeu à norma específica para blocos utilizados na construção civil. Foi também avaliada a condutividade térmica do compósito para posterior estudo de conforto térmico. Foi também construído um quiosque modulado que contempla economia, estética e respeito ao meio ambiente.
Palavras-chaves: compósito, Pet, conforto térmico, reutilização de materiais.
1. INTRODUÇÃO
Este trabalho apresenta um modelo de quiosque feito com blocos pré-fabricados de material compósito à base de cimento, gesso, EPS (isopor), e água, tendo em seu interior doze garrafas PET de 500 ml por bloco. O embasamento do quiosque prevê a reutilização de materiais poluentes ao meio ambiente como o pet, tratado como lixo tóxico gerado pela população local e o conforto térmico gerado por esta edificação.

O compósito utilizado na fabricação dos blocos foi estudado para diferentes formulações entre seus componentes e depois foram fabricados diferentes tipos de blocos que podem até vir a ser utilizados em outros processos construtivos, como por exemplo, na construção de residências para famílias de baixa renda.

O compósito apresenta boa homogeneidade, os blocos produzidos apresentam fáceis processos de fabricação e montagem e baixa condutividade térmica, podendo ser usado para diferentes técnicas de construção. No presente trabalho utilizou-se a técnica de edificação por blocos.

Pode-se citar como sendo mais uma vantagem do compósito produzido, seu rápido processo de cura, permitindo uma considerável agilidade no processo construtivo.

Para a produção deste compósito utilizado na fabricação dos blocos para construção do quiosque, foram estudadas preliminarmente várias composições para os materiais que formam o compósito, escolhendo-se a formulação mais adequada em função das análises térmicas, econômicas e mecânicas.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
2.1. Composição dos blocos
O compósito utilizado nos blocos apresentou as seguintes proporções em volume: 1,0 parte de gesso + 1,5 Parte de isopor triturado + 1,0 parte de cimento + 0,4 parte do volume total de água, além de um recheio com garrafas PET de água mineral. As dimensões do bloco são: C = 80 cm; L = 26 cm e E = 10 cm, com área de 0,21 m² e volume de 0,021 m³.
2.2. Confecção dos blocos
Para se fabricar o bloco escolhido com recheio de garrafas PETs de 500 ml, seguiu-se os procedimentos abaixo.

Montagem do molde e aplicação do desmoldante; Mistura e homogeneização a seco dos componentes; Homogeneização da mistura com água; Enchimento do molde com o compósito; Colocação das garrafas PETs; remoção dos componentes do molde; cura. Fig. 1. Mostra algumas etapas da fabricação do bloco proposto.





Figura 1. Etapas de fabricação do bloco estudado.
2.3. Construção do espaço ciência e tecnologia
O Espaço Ciência foi construído entre uma sala de aula e uma biblioteca na Escola Estadual Raimundo Soares localizado na Rua Patos, S/N - Cidade da Esperança, Natal - RN, 59070-170 aproveitando as duas paredes laterais desse espaço. Foram utilizados cerca de 75 blocos na referida construção.

As Fig. 2 mostra algumas vistas das paredes do espaço construído.




Figura 2. Vistas das paredes do espaço construído.
O Espaço Ciência possui uma área de 27,0 m² (6,28 m x 4,30). Altura das paredes de 2,44 m e espessura de 10 a 13 cm.
2.4 Construção do quiosque
O quiosque teve área de 6 m² e altura das paredes de 2,70 m. Os blocos ecológicos foram confeccionados no Laboratório de Máquinas Hidráulicas e Energia Solar da UFRN e transportados para o local escolhido. A construção do quiosque foi feita por um pedreiro e teve duração de cinco dias. A Fig. 3 mostra o quiosque edificado.


Figura 3. Quiosque edificado.
Para a caracterização do compósito foram realizados ensaios para várias formulações visando a determinação da condutividade térmica, massa específica, resistência mecânica e percentual de absorção de água e resistência térmica.
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

3.1. Determinação da condutividade térmica
A Tab. 1 apresenta os valores médios dos ensaios de condutividade térmica para todas as proporções de misturas estudadas anteriormente.
Tabela 1. Condutividade térmica média para as formulações estudadas.

AMOSTRAS

K (W/m.°C)

CGI

0,20

CGP

0,37

CGIP

0,26

O compósito utilizado nesse estudo apresentou baixa condutividade térmica, porém superior a outras composições já testadas. A introdução no compósito da raspa de pneu trouxe um aumento de 30% em relação a composição com o isopor triturado, ambas com gesso e cimento como elementos bases.

A condutividade da composição estudada esteve mais próxima da relativa ao gesso (0,4 W/m.°C) do que a relativa ao isopor ( 0,036 W/m.°C) e raspa de pneu (0,04 W/m.°C).
3.2. Massa específica do compósito
A tab.2 apresenta a massa de cada formulação do compósito e suas respectivas massas específicas.
Tabela 2. Massas específicas de todas as formulações testadas.


ELEMENTO




MASSA (Kg)

MASSA ESPECÍFICA (Kg/m³)

CGI




172,9

882,1

CGPB




249,3

1271,9

CGIP




179,2

914,2

Observou-se que o compósito apresentou massa específica 39% inferior a massa especificada na composição de maior massa específica, CGPB, e foi superior apenas ao compósito com isopor triturado, CGI, em 3,5%.

O compósito é bem mais leve que alvenaria de tijolos comuns, de massa específica 1.600 kg/m3, o que representa um fator bastante positivo durante o processo de assentamento dos blocos.
3.3. Ensaio de resistência a compressão
A Tab. 3 apresenta os valores de resistência à compressão, obtidos para todas as configurações testadas, após 07, 14 e 28 dias de cura.
Tabela 3. Resistência à compressão para as formulações estudadas.


RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO (MPa)

FORMULAÇÃO 




07 DIAS

14 DIAS

28 DIAS

C.G.P.




3,10

4,18

4,31

C.G.I.P.




1,0

1,24

1,62

C.G.I.P.A.




2,70

2,80

2,90

A resistência mecânica a compressão esteve 8,0% acima da apontada pela norma, porém percebe-se que a mistura isopor-pneu, não produz uma resistência mecânica elevada.

Os outros compósitos mostrados e já estudados apresentaram melhores níveis nesse parâmetro. Porém, apesar da menor resistência mecânica, o bloco fabricado está acima do limite mínimo da norma para bloco de vedação.
3.4. Ensaio de resistência térmica
A Tab 4 apresenta os valores dos três dias de ensaios para diagnostico do conforto térmico.
Tabela 4. Média dos três dias de ensaios para o conforto térmico.


Dias




Tpext.

Tpint.

T

Taint.

ST

Radiação (W/m²)

(°C)

(°C)

(°C)

(°C)

(°C)

1° dia




37,0

32,4

4,6

31,4

35,5

727,9

2° dia




37,1

32,9

4,2

31,9

36,0

729,3

3° dia




38,4

33,2

5,3

31,9

36,0

748,5

A máxima diferença de temperatura alcançada entre as paredes externa e interna aconteceu para o terceiro dia de ensaio, correspondente, a 11,7 °C as 13:30 horas. A diferença média de temperatura entre os ambientes externo e interno da Espaço Ciência construído foi significativa, alcançando valor médio de 4°C.

Em relação a outros blocos de mesma geometria fabricados os resultados alcançados foiram superiores, principalmente para o período entre 14 e 15 horas, com diferenças de temperatura em torno de 10°C. Tais resultados são relevantes para a obtenção de um bom conforto térmico no interior de residências fabricadas com a utilização do compósito estudado.

As condições solarimétricas dos dias ensaiados foram muito boas, registrando-se picos de radiação solar global em torno de 1000 W/m², e média acima de 730 W/m² e umidade relativa média em torno de 60%, máxima de 65% e mínima de 50%.


3.5. Absorção de água
O gráfico da Fig. 3 mostra o comportamento dos parâmetros durante o processo de ensaio para determinação do percentual de absorção de água do compósito.



Figura 3. Comportamento dos parâmetros do ensaio de absorção de água.
Todas as formulações podem ser utilizadas como elementos construtivos com relação a absorção de água. A formulação mais eficiente apresenta areia, CGIA e, com percentual menor que 40,0%.

Os compósitos com percentual de isopor sem areia ou barro apresentam elevada absorção de água, em torno de 60%, porém essa significativa absorção não compromete seu uso para a fabricação de blocos, que serão posteriormente isolados com uma pintura, que proporciona uma diminuição significativa desse problema.


5. CONCLUSÕES
1. O compósito estudado é viável para ser usado como material de construção, uma vez que foi satisfatória à resistência térmica dos blocos, apresenta resistência mecânica à compressão compatível com blocos de vedação, segundo a NBR 6461, e apresenta um tempo de cura menor em comparação aos materiais tradicionais;

2. O processo de fabricação do bloco proposto é simples podendo ser repassado para as comunidades que possam fabricar tais unidades em regime de mutirão;

3. A grande dimensão do bloco possibilitou uma construção mais rápida do espaço ciência e do quiosque, pela sua maior área em relação aos tijolos de cerâmica vermelha;

4. A técnica de construção pela utilização de blocos mostrou-se eficaz para o processo construtivo, podendo produzir uma edificação mais rápida, pelo fato do compósito curar rapidamente;

5. Uma grande vantagem da utilização do compósito é que após a edificação das paredes não é necessário acabamento por reboco, necessitando apenas pintura, o que minimiza o custo de mão de obra;

6. O custo de fabricação da residência pode ser reduzido, em relação aos materiais convencionalmente usados, uma vez que reduz significativamente o custo de mão de obra.

7. As construções edificadas apresentaram boa estética e significativo conforto térmico, o que pode ser promissor para a construção de uma residência de médio porte, que será objeto de duas Teses de Doutorado em andamento.
6. REFERÊNCIAS

1. _____. NBR 15270-1/2005. Blocos cerâmicos para alvenaria de vedação.


2. _____. NBR 15220-3/2005. Desempenho térmico de edificações (Parte 3: Zoneamento Bioclimático Brasileiro e Diretrizes Construtivas para Habitações Unifamiliares de Interesse Social.
3. _____. NBR 6.461, 1983. Bloco cerâmico para alvenaria – Verificação da resistência à compressão: Método de ensaio.
4. LEITE, J. M. C. C.. Compósito para a fabricação de blocos para construção de casas: Estudo Térmico e de materiais, 2011. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica). UFRN, Natal.
5. MACHADO, M.. Materiais compósitos. Porto: Ed. da Faculdade de, 2003.
6. MOTA, M. K. F., Viabilidade de utilização de material compósito na fabricação de equipamentos solares e analisa de desempenho dos protótipos estudados, 2012. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal.
7. MENEZES, M. S., Avaliação do desempenho térmico de habitações sociais de Passo Fundo, 2006. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade de Passo Fundo). RS.
8. SILVA, A. R.. Estudo térmico e de materiais de um bloco para construção de casas populares, confeccionado a partir de um compósito a base de gesso, EPS e raspa de pneu, 2010. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica). UFRN, Natal.


ABSTRACT

Presents a block made of composite material based on cement, gypsum, crushed styrofoam and water, taking its interior filled with 12 pet bottles of 500 ml, for the construction of a kiosk. Was made a wooden form that allowed the manufacture of five blocks at a time with the dimensions: L 260 mm 800 mm, H and B 100 mm composite can also be formulated for various mixing ratios and can be used for the construction of low-income housing, kiosks, mobile and fixed partitions. Tests were performed to compressive strength of various formulations of the composite that attended the specific standard blocks used in construction. It was also evaluated the thermal conductivity of composite for later study of thermal comfort. It was also built a modulated kiosk that includes economics, aesthetics and respect for the environment.


Keywords: composites, Pet, thermal comfort, reuse of materials.



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