Estudo de Resíduos da Construção Civil para Concreto Estrutural Aplicado em Lajes Pré-Moldadas

De Enildo Tales Ferreira

Diversas cidades brasileiras enfrentam dificuldades para a destinação final dos resíduos da construção civil (RCC). Considerando essa realidade, o autor deste livro apresenta um estudo que aborda a destinação desse resíduo no próprio setor, com base numa análise do potencial de uso de agregados de RCC em concretos estruturais (fck = 25 MPa), aplicados em lajes pré-moldadas. Sugere, ainda, uma alternativa para enfrentar o problema do baixo consumo de agregados reciclados de RCC no mercado local (João Pessoa, PB): a possibilida-de da ampliação do seu uso também em concretos estruturais. O estudo considera a compo-sição das amostras de RCC coletadas aleatoriamente em três momentos diferentes na usina de reciclagem (Usiben), existente na mesma cidade, que é o destino de parte dos RCC gerados nas construções locais. O estudo de dosagem desenvolvido busca qualificar as propriedades dos agregados reciclados utilizados, visando a obter o melhor cenário com maior teor de agregados graúdos de RCC, substituindo os naturais, e o atendimento ao requisito principal (fck = 25 MPa) para o concreto estrutural, avaliado nas lajes pré-molda-das. Os protótipos dessas lajes, executados com concreto contendo 75% de agregados graúdos de RCC, submetidos ao ensaio de resistência à flexão, permitem afirmar que o desempenho atende às expectativas tanto na resistência quanto na deformação para esse elemento pré-moldado. Com base nessa principal conclusão, confirma-se a possibilidade de uso desse concreto reciclado nas lajes pré-moldadas, que são usuais justamente nas pequenas edificações/reformas que, em média, na soma global, contribuem com maiores percentuais no total de RCC gerados nas cidades. Embora seja um estudo com resultados promissores, alicerçados no rigor científico e no adequado controle das variáveis, as características dos equipamentos utilizados no beneficiamento do RCC para gerar os agregados reciclados, assim como a tecnologia construtiva utilizada nas edificações, no contexto geográfico e temporal, são dados considerados como influentes nos resultados alcançados nesse estudo, sendo importante a cautela nas generalizações dos achados. Por fim, ressalta-se a importância de estudos dessa natureza, que contribuem para a melhoria da qualidade do meio ambiente, fornecendo elementos científicos para a redução do consumo de agregados naturais e possivelmente das deposições clandestinas de RCC.

• Idioma: Português
• Editora: Editora Appris
• Data de lançamento: 25 de jul. de 2022
• ISBN: 9786525023403

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Estudo de resíduos da construção civil para concreto estrutural aplicado em lajes pré-moldadas

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Impresso no Brasil

Enildo Tales Ferreira

Estudo de resíduos da construção civil para concreto estrutural aplicado em lajes pré-moldadas

AGRADECIMENTOS

A Deus, que, por meio de sua infinita energia, deu-me força e discernimento para concluir este trabalho;

Aos meus pais, Sebastião e Lúcia, que, mesmo não estando mais presentes, ensinaram-me o caminho da vida.

À minha esposa Walkíria, às queridas filhas, Isabela e Luciana, e aos genros, Flávio e Leandro, pelo incentivo recebido e pela compreensão demonstrada em todos os momentos da minha ausência às atividades familiares devido à dedicação ao trabalho;

À minha primeira netinha, Camila, que, nos momentos de descontração, enchia-me de alegria e renovava as minhas energias;

E às outras que vieram depois, Lis, Lara e Bruna, pela sua vinda à nossa convivência, que me dá mais um motivo para agradecer a Deus;

A todos os familiares, principalmente à Ucélia, Eline, Sílvio e Carlos Alberto, pelo apoio moral;

Aos professores Aluísio Braz de Melo e Viviana Zanta, pela orientação cuidadosa, pelos ensinamentos e pela amizade demonstrada ao longo dos últimos quatro anos;

Aos professores Celso Rodrigues, Heliodório Sampaio, Francisco Costa, Eduardo Viana, Marcos Aurélio, Gilberto Corso e Eloísa Petti, pelas disciplinas ministradas e aos professores coordenadores do curso, Arivaldo Amorim e em especial à professora Elizabetta Romano;

A todos os colegas de turma do doutorado, que caminharam juntos comigo nessa jornada, e aos professores Ubiratan Pimentel, Magno Erasto, Antônio Francisco, Antônio Gualberto, Orlando Villar, José Reinolds, Paulo Germano, Clóvis Dias, Liana Chaves, Eliézer Rolim, Aluízia de Lima, José Estevam, Araci Silva, Alexandre Azedo, Maria da Penha, Hélio Silva e Vital Queiroz;

Aos amigos e também professores, José Marcílio Cruz, Primo Fernandes, Carlos Antônio Taurino, Gilson Athayde, Ricardo Franklin Sobral, Rejane Ferreira e Sandra Nicolau, pela colaboração e a solidariedade em todos os momentos do nosso trabalho;

Aos professores Normando Perazzo, Sandro Torres, Roberto Pimentel e José Gonçalves, pela sua ajuda prestada por meio do Laboratório de Estrutura (Labeme) para o desenvolvimento do nosso trabalho, e também aos professores da UFCG, José Wallace Barbosa e Milton Bezerra das Chagas;

À nossa equipe pessoal de trabalho, aos alunos Bruno e Mercilya, aos engenheiros André Almeida e Elisângela da Silva e, principalmente, ao nosso grande colaborador, que me acompanha desde a época do mestrado, Jackson Jenner;

Aos funcionários do Labeme, principalmente ao Zito, Ricardo, Sebastião e ao engenheiro Cláudio Matias, pela dedicação aos serviços prestados em relação aos ensaios;

A todos os que fazem a Usiben e a Emlur, especialmente ao engenheiro Edmilson Fonseca, pela importante contribuição prestada, disponibilizando os materiais necessários a este estudo;

À Módulo Pré-moldados, fábrica de pré-moldados, por meio do empresário Oldano Montinegro, pelo apoio logístico proporcionado ao nosso trabalho.

A ciência sem religião é aleijada;

a religião sem ciência é cega.

(Albert Einstein)

APRESENTAÇÃO

O cenário observado em algumas cidades do Brasil, principalmente naquelas com índice demográfico em ascensão, mostra um quadro preocupante, devido à deficiência do saneamento urbano, retratado pelos efeitos nocivos, causados sobretudo pela ausência de tratamentos adequados para os resíduos sólidos. Nesse contexto, a região metropolitana da cidade de João Pessoa-PB, assim como outras capitais do Brasil em crescente processo de urbanização e com elevado índice de geração de resíduos de construção civil (RCC), ilustra o grave problema de gestão desses resíduos, o que não tem correspondido às expectativas para reduzir os impactos ambientais decorrentes. Com o propósito de contribuir com a valorização e a ampliação do mercado para esse material, foi desenvolvido um estudo pelo autor, descrito neste livro, com o objetivo de avaliar o potencial de aproveitamento dos agregados reciclados de RCC em concretos estruturais aplicados em lajes pré-moldadas, utilizadas frequentemente nas pequenas obras urbanas.

PREFÁCIO

Caro leitor,

Fui convidado a prefaciar este livro, de autoria do eminente professor Enildo Tales Ferreira e, me sinto obrigado a declarar, logo de início, a imensa satisfação aliada à preocupação que de mim se apoderaram, decorrente da responsabilidade que passo a assumir. Pois, a partir desse instante, em que sou alçado pelo autor à condição de integrante da obra, me é dada a incumbência de executar duas importantes missões: apresentar a obra, ainda que de maneira sucinta, evidenciando objetivos, estrutura e conteúdo e, discorrer, também, sobre a sua trajetória emergente na vida acadêmica e profissional, na área da Engenharia Estrutural em obras civis, e como colega e amigo.

Bem sei que, embora seja muito gratificante e honrosa, essa tarefa não será nada fácil. Porém, vejamos o que conseguiremos!

Em Estudo de resíduos da construção civil para concreto estrutural aplicado em lajes pré-moldadas, o autor apresenta estudos para estimular o emprego de agregados reciclados na obtenção de concretos para fins estruturais. Tal estímulo assume capital importância por se constituir em prova palpável da possibilidade de reaproveitamento de considerável parcela dos resíduos da construção civil, como fator de redução do custo de moradias e outras edificações. Para mais, essa reutilização propiciará a diminuição da retirada de materiais das jazidas, ou seja, menor agressão ao meio ambiente. E contribui para a melhoria do controle de locais para sua deposição, de modo a evitar despejo irregular nos lotes urbanos ainda não ocupados. Pois, como se sabe, tal prática representa um problema crônico nas cidades e concorre para danos incontáveis, como a contaminação do solo, poluição do ar e riscos à saúde pública, prejudicando o meio ambiente e até a economia.

Na prática, isso é, quanto à reutilização do agregado, o objetivo perseguido é alcançado quando ensaios realizados no Laboratório de Estruturas e Materiais (Labeme/CT -UFPB), utilizando lajes pré-moldadas, nas quais aplicou-se concreto com agregado natural e com agregado reciclado, apresentaram, para as grandezas de interesse, resultados compatíveis com os valores obtidos teoricamente a partir de procedimentos recomendados por normas brasileiras pertinentes.

Os estudos desenvolvidos e os ensaios laboratoriais realizados, que se fizeram necessários para a consecução do escopo estabelecido, são distribuídos nos seis capítulos do livro, de maneira didática e sequenciada. Neles, todas as etapas percorridas são suficientemente detalhadas. Desde o recolhimento do Resíduo da Construção Civil (RCC) passando, após algumas transformações, ao agregado reciclado que será caracterizado quanto a sua granulometria, forma e resistência até seu uso como componente de traços que associam a cada dosagem o correspondente valor característico da resistência à compressão aos 28 dias.

Assim concluo minhas observações e comentários acerca do tema, da estrutura, e do conteúdo do trabalho em evidência, lembrando que não sugiro seu esgotamento, mas sim, procedo, cuidadosamente, para não distraí-los com minhas avaliações quando o próprio texto do autor está tão próximo e dele cada um dos leitores interessados pode chegar às suas próprias conclusões.

O professor Enildo, como todos o chamamos — colegas e alunos—, ingressou no curso de Engenharia Civil ao término do chamado Curso Básico da Área I, no qual se obtinha acesso por meio de vestibular. Formou-se em 1977 como Engenheiro Civil e em 1978 passou a integrar o quadro de professores do antigo Departamento de Tecnologia da Construção Civil, renomeado a alguns anos como Departamento de Engenharia Civil e Ambiental do CT da UFPB.

Do início da sua carreira no magistério público federal, até os dias atuais, teve sob sua responsabilidade várias disciplinas da área de estruturas, que lecionou e leciona nos cursos de Engenharia Civil e Arquitetura e Urbanismo. Detentor de notável capacidade de comunicação, expõe os temas das aulas com uma didática assertiva que resulta em importante aprendizado para seus alunos.

Por ser discreto nos seus cometimentos, correto nas suas atitudes e responsável com seus compromissos, encontramos nele um excelente colega e admirável amigo.

João Pessoa, 16 de dezembro de 2021

José Marcílio Filgueiras Cruz

LISTA DE ABREVIATURAS

Sumário

INTRODUÇÃO

RESÍDUO DA CONSTRUÇÃO CIVIL

2.1 DEFINIÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS RESÍDUOS DA CONSTRUÇÃO CIVIL

2.2 GERAÇÃO E COMPOSIÇÃO

AGREGADOS RECICLADOS DE RCC EM APLICAÇÃO ESTRUTURAL

3.1 PRODUÇÃO DO AGREGADO DE RCC

3.1.1 Unidades produtoras de agregados de RCC

3.1.1.1 Tipos de plantas para beneficiamento de RCC

3.1.1.2 Equipamentos utilizados no beneficiamento de RCC

A. Britagem

B. Separação e classificação

C. Concentração e operações auxiliares

3.1.1.3 Processos de beneficiamento de RCC

3.2 PROPRIEDADES DOS AGREGADOS RECICLADOS DE RCC

3.2.1 Composição e granulometria

3.2.2 Forma e textura dos grãos

3.2.3 Teor de argamassa aderida

3.2.4 Massa específica e massa unitária

3.2.5 Porosidade, permeabilidade e absorção de água

3.2.6 Desgaste por abrasão do agregado

3.2.7 Substâncias nocivas no agregado (contaminantes)

3.2.8 Confronto de critérios das normas internacionais e nacionais

3.3 PROPRIEDADES DOS CONCRETOS PRODUZIDOS COM AGREGADOS RECICLADOS DE RCC

3.3.1 Propriedades do concreto reciclado no estado fresco

3.3.2 Propriedades do concreto reciclado - no estado endurecido

3.3.2.1 Resistência à compressão

3.3.2.2 Resistência à tração

3.3.2.3 Módulo de deformação

3.3.2.4 Absorção de água e índice de vazios

3.4 ESTUDO DE LAJES PRÉ-MOLDADAS NERVURADAS

3.4.1 Dimensionamento nos estados limites

A. Deslocamentos limites e combinações de ações

B. Dimensionamento no estado limite último de flexão simples

C. Dimensionamento no estado limite último de cisalhamento

D. Verificação do estado-limite de deformação excessiva

3.5 PRÉ-MOLDADOS EM CONCRETO COM AGREGADOS RECICLADO DE RCC

3.5.1 Painéis leves de vedação

3.5.2 Lajes pré-moldadas

PROGRAMA EXPERIMENTAL

4.1 CARACTERIZAÇÃO DO PROCESSO DE RECICLAGEM DO RCC NA USIBEN-JP

4.1.1 Localização e projeto

4.1.2 Processo produtivo

4.1.3 Instalações e equipamentos

A. ALIMENTADOR VIBRATÓRIO - (AV)

B. TRANSPORTADOR DE CORREIA FIXO - (TC)

C. TRANSPORTADOR DE CORREIA MÓVEL - (TCM)

D. BRITADOR DE IMPACTO - (BI)

E. CALHA METÁLICA

F. IMÃ PERMANENTE - (IP)

G. SISTEMA ANTIPÓ

H. SISTEMA ANTIRRUÍDO

I. PENEIRA VIBRATÓRIA APOIADA - (PVA)

4.1.4 Fluxo de produção e produtos gerados

4.2 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL

4.3 MATERIAIS

4.3.1 Origem e coleta dos agregados

4.3.2 Agregados reciclados

4.3.3 Agregados naturais

4.3.4 Água

4.3.5 Cimento

4.3.6. Aditivo

4.4 MÉTODOS

4.4.1 Ensaios de caracterização dos agregados naturais e reciclados

4.4.1.1 Composição granulométrica

4.4.1.2 Massa específica do agregado miúdo

4.4.1.3 Massa específica aparente e absorção de água do agregado graúdo

4.4.1.4 Massa unitária e índice de vazios

4.4.1.5 Abrasão Los Angeles

4.4.1.6 Índice de forma pelo método do paquímetro

4.4.1.7 Absorção de água do agregado miúdo

4.4.1.8 Teor de material fino que passa pela peneira de 75 µm

4.4.1.9 Composição por análise visual dos agregados reciclados graúdos

4.4.1.10 Determinação de sal, cloreto e sulfato nos agregados reciclados

4.4.1.11 Teor de argila em torrões e materiais friáveis

4.4.1.12 Absorção de água ao longo do tempo pelos agregados graúdos reciclados

4.4.2 Estudo de dosagem dos concretos com agregados naturais e reciclados

4.4.2.1 Método de dosagem

4.4.2.2 Procedimentos para a dosagem dos concretos

4.4.2.3 Moldagem e cura dos corpos-de-prova

4.4.2.4 Determinação da massa específica dos concretos em estado fresco

4.4.2.5 Resistência à compressão axial

4.4.2.6 Critério estatístico de Chauvenet

4.4.2.7 Método utilizado na construção dos diagramas de dosagens: concretos estruturais

4.4.3 Propriedades físico-mecânicas dos concretos estruturais reciclados

4.4.3.1 Resistência à compressão axial

4.4.3.2 Resistência à tração na flexão

4.4.3.3 Módulo estático de elasticidade à compressão

4.4.3.4 Absorção de água, índice de vazios e de massa específica

4.4.3.5 Definição das dosagens de concreto estruturais para a produção das lajes pré-moldada

4.4.4 Experimento com laje pré-moldada com concretos estruturais reciclados

4.4.4.1 Produção de lajes pré-moldadas com concreto reciclado e referência

4.4.4.2 Ensaios para a flexão das lajes

APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

5.1 CARACTERIZAÇÃO DOS AGREGADOS RECICLADOS E NATURAIS

5.1.1 Composição granulométrica

5.1.2 Absorção de água - NBR NM 53 (ABNT, 2009)

5.1.3 Massa específica aparente

5.1.4 Massa unitária e índice de vazios

5.1.5 Teor de material fino passante na peneira 75 µm

5.1.6 Abrasão Los Angeles

5.1.7 Índice de forma pelo método do paquímetro

5.1.8 Composição por análise visual dos agregados reciclados graúdos

5.1.9 Determinação de cloretos e sulfatos solúveis nos agregados reciclados

5.1.10 Teor de argila em torrões e materiais friáveis

5.1.11 Absorção de água pelos agregados graúdos reciclados - Método proposto por Leite (2001)

5.2 CARACTERIZAÇÃO DOS CONCRETOS COM AGREGADO RECICLADO E NATURAL

5.2.1 Parâmetros de dosagem e traços dos concretos

5.2.2 Ensaios nos concretos em estado fresco

5.2.3 Ensaios nos concretos em estado endurecido

5.2.4 Critério estatístico de Chauvenet

5.2.5 Construção dos diagramas de dosagens - definição dos traços dos concretos estruturais

5.2.6 Propriedades mecânicas dos concretos

5.2.6.1 Resistência à compressão axial aos 28 dias

5.2.6.2 Resistência à tração na flexão

5.2.6.3 Módulo estático de elasticidade à compressão

5.2.6.4 Absorção de água, índice de vazios e massa específica seca

5.2.6.5 Escolha da dosagem de concreto reciclado para a produção da laje pré-moldada

5.3 ENSAIOS EM LAJES PRÉ-MOLDADAS COM OS CONCRETOS RECICLADOS E NATURAIS

5.3.1 Cálculo de deformação de lajes avaliadas e resultados experimentais

1. LAJE PRÉ-MOLDADA (PILOTO E L2.2) EM CONCRETO REFERÊNCIA - (CeRef)

2. LAJE PRÉ-MOLDADA (L1) EM CONCRETO RECICLADO - (CeRec75)

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Conclusões

Caracterização dos agregados reciclados na Usiben

Experimentos de concretos reciclados em lajes pré-moldadas

SUGESTÕES PARA FUTURAS PESQUISAS

REFERÊNCIAS

1

INTRODUÇÃO

A Organização Mundial de Saúde (apud GUIMARÃES, CARVALHO, SILVA; 2007) considera o saneamento como atividade relacionada ao controle de todos os fatores do meio físico do homem, que exercem ou podem exercer efeitos nocivos sobre o seu bem-estar físico, mental e social. No Brasil, os tais efeitos nocivos são mais evidentes no contexto da urbanização das cidades mais habitadas, onde se tem uma maior precariedade dos serviços de saneamento urbano, se faz sentir os impactos negativos no meio ambiente e na qualidade de vida da população. A ausência de tratamento adequado aos resíduos sólidos urbanos é, especialmente, uma das causas de degradação ambiental nessas cidades, com várias consequências, entre as quais se destacam:

Assoreamento de rios e córregos;

Degradação das áreas de manancial e de proteção permanente;

Obstrução dos sistemas de drenagem;

Proliferação de agentes transmissores de doenças;

Degradação da paisagem urbana por ocupação de vias e logradouros públicos por resíduos.

A solução dos problemas relacionados aos resíduos sólidos e à limpeza urbana reveste-se de um valor fundamental para a saúde pública, a conservação dos recursos naturais e a geração de energia. Coletar, transportar, tratar e dar o destino ambiental e sanitariamente adequado aos resíduos é, portanto, um trabalho relevante e tem sido considerado como um dos grandes desafios da administração pública em todo o mundo (CASSA et al., 2001).

O setor da construção civil tem um papel singular na responsabilidade por parte dos impactos ambientais nas cidades e no seu entorno. A construção civil é reconhecida como uma das mais importantes atividades para o desenvolvimento econômico e social, que se comporta como grande geradora de impactos ambientais, seja pelo alto consumo de recursos naturais, pela modificação da paisagem ou pela grande geração de

resíduos, sendo a parcela predominante da massa total dos resíduos sólidos urbanos produzidos nas cidades (SINDUSCON, 2005). De acordo com John (2000), estima-se que o consumo desses recursos naturais varia entre 14% e 50% das jazidas minerais exploradas e que os resíduos de construção civil (RCC) representam de 13% a 67%, em massa, dos resíduos sólidos urbanos (cerca de duas a três vezes a massa de resíduos domiciliares), tanto no Brasil quanto no exterior. Portanto, para enfrentar, ao mesmo tempo, o problema do crescente consumo de recursos naturais e a grande geração de resíduos sólidos resultante do processo de construção nas cidades, é fundamental empregar os procedimentos de reciclagem dentro do próprio setor. Nesse sentido, nos últimos 10 anos, o Brasil tem avançado do ponto de vista das políticas públicas e das normas ambientais e técnicas relacionadas à gestão do RCC.

A Resolução n.º 307/2002, do Conselho Nacional de Meio Ambiente — Conama — estabelece diretrizes, critérios e procedimentos para a gestão dos resíduos de construção civil, disciplinando as ações necessárias para minimizar os impactos ambientais. Responsabiliza os geradores de resíduos da construção civil (RCC) e determina como prioridades as ações de não geração de resíduos, a redução, a reutilização, a reciclagem e a destinação final.

A região metropolitana de João Pessoa — com 1.000.000 habitantes (IBGE, 2010) —, na Paraíba, enquadra-se nesse contexto da problemática do saneamento, pois está em crescente processo de urbanização, com elevado índice de geração de resíduos de construção civil. Isso reforça a ideia de que é preciso criar medidas de controle, tanto de gerenciamento quanto de soluções adequadas em caráter permanente. Nesse sentido, a Lei Municipal nº 11.176, criada em 2007, instituiu o Sistema de Gestão Sustentável de Resíduos da Construção Civil e o Plano Integrado de Gerenciamento de Resíduos da Construção Civil, com o objetivo de disciplinar a correta disposição, os fluxos e a destinação adequada dos RCC gerados no município de João Pessoa — com 723.515 habitantes (IBGE, 2010). Estabeleceu também que os RCC designados como de classe A, pela legislação federal específica, fossem prioritariamente reutilizados ou reciclados, salvo se inviáveis essas operações, quando devem ser conduzidos a aterros apropriados. Regulamentou as condições para o uso preferencial do resíduo, na forma de agregado reciclado, em obras públicas de infraestrutura e de edificações. Destaca-se aqui que não há impedimento para o uso de agregados reciclados em outros tipos de obras.

Para complementar esse conjunto de medidas, a Prefeitura Municipal de João Pessoa, em outubro de 2007, inaugurou a Usina de Beneficiamento de Resíduos de Construção Civil — Usiben — com capacidade produtiva de 20 toneladas de agregados por hora e determinou que a Secretaria de Infraestrutura fosse parceira em adquirir o material reciclado nessa unidade para