FABRICAÇÃO DE BLOCOS DE CONCRETO COM RESÍDUOS DE BORRACHA DE PNEUS.
MANUFACTURE OF CONCRETE BLOCKS WITH TIRE RUBBER RESIDUES.
César Fabiano FIORITI 1, Jorge Luís AKASAKI 2
1
Mestre em Engenharia de Estruturas, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista – UNESP, Ilha Solteira - S.P, e-mail: cffioriti@hotmail.com
2
Professor Doutor, Depto de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista – UNESP – Campus de Ilha Solteira
Alameda Bahia, 550 – Centro – 15385-000 – Ilha Solteira – SP – Fone: (18) 3743-1213 e-mail: akasaki@dec.feis.unesp.br
RESUMO Este trabalho desenvolve um estudo para a produção de blocos de concreto sem função estrutural com adição de resíduos de borracha na composição do concreto, sendo os resíduos provenientes da indústria de recauchutagem de pneus. O objetivo é analisar os blocos quanto à característica mecânica de resistência à compressão simples e capacidade de absorção de água, para fins de estudos preliminares onde a intenção futura será obter um material alternativo para a construção civil, contribuindo dessa maneira para a conservação das fontes naturais de materiais convencionalmente utilizados e a proteção ambiental.
Os resíduos de pneus podem ser definidos como resíduos sólidos particularmente intratáveis, já que sua decomposição é lenta e pode durar até 240 anos. Embora existam oportunidades para reciclagem dos resíduos de pneus, o mercado está longe de consegui-lo visto à enorme quantidade de resíduos que é acumulada, e a recauchutagem que no Brasil segundo estimativas atinge 70% da frota de transporte de carga de passageiros, é outra fonte que contribui para o acúmulo desse tipo de material altamente poluidor. Assim sendo, como será mostrado ao longo do artigo, os resíduos da recauchutagem podem vir a se tornar uma alternativa na composição de materiais e componentes da construção civil. PALAVRAS CHAVE: Resíduos de Borracha de Pneus; Blocos de Concreto; Material Alternativo; Proteção Ambiental.
ABSTRACT This work develops a study for the production of non-structural blocks of concrete with addition of rubber residues proceeding from the industry of tires’ retreading. The objective is to analyze the simple compressive strength and water absorption capacity of the blocks, for preliminary studies and the future intention is to get an alternative material for the civil construction, contributing for the conservation of natural materials sources that are conventionally used and the environmental protection. Tire residues can be defined as a solid waste that have difficult treatment, since its decomposition is slow and can last up to 240 years. Although there are chances for recycling the tire residues, the market is far from this objective because of the enormous amount of residues that is accumulated, and the retreading that in Brazil reaches approximately 70% of load and passengers transport’s fleet, is another source that contributes for the accumulation of this type of highly polluting material. Thus, as it will
be shown along the paper, the residues of tire’s retreading can become an alternative in the composition of materials and components of civil construction. KEY WORDS: Tire Rubber Residues; Bolcks of Concrete; Alternative Material; Environmental Protection.
1. INTRODUÇÃO A alvenaria pode basear-se em blocos fabricados industrialmente, sendo estes submetidos a um rigoroso controle de qualidade por meio de ensaios normalizados. Os blocos de concreto são elementos prismáticos para alvenaria sem função estrutural e com função estrutural, conforme mostra a figura 1, sendo constituídos basicamente de cimento, agregado miúdo e água, conformada através de vibração e prensagem.
Figura 1 – Bloco sem função estrutural e bloco estrutural. Os precursores dos blocos de concreto que conhecemos hoje talvez sejam os que J. Bresser produziu na Virgínia – USA, em 1904. A tentativa de se mecanizar um processo de moldagem de vários blocos numa mesma fôrma, mesmo que manualmente, ganhava corpo. O início do século XX abria a corrida para a fabricação de máquinas cada vez melhores. O desafio era – e ainda é – combinar as duas energias responsáveis pela excelência dos blocos pré-moldados de hoje. As energias de vibração e compactação da mistura
precisam atuar devidamente ajustadas e harmonizadas. Só assim se conseguem resistência, homogeneidade, aparência e economia com os blocos de concreto. As máquinas produtoras de blocos de concreto são chamadas de vibro-prensas. Isto devido ao tipo de mecanismo que é empregado para se fazer com que o material de dosagem penetre e preencha as fôrmas acopladas nas vibro-prensas. Vale ainda ressaltar que, quando temos as vibro-prensas operando com a alimentação das fôrmas controlada, elas podem ter suas propriedades físicas otimizadas, devido à estreita relação que este parâmetro possui com o grau de compactação a que os blocos são submetidos. De acordo com Holanda (2000), o mecanismo de vibração das vibro-prensas é um dos principais responsáveis pela qualidade dos componentes que são moldados. Esta vibração governa as operações de moldagem e colabora diretamente para a prensagem dos blocos. De modo geral, a melhor vibração é aquela que permite obter, num tempo mínimo, blocos de qualidade homogênea em todos os pontos da fôrma, provocando assim uma ótima compactação. Os seguintes parâmetros caracterizam a vibração: direção, fôrma, freqüência, amplitude, velocidade, aceleração e duração. Com relação ao paradigma ecológico atual, hoje em dia a natureza é vista como tendo grande valor e estabelecem-se limites para a poluição gerada no processo de produção. A preservação ambiental é vista, principalmente, como a proteção do meio ambiente (flora e fauna) natural. O desenvolvimento ainda é visto em grande medida como algo contraditório à preservação ambiental (Liddle, 1994). A indústria da construção civil, segundo estimativas, é responsável por 15 a 50% do consumo dos recursos naturais extraídos do planeta. Contudo, a utilização de resíduos como matéria prima na construção civil pode vir a reduzir a quantidade de recursos naturais retirados do meio ambiente. Isto porque os resíduos não reciclados são depositados em aterros sanitários e estes ocupam espaços cada vez mais valorizados,
especialmente aqueles próximos aos grandes centros urbanos. Aterros sanitários concentram resíduos, muitos deles nocivos, e significam risco de acidentes ambientais, mesmo que tomadas todas as medidas de técnicas de segurança. As recentes técnicas do concreto adicionado de resíduos se deram no início de 1960, quando uma grande variedade de resíduos e de materiais foi introduzida no mercado, o que acontece até nossos dias, à medida que são realizadas novas aplicações. Conforme Tezuka (1999), os pioneiros em estudos sistemáticos dirigidos para as possíveis aplicações e utilização comercial do concreto acrescentado de resíduos foram os Estados Unidos, a partir de 1971, seguidos pelo Reino Unido e Japão. Os resíduos poderão se tornar um grande auxiliador na produção de materiais alternativos de menor custo, substituindo em grande parte os agregados naturais empregados em concretos, argamassas, blocos, bases para pavimentação, etc. Em geral os resíduos podem, em uma primeira avaliação, serem classificados como: ● Perigosos, em diferentes graus; ● Não perigosos. A NBR 10004 – Resíduos Sólidos, define como perigoso um resíduo que possua propriedades que o torne perigoso ou capaz de causar um efeito danoso à saúde humana ou ao meio ambiente. Em termos genéricos, a classificação objetiva é feita em função da: toxicidade; flamabilidade; corrosividade; reatividade; patogenidade e radioatividade. Paralelo ao desenvolvimento do concreto contendo resíduos, sabe-se que mundialmente o número de veículos aumenta todos os anos. Esse aumento gera, entre outras coisas, subprodutos da utilização desses veículos como, por exemplo: os resíduos de borracha vulcanizada. Contudo, devido ao processo de recauchutagem, as bandas de rodagem dos pneus tornam-se resíduos. Desta maneira, conclui-se que a recauchutagem de pneus, que no
Brasil atinge 70% da frota de transporte de carga de passageiros, é uma fonte que contribui em grande número para o acúmulo desse tipo de resíduo. A figura 2 mostra as partes que compõem um pneu na qual os resíduos de borracha vulcanizada são obtidos.
Figura 2 – Partes componentes do pneu. (http://www.rodasepneus.com.br).
Frente a isso, com a introdução dos resíduos de borracha na composição do concreto dos blocos destinados a alvenaria, será avaliada o comportamento das fôrmas de aço para uso estrutural e vedação na produção dos mesmos. Será possível assim, comparar a viabilidade do seu uso como material em substituição aos materiais convencionais utilizados na indústria da construção civil.
2. DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO Primeiramente foram realizadas a análise granulométrica e a determinação das massas específicas dos materiais envolvidos no trabalho (areia, pedrisco e os resíduos de borracha). A seguir foi dado um tratamento especial aos resíduos de borracha, passando o material por um processo de seleção e classificação por peneiramento, onde impurezas como fios de nylon e fios de aço foram retirados desse resíduo. Com a separação dos resíduos de
borracha, se definiu a fração utilizável. A fração escolhida foi os resíduos que passaram na peneira número 20 de abertura (0,8 mm) da ABNT, que representam em média 37% do volume total do material. Todo esse processo resultou numa nova fração de material mais uniforme, com predominância de resíduos no tamanho máximo de 3 mm (figura 3).
Figura 3 – Resíduos de borracha depois de passados na peneira número 20.
Foram fabricados blocos de concreto com largura nominal de 15 cm, nas seguintes dimensões: 14 cm de largura x 19 cm de altura x 39 cm de comprimento, de acordo com a NBR – 7173 da ABNT. Cinco diferentes dosagens de concreto acrescidas de resíduos de borracha foram executadas. A fabricação dos blocos de concreto se realizou em uma máquina vibro-prensa semi-automática (figura 4), estes moldados na Fábrica de prémoldados Concretic de Nipoã – Artefatos de Cimento Ltda.
Figura 4 – Moldagem dos blocos na vibro-prensa semi-automática.
Nesse estudo o método de cura empregado foi à cura natural, que se realizou no pátio da Fábrica de pré-moldados. O período de cura dos blocos permaneceu por sete dias, como condição de se obter a resistência mínima estabelecida pela norma NBR – 7173 da ABNT. O ciclo de cura natural consistiu na cura em condições ambiente, com a manutenção da umidade do estoque de blocos constante por meio de aspersão de água. Aos 28 dias de idade foram ensaiados 30 corpos-de-prova, sendo 6 para cada dosagem de concreto. Todo o processo do ensaio para determinação da resistência à compressão foi baseado no método descrito na norma NBR – 7184 (Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria – Determinação da Resistência à Compressão) da ABNT. Lembrando que a norma determina que a regularização das faces dos blocos de concreto, seja feita com um material que ofereça resistência no mínimo igual ao do bloco a ser ensaiado. Entretanto, neste trabalho foi adotado o método de regularização das faces dos blocos, já testado pelo Laboratório de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, e pelo Laboratório Central de Engenharia Civil da Companhia Energética de São Paulo situada em Ilha Solteira, com a apresentação de resultados bastante satisfatórios. Tal método consistiu em substituir o capeamento tradicional que é realizado com enxofre ou gesso, por várias chapas de papelão
superpostas nas duas faces onde foram aplicados os carregamentos. A figura 5 ilustra o bloco na prensa universal para ensaios, onde pode ser observada a presença dos pratos de aço usados como apoio, e também, a utilização das folhas de papelão que serviram como capeamento dos blocos.
Figura 5 – Bloco na prensa universal para ensaios.
Com relação ao ensaio para determinação da absorção de água, este seguiu as prescrições da norma NBR – 12118 da ABNT. Para o ensaio em questão foram utilizados 15 corpos-de-prova, sendo 3 para cada dosagem de concreto.
3. RESULTADOS OBTIDOS Os resultados obtidos nos ensaios realizados com os blocos de concreto serão apresentados conforme descritos anteriormente. A figura 6 apresenta as curvas granulométricas dos materiais usados na fabricação dos blocos, e a tabela 1 fornece os resultados dos ensaios de granulometria seguido da massa específica dos materiais.
As tabelas de número 2 a 6, se referem às dosagens de concreto dos blocos e as médias aritméticas dos resultados obtidos com os blocos nos ensaios de resistência à compressão e absorção de água.
Especificação Superior
100
80
Areia
70 60
Resíduos
50
Pedrisco
40 30 20
Porcentagem Passando
90
Especificação Inferior
10 0 10
8
6
4
2
0
Peneiras
Figura 6 – Curvas granulométricas dos materiais.
Tabela 1 – Ensaios de granulometria e massa específica dos materiais. Material
Diâmetro Máximo (mm)
Módulo de Finura
Resíduos Areia Pedrisco
4,76 2,38 6,3
2,07 2,04 5,29
Massa Específica Absoluta (g/cm3) 1,09 2,62 2,57
Massa Específica Aparente (g/cm3) 0,27 1,48 1,37
Tabela 2 – Dosagem experimental “A” – Resultados dos ensaios. Dosagem dos Materiais em Volume Cimento % Areia % Pedrisco % Resíduos % Água % 10,30 37,88 30,96 15,00 5,86 Resistência à Compressão (MPa) Absorção de Água (%) 1,61 8,59
Tabela 3– Dosagem experimental “B” – Resultados dos ensaios. Cimento % 10,38
Dosagem dos Materiais em Volume Areia % Pedrisco % Resíduos % 44,56
24,20
Resistência à Compressão (MPa) 2,59
Água %
15,00
5,86
Absorção de Água (%) 7,11
Tabela 4 – Dosagem experimental “C” – Resultados dos ensaios. Cimento % 10,22
Dosagem dos Materiais em Volume Areia % Pedrisco % Resíduos % 41,13
22,88
Resistência à Compressão (MPa) 2,17
Água %
20,00
5,77
Absorção de Água (%) 8,60
Tabela 5 – Dosagem experimental “D” – Resultados dos ensaios. Cimento % 10,22
Dosagem dos Materiais em Volume Areia % Pedrisco % Resíduos % 41,13
22,88
Resistência à Compressão (MPa) 2,57
Água %
20,00
5,77
Absorção de Água (%) 7,87
Tabela 6 – Dosagem experimental “E” – Resultados dos ensaios. Cimento % 9,81
Dosagem dos Materiais em Volume Areia % Pedrisco % Resíduos % 42,12
Resistência à Compressão (MPa) 1,33
17,53
25,00
Água % 5,54
Absorção de Água (%) 10,38
Comparando-se os resultados das tabelas 2 e 3 onde se mantém constante a porcentagem (%) de cimento, resíduos e água, observa-se que a variação na quantidade de areia e pedrisco altera substancialmente os resultados de resistência à compressão e absorção de água. Analisando as tabelas 3, 4 e 6 verifica-se que o aumento da quantidade de resíduo de 15% para 25% diminui os resultados de resistência à compressão e aumenta a absorção de água. Esse fato foi ocasionado pela homogeneização dos materiais envolvidos, ou seja, o cimento + agregados + resíduos não obtiveram as quantidades necessárias para que o compósito final apresentasse o menor número de vazios possível, deixando assim de proporcionar uma compactação ótima do concreto dos blocos. Comparando as tabelas 4 e 5 que apresentam a mesma dosagem e resultados diferentes dos ensaios, isto se justifica pelo fato de ter sido usado fôrmas diferentes para a fabricação dos blocos (figura 1). Os blocos da dosagem C e D foram executados respectivamente em fôrmas de blocos sem função estrutural e fôrmas de bloco estrutural.
4. CONCLUSÕES Os resultados obtidos nos ensaios de resistência à compressão para os blocos acrescidos de 15% de resíduos de borracha executados nas fôrmas de bloco sem função estrutural (vedação) e 20% de resíduos para os blocos executados nas fôrmas de bloco estrutural obedeceram a resistência mínima de 2,5 MPa exigida pela NBR – 7184. Neste trabalho os blocos apresentaram bons resultados quanto aos ensaios de absorção de água, em todas as dosagens segundo a NBR – 12118, que é de no máximo 10%. Os resultados obtidos usando-se na vibro-prensa semi-automática a fôrma de aço para uso estrutural, que difere da fôrma de aço para vedação na largura das paredes
longitudinais e transversais, ou seja, na fôrma para vedação a largura das paredes é de 2,0 cm contra 2,5 cm de largura das paredes da fôrma estrutural. Mas, a justificativa quanto à utilização da fôrma de aço para uso estrutural se deve ao fato, de que na região metropolitana de São Paulo, ultimamente só se utiliza esse tipo de fôrma na fabricação tanto dos blocos estruturais como para vedação. Sendo que a diferença de moldagem entre os dois tipos de blocos está basicamente na dosagem dos materiais, isto é, há uma redução na quantidade de cimento utilizado nos compósitos de concreto. Neste trabalho verifica-se que com a mesma quantidade de cimento consegue-se aumentar a quantidade de resíduos de 15% para 20% mantendo-se a resistência à compressão dos blocos. A utilização dos blocos de vedação moldados na fôrma estrutural não ocasionaria qualquer interferência na elevação das paredes de uma construção. Podendo até ser mais eficiente, pois possibilitaria uma economia no consumo de argamassa de assentamento, pois a fôrma estrutural é vazada ao contrário da fôrma de vedação que possui fundo. Tomando por base essas considerações, o uso dos resíduos de pneus na fabricação de blocos de concreto pode ainda apresentar algumas vantagens, tais como: •
Reduzir um resíduo que se encontra na natureza causando problemas de saúde e degradação ambiental;
•
Otimizar a vida útil dos aterros sanitários, já que a degradação dos resíduos de borracha pode durar até 240 anos;
•
Reduzir o consumo das fontes naturais de agregados normalmente empregados em artefatos de cimento;
•
Reduzir a emissão atmosférica de alguns poluentes;
•
Reduzir os riscos à saúde pública;
•
Reduzir a sobrecarga em edificações, pelo fato da borracha possuir uma densidade baixa.
Pelas suas características aqui relatadas, o emprego desse tipo de resíduo pode perfeitamente contribuir para que esse material deixe de ser um problema ambiental e de saúde pública, e passe a ser uma fonte de material alternativo a ser empregado com sucesso na construção civil.
5. AGRADECIMENTOS •
Araçá – Recuperadora de Pneus Ltda
•
Fábrica de pré-moldados Concretic de Nipoã – Artefatos de Cimento Ltda
•
Holcim do Brasil
•
Laboratório Central de Engenharia Civil da CESP de Ilha Solteira
6. REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7173: Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria sem Função Estrutural. Rio de Janeiro, 1982.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7184: Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria – Determinação da Resistência à Compressão. Rio de Janeiro, 1992.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10004: Resíduos Sólidos. Rio de Janeiro, 1987.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12118: Blocos Vazados de Concreto Simples para Alvenaria – Determinação da Absorção de Água, do Teor de Umidade e da Área Líquida. Rio de Janeiro, 1991.
Fioriti, C. F. Avaliação de compósitos de concreto com resíduos de borracha na produção de blocos para alvenaria. Ilha Solteira 2002. 134 p. Dissertação (Mestrado). Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, Universidade Estadual Paulista - UNESP.
Holanda, O. G. J., Blocos de Concreto Para Alvenaria Estrutural. In: Congresso Brasileiro do Concreto, 42, 2000, Fortaleza, CE. Anais... Fortaleza: Instituto Brasileiro do Concreto, 2000. (CD-ROM).
Liddle, B. T. Construction for Sustainability and the Sustainability of the Construction Industry. In: CIB TG 16 Sustainable Construction. Proceedings. Tampa, Florida, p.47-56, 1994.
TEZUKA, Y. Concreto Armado com Fibras. Associação Brasileira de Cimento Portland, 28 p., 1999.