ISSN 1678-0701
Número 72 (volume 19, série 3)
Setembro-Novembro/2020
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Artigos

No. 72 - 03/09/2020
A UTILIZAÇÃO DE MATERIAL RECICLADO COMO SUBSTITUTO DE AGREGADO MIÚDO NA FABRICAÇÃO DE CONCRETO REDUZINDO O IMPACTO NO MEIO AMBIENTE  
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A UTILIZAÇÃO DE MATERIAL RECICLADO COMO SUBSTITUTO DE AGREGADO MIÚDO NA FABRICAÇÃO DE CONCRETO REDUZINDO O IMPACTO NO MEIO AMBIENTE



Use of recycled material as a substitute for kid aggregate in concrete manufacturing

(1) Bruno Matos de Farias (2); Érika Teles dos Santos; (3) Larissa Barbosa Iulianello; (4)

1. Mestre em Desenvolvimento Local; Professor de Engenharia Civil e Arquitetura e Urbanismo –Universidade Estácio de Sá – UNESA - bmfarias@gmail.com

  1. Acadêmico de Engenharia Civil – UNESA - erikatdossantos@gmail.com

  2. Acadêmica de Engenharia Civil – UNESA- barbosaalarissa@gmail.com

  3. Mestre em Desenvolvimento Local; Professor de Engenharia Civil –Universidade Estácio de Sá – UNESA - sheila.maria@estacio.br



Resumo: Atualmente, pode-se notar o aumento da geração de resíduos, isso acaba se tornando um dos maiores problemas de uma central dosadora de concreto. Esses resíduos são provenientes de sobras que retornam no caminhão betoneira, lavagens dos caminhões e sobras que acabam aderindo aos pátios das centrais. A destinação desses resíduos costuma apresentar gastos elevados até o despejo em aterros legalizados. O objetivo do presente trabalho busca analisar minuciosamente a origem da lama cimentícia, suas composições e sua incorporação no processo de fabricação do concreto substituindo parcialmente o agregado miúdo pela mesma. Dessa forma, pretende-se avaliar suas influências nas propriedades mecânicas e analisar a viabilidade da utilização da lama. Para esse estudo foram coletadas amostras da lama cimentícia em seu estado seco numa Central Dosadora de Concreto. As mesmas foram submetidas a ensaios de caracterização como: granulometria, análise do teor de umidade, análises da determinação da massa unitária e volume de vazios e determinação da massa específica e massa específica aparente. Os resultados identificaram que a lama é considerada um agregado fino, porém faltam estudos para se determinar melhores características. A probabilidade da utilização da lama na fabricação do concreto foi possível, mas não houve resultados satisfatórios para a sua finalidade estrutural.

Palavra-Chave: resíduo, concreto, agregados, lama cimentícia



Abstract: Currently, one can notice the increase of waste generation, this ends up becoming one of the biggest problems of a concrete dosing plant. This waste comes from leftovers that return in the mixer truck, washes the trucks and leftovers that end up adhering to the yards of the plants. The disposal of these wastes usually has high expenses until disposal in legalized landfills. The objective of the present work is to thoroughly analyze the origin of the cement sludge, its compositions and its incorporation in the concrete manufacturing process, partially replacing the fine aggregate with it. Thus, it is intended to evaluate their influence on mechanical properties and analyze the viability of using the mud. For this study samples of the cement sludge were collected in its dry state in a Concrete Dosing Plant. They were subjected to characterization tests such as: granulometry, moisture content analysis, unit mass and void volume analysis and determination of specific mass and apparent specific mass. The results identified that the mud is considered a fine aggregate, but studies are lacking to determine better characteristics. The likelihood of using mud in the manufacture of concrete was possible, but there were no satisfactory results for its structural purpose.

Keywords: residue, concrete, aggregate, cement sludge.

Introdução

Em estudo realizado pela Associação Brasileira de Cimento Portland (2012), a demanda por cimento avançou mais de 80% e o aumento do concreto preparado em centrais foi de 180%. Segundo a pesquisa, estima-se que as concreteiras tenham produzido 51 milhões de m³ no ano passado. O grande responsável pelo aumento da produção de concreto foi o crescimento geral da construção civil, principalmente em obras de infraestrutura e habitação (VIEIRA, 2013). As construtoras vêm escolhendo diversos sistemas construtivos à base de cimento, gerando esse crescimento expressivo. Haja vista este cenário, a demanda de concreto via concreteiras cresceu 136% entre 2006 e 2011. De todo esse volume de resíduo gerado, apenas uma pequena parcela recebe o descarte pelas centrais dosadoras de concreto com destino a aterros licenciados, devido à prática existente em muitas concreteiras de apenas contratar uma empresa para executar a retirada do resíduo de seu terreno, sem exercer um controle de quais são os destinos usados por essas empresas e suas regularidades juntos aos órgãos ambientais responsáveis (VIEIRA, 2013). A ABESC (Associação Brasileira de Serviços de Concretagem) estima que 2% do volume produzido retornam às concreteiras e é descartado como resíduo. Outras associações apresentam números ainda mais elevados. A FIHP (Federación Iberoamericana del Hormigón Premezclado) estima esse número em 3% e a ERMCO (European Ready Mixed Concrete Organization) estima em 1% (Vieira, 2013). O desperdício da produção de concreto abrange não só o resíduo que é gerado na concreteira, como também o desperdício causado na própria obra. O concreto excedente da obra tem duas maneiras peculiares de destinação: aterros e a devolução do material para a concreteira. Todo custo relativo ao transporte do resíduo da obra até a destinação final e disposição em aterro é pago pelo construtor. Se o resíduo é devolvido para a concreteira, essa responsabilidade passa para a mesma. Assim, com o aumento no controle de gastos e do rigor no manejo de resíduos na obra, o volume de concreto que é devolvido às usinas dosadoras tem matéria-prima utilizada no desenvolvimento de estudos de dosagem e controle da produção. Essas sobras devolvidas juntamente com o volume de resíduos gerados das lavagens dos caminhões betoneiras e dos pátios, passam por processos de segregação até se transformarem na lama cimentícia, onde são encaminhadas para os devidos locais de 24 destino. Este resíduo corresponde a cerca de 5% do total de resíduo gerado, segundo o referido levantamento. Por sua vez, os resíduos gerados na fase de entrega são decorrentes de devoluções de sobras e de bate lastro que correspondem respectivamente a 52% e 43% do volume total de descarte efetuado pela concreteira (VIEIRA, 2013). Trazer para o centro das discussões o conceito de reutilizar a lama cimentícia, como forma empregatícia na fabricação de concreto, gerada nas centrais dosadoras a fim de reduzir a utilização da matéria prima e mostrar como ela pode vir a impactar diretamente nos custos de produção de concreto, podem ser passos decisivos para que a lógica de consumo intensivo de recursos naturais seja revista. Discutir as consequências da reutilização e suas relações com o consumo tem reflexos diretos na implantação de ações sustentáveis. Assim, as empresas podem vislumbrar um caminho de competitividade sustentável, sem esgotamento de recursos, enquanto a empresa se beneficia da redução dos custos e níveis de poluição (SEALEY, 2001). A sociedade, empresas e o mercado podem se beneficiar da discussão a respeito do reaproveitamento da lama cimentícia e dos seus impactos sem negar a importância das questões sustentáveis, análises econômicas, sociais e ambientais, pois a negação dessas questões podem levar ao aceleramento do esgotamento dos recursos e o agravamento de situações que podem comprometer a própria sobrevivência. Como a produção científica tem como objetivo de adequar-se da realidade para melhor analisá-la e, posteriormente, produzir transformações, a discussão sobre o reaproveitamento da lama no consumo de recursos, além de aspecto prático muito relevante, envolve-se de importância para o meio acadêmico. Nesse contexto, a maior produção de estudos e conteúdos sobre reutilização de resíduos e sustentabilidade pode ser o início de um processo de transformação que começa na academia e amplia seus reflexos para a realidade social (SEALEY, 2001). Algumas usinas de concretagem nos EUA, têm desenvolvido alternativas para eliminação de resíduos, visto que há uma diminuição de locais apropriados para o lançamento de rejeitos. No Reino Unido, com relação ao aumento das exigências dos órgãos ambientais, identifica-se uma evolução na conscientização com os produtos elaborados com concreto e sua responsabilidade ambiental, o que pode ser comprovada através de novas estratégias, as quais visam até a reutilização da água das lavagens dos caminhões betoneiras. Toda via, existe uma parte significativa de 25 profissionais não qualificados e classificam inadequadamente os resíduos e descarregam o material no meio ambiente (SEALEY, 2001). Dentre os instrumentos voltados para a gestão dos resíduos sólidos da construção civil, destaca-se a Resolução nº307 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Com as normas regulamentadoras e as resoluções do CONAMA sendo exigidas à nível de licenciamento dos empreendimentos, a gestão ambiental de resíduos no canteiro de obras apresenta-se de forma favorável, trazendo para o setor da construção civil inúmeras vantagens, onde destacam-se: redução do desperdício de materiais e serviços, redução no tempo gasto na execução da obra, ambiente de trabalho organizado propiciando ordem e segurança na hora de executar tarefas, aumento na reciclagem dos materiais que antes eram descartados (ZAMARCHI, 2015).

Concreto

Pode-se definir concreto como um material composto, constituído por cimento, agregado miúdo, água, agregado graúdo e ar. Outros componentes como aditivos químicos que tem como finalidade a otimização ou a modificação das suas propriedades básicas, também se incorporam na mistura (BASTOS, 2006). O concreto é o material mais utilizado na construção civil, e de acordo com suas relações, a pasta é o cimento misturado com a água, a argamassa é a pasta misturada com a areia, e o concreto é a argamassa misturada com a pedra ou brita, também chamado concreto simples (concreto sem armação), e seu estado fresco tem consistência plástica e o estado endurecido tem uma elevada resistência à compressão e baixa a à tração. No entanto, a durabilidade é alta, e com o aumento da cura sua resistência mecânica aumenta (HELENE, 2009).



Agregados

Os agregados podem ser estabelecidos como materiais minerais, sólidos, estáticos, que entram na constituição das argamassas e concretos, eles “não” devem conter substâncias de natureza orgânica e em quantidades que possam abalar a hidratação e o endurecimento do cimento” conforme a ABNT NBR 7211:2005.

São muito relevantes, pois cerca de 70 % da sua composição é constituída pelos agregados, e são os materiais de menor custo dos concretos e quanto sua classificação, é adotada através da sua origem, naturais e artificiais. Pode-se encontrar os agregados naturais na natureza, como areias de rios e pedregulhos, figura 1(HELENE, 2005).       

Na classificação de forma que suas dimensões são, os agregados são chamados de miúdo, como as areias, e graúdo, como as pedras ou britas. O agregado miúdo tem partículas, ou seja, diâmetro máximo igual ou inferior a 4,8 mm, e o agregado graúdo tem diâmetro máximo superior a 4,8 mm. As britas são os agregados graúdos mais usados no Brasil, com uso superior a 50 % do consumo total de agregado graúdo nos concretos (BASTOS, 2006). A água é indispensável na dosagem do concreto para proporcionar as reações químicas do cimento, ou seja, processo de hidratação que o concreto sofre, e através dessas reações, as propriedades de resistência e durabilidade do concreto são mantidas. Há também o emprego da lubrificação das outras partículas para proporcionar o manuseio do concreto. A água potável é geralmente indicada para a dosagem dos concretos. Ao preparar o concreto, um ponto de atenção é o cuidado com a qualidade e a quantidade da água utilizada, pois ela é a responsável por ativar a reação química que transforma o cimento em uma pasta aglomerante. Se a quantidade for muito pequena, a reação não ocorrerá por completo e se for superior a ideal, a resistência diminuirá em função dos poros que ocorrerão quando este excesso evaporar (BONFIM, BALDIN, PEREIRA, & PAULA, 2017).



Dosagem do concreto

Dosagem do concreto trata da proporção ideal dos componentes constituintes da mistura, sendo eles: cimento, água, agregados e, em algumas situações, aditivos. De acordo com Rodrigues (2008), o produto dessas proporções deve atender diretamente os seguintes requisitos: a) trabalhabilidade, no estado fresco; b) resistência, no estado endurecido; c) boa relação custo-benefício.

Dentro dessas condições, compreende-se a dificuldade de dosar e produzir concreto e a necessidade da experiência do profissional responsável. Percebe-se também que a qualidade perante estes requisitos depende diretamente dos recursos e equipamentos disponíveis. A demanda de projeto na qual será utilizado respectivo concreto, especificará qual resistência mínima do mesmo. Normalmente, os projetos solicitam apenas a resistência à compressão simples, a qual o concreto bem executado responde muito bem. Entretanto, existem os projetos especiais, que demandam ainda resistência aos esforços de tração e as deformações (RODRIGUES, 2008). Segundo Rodrigues (2008), outro ponto importante, são as condições de cura as quais o concreto executado está exposto. Frequentemente o concreto não é produzido no local, ele é feito em uma usina dosadora e levado até o local de aplicação. Durante o transporte, o processo de cura do concreto é iniciado, portanto cabe a consideração deste fator, já que ele afetará diretamente na trabalhabilidade da mistura na obra. Perante a dificuldade de avaliar todos os parâmetros para dosar um concreto, faz-se necessário produzir alguns traços experimentais antes da dosagem final. Diante desse cenário, é possível fazer algumas correções e facilitar a visualização do traço que harmoniza melhor com as condições mais importantes a serem atendidas por determinação de projeto (RODRIGUES, 2008). Inicialmente, o concreto era produzido com a mistura de somente três materiais: cimento, agregados e água, sendo que o cimento era, quase sempre, o cimento Portland. Com o passar do tempo, com o objetivo de melhorar algumas propriedades do concreto, quanto no estado fresco quanto no estado endurecido, quantidades muito pequenas de produtos químicos foram adicionadas às misturas (BELINE, MAFFEIANGELOTTI, COELHO, & SANTOS, 2015). As principais propriedades mecânicas do concreto endurecido, como resistência, retração, permeabilidade, resistência ao intemperismo e fluência, também são afetadas por outros fatores. A tendência geral é que cimento com menor velocidade de endurecimento tenha uma resistência final um pouco maior. O comportamento de baixa resistência inicial e elevada resistência final comprova a influência da estrutura inicial do concreto endurecido no desenvolvimento da resistência final. Quanto mais lentamente for formada a estrutura, mais denso será o gel e maior a resistência final. O aumento na velocidade de ganho de resistência do cimento de alta resistência inicial é obtido por meio de um teor mais elevado e pela moagem do clínquer resultando em maior finura (HELENE, 2005). Então, quanto maior for a relação água/cimento, mais fina será a granulometria necessária para uma maior trabalhabilidade. Na realidade, para uma relação água/cimento, existe uma relação entre agregado graúdo e agregado miúdo (para determinados materiais) que resulta em maior trabalhabilidade. A trabalhabilidade é determinada pelas proporções volumétricas das partículas de diferentes dimensões, de modo que, quando são utilizados agregados de diferentes massas específicas (HELENE, 2005). Visto isso, existe uma grande variedade de tipos de concreto, cada um atendendo a um tipo de exigência nas construções, dentre eles, o concreto jateado, concreto bombeável, concreto armado, concreto simples, concreto protendido, concreto de alta resistência (CAD), concreto auto adensável, concreto leve, concreto pesado, entre outros. E para a execução dos concretos, existem padrões normativos que precisam ser seguidos rigorosamente segundo a NBR (Norma Brasileira Regulamentadora).



Materiais alternativos

Na sequência, outros materiais de natureza inorgânicas foram introduzidos nas misturas de concreto. A motivação original para o uso desses materiais normalmente era econômica, já que eles costumavam a ser mais baratos do que o cimento Portland, pois existiam na forma de depósitos naturais, exigindo nenhum ou pouco beneficiamento, ou por serem, algumas vezes resíduos de processos industriais. Um impulso adicional para a incorporação desses materiais “suplementares” ao concreto foi dado pelo aumento do custo da energia na década de 1970, e deve ser lembrado que a energia representa a maior proporção na composição de custos da produção do cimento (BRASIL, 2010). Outro incentivo ao uso de alguns materiais incorporadores foi dado pelas preocupações ambientais surgidas, por um lado, pela exploração de jazidas para as matérias primas necessárias à produção do CP e, por um outro, pelas maneiras de disposição de resíduos industriais, como a escória de alto forno, a cinza volante ou a sílica ativa. Além disso, a produção do cimento em si é ecologicamente prejudicial, já que, para a produção de uma tonelada de cimento, aproximadamente a mesma quantidade de dióxido de carbono é liberada na atmosfera (BRASIL, 2010). Seria erroneamente afirmar, baseado no histórico apresentado, que os materiais suplementares somente foram introduzidos no concreto pela sua viabilidade econômica. Esses materiais também conferem várias propriedades desejáveis ao concreto, algumas vezes no estado fresco, mas com maior frequência no estado endurecido. Esse atrativo, combinado com os “incentivos”, resultou em uma situação onde, em muitos países, uma elevada proporção do concreto contém um ou mais desses materiais suplementares (BELINE, MAFFEIANGELOTTI, COELHO, & SANTOS, 2015). A utilização de agregados alternativos na construção civil, que tem como função promover estabilidade dimensional aos elementos do concreto, vem aumentando com o objetivo de melhorar as propriedades deste ou reduzir os recursos financeiros gastos com o material na construção. Assim, a utilização de processos e matérias-primas alternativas na construção civil já é realidade, necessidade em inúmeras construções (BELINE,MAFFEIANGELOTTI, COELHO, & SANTOS, 2015). Em diversos Países estudos utilizaram como agregados alternativos rejeitos de borrachas, vidros e rejeitos da própria construção civil. Com o concreto não é diferente, já que este, é o material mais utilizado na construção civil. Isso se deve a sua versatilidade e propriedade de assumir a forma do molde que o contém. De acordo com esse cenário, os materiais utilizados como: carvão vegetal, poliestireno expandido (EPS), argila expandida e resíduos como lama cimentícia para mistura junto à uma massa de cimento, areia e água, estão ganhando espaço na substituição dos agregados comuns. Com isso, obtém-se um concreto com características de leveza e resistência, porém com as mesmas características e facilidade de moldagem do concreto estrutural (BELINE, MAFFEIANGELOTTI, COELHO, & SANTOS, 2015). A lama cimentícia ou lama residual, é definida como um resíduo proveniente do processo da fabricação do concreto, onde esse resíduo pode ser gerado através de perdas no próprio processo construtivo, durante a fase da entrega e lançamento nas obras e a principal fonte geradora que é formada pela lavagem dos caminhões betoneiras dentro das próprias centrais dosadoras de concreto, conforme a Figura 2 (SILVA, 2016).

A partir deste item, o estudo apontado para a realização deste trabalho, apresenta soluções para serem aplicadas na gestão dos resíduos gerado nas centrais dosadoras de concreto.

Dentro das CDC, os agregados e o cimento são armazenados em silos e dosados juntamente com aditivos e água. Após o processo de dosagem, eles passam por um misturador mecânico e carregados aos caminhões betoneiras que realizarão seu transporte até as obras, nas quais serão destinadas, conforme processo mostrado na Figura 3 (VIEIRA & FIGUEIREDO, 2013).

Segundo Vieira (2013), dentro das centrais dosadoras de concreto, o resíduo é gerado pelas perdas do processo produtivo antes da saída do concreto para a obra, e abrange os seguintes casos: materiais desperdiçados durante o transporte no interior das centrais; concretos com abatimento inadequado que são descartados ainda na central; materiais usados no desenvolvimento de estudos de dosagem e controle da produção do concreto.

Durante a fase de entrega e lançamento do concreto na obra, também são gerados resíduos provenientes de sobras, que são consideradas como todo o volume de material residual que não foi descarregado na obra, e de lavagem do bate-lastro (local onde os caminhões realiza sua lavagem), que é caracterizado como material impregnado no interior dos caminhões betoneira após o descarregamento total do material na obra (SILVA, 2016).

O processo de produção do concreto e o sistema de tratamento se dá conforme a Figura 4:

No esquema apresentado, os agregados e cimento armazenados em silos são dosados juntamente com aditivos e água, que pode ser potável ou de reuso. Após a dosagem eles podem passar por um misturador mecânico, movido a energia elétrica ou a diesel e carregados aos caminhões betoneiras que realização seu transporte até as obras a que são destinados (SILVA, 2016).

Não especificamente voltados apenas ao ambiente de obras, o resíduo de concreto também é gerado ao longo do processo de fabricação do concreto, nas quais os resíduos podem ser gerados através de perdas no próprio processo produtivo ou durante a fase de entrega e lançamento nas obras (VIEIRA & FIGUEIREDO, 2013).

Segundo Vieira (2013), dentro das centrais dosadoras de concreto, o resíduo é gerado pelas perdas do processo produtivo antes da saída do concreto para a obra, e abrange os seguintes casos: materiais desperdiçados durante o transporte no interior das centrais; concretos com abatimento inadequado que são descartados ainda na central; materiais usados no desenvolvimento de estudos de dosagem e controle da produção do concreto. Já os resíduos gerados durante a fase de entrega e lançamento do concreto na obra são decorrentes da devolução de sobras, que são consideradas como todo o volume de material residual que não foi descarregado na obra, e de lavagem do lastro, que é caracterizado como material impregnado no interior dos caminhões betoneira após o descarregamento total do material na obra. A devolução de sobras de concreto usinado pelas obras para as centrais representa a maior parte do resíduo e tem como causa mais frequente a diferença existente entre o volume solicitado pelas obras para a concretagem de uma estrutura e a quantidade que se faz realmente necessária para a execução dessa atividade, representando cerca de 80% das devoluções. Outras causas usualmente encontradas para essas devoluções são a impossibilidade de aplicação do concreto devido a uma ultrapassagem de seu tempo de aplicação e recusa do material na obra devido a abatimento inadequado do mesmo (VIEIRA & FIGUEIREDO, 2013).

Nos casos nos quais há o descarregamento efetivo do concreto na obra qual ele foi destinado, se estima que um caminhão, de capacidade de carregamento de 8m³ de concreto, retorna a central com cerca de 100 litros de lastro aderido às paredes e facas do misturador. A lavagem dos caminhões para a retirada desse lastro se faz necessária como um modo de evitar a sua secagem no interior do mesmo, que pode vir a prejudicar a eficiência do equipamento durante a mistura e homogeneização do concreto. Esse processo de lavagem consiste no preenchimento, ao final do período de operação do caminhão betoneira, de sua betoneira com água, sendo então acionada a rotação de seu tambor de modo a se realizar a retirada do concreto residual de seu interior, sendo então essa água de lavagem encaminhada para um tanque de decantação. O consumo de água nessa operação é se situa entre 500 e 900 litros por lavagem realizada (SOUZA, 2007).

A perda do concreto associada a ultrapassagem de seu tempo de aplicação se dá pelo atendimento da norma brasileira NBR 7212:2012, para execução de concreto em central, que define que o tempo máximo de transporte do mesmo da central até a obra como sendo de 90 minutos, assim como o tempo máximo para aplicação desse concreto sendo de 150 minutos. Esses tempos limites, entretanto, devido à dificuldade cada vez maior imposta pelo trânsito nas grandes cidades, acabam sendo ultrapassados em muito, o que por sua vez leva a rejeição da mistura pela obra (POLESELLO, 2012).

Esses resíduos gerados costumam ser descartados internamente na central em tanques de decantação, no qual ficam armazenados. Dentro do tanque decantador, os finos de concreto quando for o caso sedimentam no fundo do tanque e a água e transportada para outro tanque, sendo reservada e analisada. Dependendo das características da água analisada a mesma pode ser reutilizada juntamente com a água para a dosagem de novos concretos.



Metodologia

A metodologia da pesquisa é qualitativa e descritiva, sendo realizada por meio de um estudo de caso que foi realizado pela análise técnica, buscando caracterizar a lama cimentícia resultante da lavagem dos caminhões betoneiras e pátios. Foi realizado o estudo das propriedades e características físicas da lama cimentícia e a compreensão da sua atuação nas propriedades existentes do concreto A partir desse cenário, foi feito um programa experimental coletando amostras em uma central dosadora de concreto. Após realizado o estudo de avaliação do seu padrão físico, foi incorporado em um traço de concreto e será presente em todo o estudo, os padrões normativos como auxílio na elaboração, armazenamento, controle e análise da amostra. Tendo como proposta a substituição da areia na fabricação de um novo concreto juntamente com os seus benefícios ambientais e econômicos. A pesquisa foi realizada em uma concreteira localizada no Estado do Rio de Janeiro.



Resultados

O caminho percorrido para chegar aos objetivos do presente trabalho, inicia-se por uma análise técnica, que buscará a obtenção dos agregados e da amostra em questão, no caso, a lama cimentícia (resíduo resultante das lavagens dos caminhões betoneiras e pátios das usinas dosadoras), realizará toda sua caracterização, manipulação e o concreto resultante composto pelo mesmo, por fim, será avaliado seu comportamento com o emprego da lama cimentícia como substituto de agregado miúdo. Para tal estudo, será necessária uma análise da composição e características físicas e fundamentais da lama cimentícia seca, e quais suas principais influências nas propriedades do concreto, quando a mesma for adicionada a este, em substituição aos agregados miúdos. O processo consiste em coletar amostras da lama cimentícia em seu estado seco numa Central Dosadora de Concreto, adotada como CDC, no município de Duque de Caxias no Estado do Rio de Janeiro. A amostra, que ficou no tanque de decantação por aproximadamente 1 (um) mês, antes de ser seca na baia de secagem (Figura 5), precisa ser coletada numa quantidade inteiramente homogeneizada, com a ajuda de um instrumento, como por exemplo uma pá de bico, armazenada em saco plástico e transportada até o laboratório de controle tecnológico. A escolha desse resíduo como parte substituta do agregado miúdo (área), deveu-se a elevada geração deste nas centrais dosadoras e a falta de processos de reutilização do mesmo.

Para a produção do concreto serão utilizados como agregado a areia lavada, brita 0, pó de pedra e o cimento utilizado foi Cimento Portland CPll 40 RS. A escolha do cimento foi levada em consideração pela boa trabalhabilidade e boa resistência inicial. O conhecimento de algumas características dos agregados é uma exigência para a dosagem do concreto. Já a massa específica ou a porosidade, a granulometria, a granulometria, a forma e textura determinam as propriedades do concreto. Para se definir o melhor método de utilização da amostra na dosagem do concreto, será necessário realizar ensaios de caracterização físico da lama. Para os ensaios, foram escolhidos a determinação da composição granulométrica afim de se verificar a distribuição granulométrica mais apropriada, massa específica e massa específica aparente e determinação da massa unitária e volumes de vazios, também foi escolhido o ensaio da determinação da umidade e umidade higroscópica com a finalidade de comprovar a secagem do material, ou seja, a propriedade que o material possui em absorver água. Assim como a lama cimentícia, faz-se necessário executar todo processo de caracterização dos agregados de origem comum para a dosagem do concreto. Sendo o concreto mais utilizado em toda a construção civil, o concreto de cimento Portland, terá sua metodologia de dosagem apresentada pelas condições brasileiras pela Associação Brasileira de Cimento Portland (ABCP) e American Concrete Institute (ACI).

Diante de uma gama de métodos dispostos nas bibliografias em todo o mundo, a Associação Brasileira de cimento Portland (ABCP) define seu próprio método. Para esta metodologia, deve-se obrigatoriamente preparar uma mistura experimental com o intuito de verificar se as quantidades desejadas foram atingidas. O método preocupa-se diretamente com a trabalhabilidade do concreto. Obtendo o domínio dessas informações, estipula-se o fator água-cimento, ilustrada pela Figura 6.

Esta relação é definida a partir de parâmetros do projeto, como durabilidade e resistência mecânica.




Após finalizada esta etapa, determina-se uma aproximação para o consumo de água do concreto. Há uma ligação direta com as características dos materiais utilizados. No Brasil, é praticamente impossível dimensionar a quantidade por um método matemático, visto isso, existem tabelas que auxiliam na relação do consumo de água. O consumo de agregados, é dado após as quantidades de água e cimento serem definidos. Porém, vale a observação de que os agregados são compostos por miúdo e graúdo, necessitando de atenção na proporção de cada um. Após as definições necessárias, o traço é representado na seguinte disposição: Cimento: agregado miúdo: agregado graúdo: relação água-cimento, onde se quantifica a porção necessária de cada elemento para uma unidade de cimento. Para a formulação da mistura, foi simulado um traço onde a proposta é um concreto não estrutural, previsto 20 Mpa (Tabela 1).

Tabela 1 - Simulação do traço inicial

Cimento

(kg)

Areia (kg)

Pó de pedra (kg)

Brita 0 (kg)

Água (L)

50

54

18

71

30


Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.

A proposta do experimento consiste em formular 4 traços com proporções gradativas da lama cimentícia em substituição do agregado miúdo, no caso, a areia natural. No primeiro traço (Tr), traço real, será formulado conforme as características da dosagem de origem, sem acrescentar porcentagens da lama. O segundo traço (T1), será formulado um traço com 15% da lama cimentícia em substituição de 15% do agregado miúdo. É observada suas características e faz-se necessário a correção da mistura adicionando mais água e cimento à mistura. Como de conhecimento, a adição de água na mistura, ocasionada um aumento da relação A/C e, com isso, diminui-se a resistência à compressão dos concretos. Para a formulação dos traços, não será considerado o uso de aditivos, poderá ser corrigido com aditivos com a finalidade de obter as características esperadas em estudos futuros. No terceiro traço (T2), terá 50% da areia substituída por 50% da lama cimentícia. Novamente, é observada suas características e faz-se necessário a correção da mistura. Por fim, o quarto traço (T3), será substituído 100% da areia pela lama cimentícia. Por se tratar de um material novo e sem conhecimento de suas características, mantêm-se as proporções do Tr, apenas alterando a proporção de cimento de acordo com a necessidade. As misturas foram reduzidas proporcionalmente, utilizando os consumos de materiais informados na Tabela 2.

Tabela 2 - Consumo de materiais



Mistura



Cimento CP ll E 40 (kg)



Água (L)



Areia (kg)



Brita 0 (kg)



Pó de pedra (kg)

Lama cimentícia

(kg)

Tr

11,5

      9

60

17

5,5   

      0

T1

13

10

51

15

        3

      9

T2

13

10

30

15

        3  

      30

T3

13

10

    0

15

        3

      60


Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.





Foram utilizados os seguintes materiais na composição do concreto:

      1. Lama cimentícia;

      2. Cimento Portland (CP ll E 40);

      3. Areia média (Sol nascente);

      4. Agregado graúdo brita 0 (Magé Mineração LTDA);

      5. Pó de pedra (Magé Mineração LTDA).

Após a definição dos traços, serão adicionados, um traço de cada vez, respeitando suas proporções em uma betoneira (CSM 120 litros), conforme Figura 6.

O controle do concreto no seu estado fresco é de vital importância para garantir suas propriedades no estado endurecido. Sabendo disso, é de suma importância que seja realizado o ensaio de abatimento, cujo nome Slumptest, onde a principal função deste ensaio é medir a consistência e fluidez do material, e o controle da uniformidade da trabalhabilidade do concreto. O componente físico mais importante da trabalhabilidade é a consistência, ou seja, aplicado ao concreto, transfere propriedades fundamentais da mistura fresca.

Na Tabela 4, indica-se correlações entre o ensaio de abatimento e trabalhabilidade.

Fonte: Clube do concreto, 2013.



Será considerada as especificações dos concretos. No entanto, deve-se ter a garantia que o concreto foi dosado adequadamente e verificada a trabalhabilidade durante o seu preparo. O método é aplicável à determinação em laboratório ou em canteiro de obra a concretos que apresentam abatimento igual ou superior a 1 cm.

O molde deve ser confeccionado em chapa metálica de, pelo menos, 16mm de espessura, em forma de tronco de cone reto, com 30cm de altura e ambas as bases abertas, a inferior com 20cm e a superior com 10cm de diâmetro interno, e provido de aletas e alças, conforme Figura 7.

A resistência Característica do Concreto à Compressão (fck) é um dos dados utilizados no cálculo estrutural e sua unidade de medida é o MPa (Mega Pascal). Para este ensaio, foram moldados 4 corpos de prova para cada traço e serão rompidos nas idades, conforme a Tabela 5. Neste ensaio, a amostra do concreto é "capeada" e colocada em uma prensa. Nela, recebe uma carga gradual até atingir sua resistência máxima, estabelecido pela ABNT NBR 5739:2018. Antes de proceder à moldagem, os moldes devem ser preparados com uma camada fina de óleo mineral.

Tabela 5 - Idade dos corpos de prova

Mistura

Idades de rompimento (dias)

Tr

7

14

21

28

T1

7

14

21

28

T2

7

14

21

28

T3

7

14

21

28


Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.



Deve-se colocar o concreto dentro dos moldes em número de camadas de igual altura, de acordo com a ABNT NBR 5738:2015. O concreto com a haste antes de iniciar o adensamento de cada camada. No adensamento manual, os golpes devem ser distribuídos uniformemente em toda a seção. A primeira camada deve ser atravessada em toda sua altura, nas demais camadas, a haste deve atingir 20mm da camada inferior, será aplicado 12 golpes por camada. A última camada deve ser moldada com excesso de concreto; não é permitido completar o volume do molde após o seu adensamento. A última camada deve ser moldada com excesso de concreto; não é permitido completar o volume do molde após o seu adensamento. Após o adensamento de cada camada, bater levemente na face externa do molde para fechar vazios. Rasar a superfície com colher de pedreiro ou haste e cobrir com plástico. 



Figura 8: Corpos de prova capeados e identificados

Após o desmolde e a permanência em tanque, o corpo de prova será encaminhado para o laboratório, onde será rompido e apresentará seus respectivos resultados. A verificação da resistência do concreto é feita pelo método do ensaio de compressão axial. Após o laboratório receber o corpo de prova da obra, ele é armazenado em câmara úmida por um tempo determinado de acordo com o pedido do cliente, sempre lembrando que o concreto atinge a sua resistência característica no 28º dia. Vencido este prazo o corpo de provar segue para outro setor do laboratório onde ele passará por um nivelamento das superfícies para que encaixe perfeitamente na máquina que irá fazer o ensaio e finalmente ele é encaminhado para a última fase, chamada de rompimento.

A máquina exerce uma força gradual de compressão sobre o corpo de prova até que o mesmo venha a romper, a força exercida é dividida pela área de topo do corpo de prova em cm², temos então a relação de kgf (exercido pela máquina) por cm², que, para chegarmos ao MPa, basta dividir este valor por 10.



Impactos ambientais

Associação Brasileira para Reciclagem de Resíduos da Construção Civil e Demolição - ABRECON, aponta que os resíduos que são descartados nas obras chegam a representar 50% do material. O número alarmante dá uma boa ideia da imensa quantidade de materiais de construção que se descarta todos os dias em decorrência das obras. E grande parte desses resíduos não são descartados em locais apropriados sendo despejados em terrenos baldios, áreas de preservação permanente, vias e logradouros públicos. Essa questão se torna cada vez mais urgente, pois a sustentabilidade ambiental é um aliado indispensável do desenvolvimento econômico. A única solução disponível considerada pelas CDC é a destinação para aterros. Pelo lado ambiental, é a forma mais adequada para despejos de resíduos, porém pelo ponto de vista técnico, não se faz o reaproveitamento do material. Tendo em vista esse cenário, as áreas das CDC se tornam restritas impossibilitando o armazenamento da lama cimentícia. Diante das suas diferentes classificações do resíduo de concreto, referentes ao seu estado físico (lama ou endurecido), existem complicações na hora de sua destinação (SILVA, 2016). Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente (2002), “considerando a viabilidade técnica e econômica de produção e uso de materiais provenientes da reciclagem de resíduos da construção civil” e que “a gestão integrada de resíduos da construção civil deverá proporcionar benefícios de ordem social, econômica e ambiental” de modo que estabeleça critérios e procedimentos para realização da gestão de resíduos, submetendo às ações necessárias para que ocorra a redução dos impactos ambientais. Logo, define-se gerenciamento de resíduos como um sistema onde a finalidade é reduzir, reutilizar ou reciclar resíduos. Portanto, um bom gerenciamento de resíduos é essencial para qualquer concreteira responsável e além disso, após a aprovação da Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) em 2010, tornou-se mais sério, ou seja, zelar pelos resíduos tem demanda legal (AMBIENTE, 2010). No Brasil, essa prática de reutilização de agregados reciclados da construção civil, é normatizado pelas NBR 15115:2004 e NBR 15116:2004, que estabelecem padrões para a produção da inclusão desses agregados e critérios para o controle de sua qualidade para o seu uso em pavimentação e concretos que dispensem a função estrutural e também, possuam como destino o seu uso em enchimentos, calçadas, contrapiso, blocos de vedação, meio-fio, sarjetas, canaletas, entre outros (SILVA, 2016). Além da destinação do agregado reciclado para uma empresa específica que recebe esse material, existe a possibilidade de as usinas dosadoras de concreto instalar em seu próprio pátio, uma recicladora móvel, pois devido ao seu tamanho, não utilizaria todo seu espaço do terreno, além de reduzir os custos com transportes e descartes. A problemática dessa alternativa, seria talvez de os custos com manutenção da mesma fossem elevados (SILVA, 2016). Atualmente não existem meios de se obter um reaproveitamento total da lama, sendo que os processos mais efetivos (uso de aditivos retardadores de pega) permitem se chegar apenas a uma redução de 80% do resíduo (VIEIRA et al. 2010). E essa utilização já seria de grande importância para o meio ambiente, pois a lama cimentícia é classificada pelo CONAMA 307como um Resíduos classe A, que são os resíduos passiveis de serem reutilizados ou reciclados na forma de agregados para fins não estruturais, englobando entulhos de construção e material de terraplanagem. E é classificada pela NBR 10.004:2004 como um Resíduos perigosos (resíduos classe I), que apresentam características de inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxidade ou patogenicidade. A NBR 10.004:2004 propõe que os resíduos gerados nas construções sejam separados em dois grupos, tendo-se como base o seu potencial de causar riscos à saúde pública e ao meio ambiente. Então a reutilização da Lama cimentica será um grande avanço para à construção civil e para o meio ambiente. Pois a sua reutilização irá sanar o seu descarte em locais desapropriados, o desperdício e com isso irá colaborar com a preservação do meio ambiente.

Discussão

O método de gestão implantado pelo reaproveitamento da lama cimentícia não é suficiente para eliminação total do resíduo, mas com a adição da lama nos concretos, podem reduzir o problema. Devido à falta de conhecimento do material, a trabalhabilidade do concreto foi corrigida constantemente durante a sua dosagem variando a quantidade de água utilizada. Essa técnica não é indicada para concretos com finalidades estruturais, devido a redução da resistência mecânica. Através do consumo médio de matéria prima analisado na pesquisa e identificado seus custos, foi comprovado que a simulação da adição da lama em substituição parcial pelo agregado miúdo, apesar de não ter apresentado resultados satisfatórios, houve uma pequena redução nos custos com matéria prima. A técnica de substituição por parte do agregado miúdo em 15% da lama, representado pelo T1, foi o mais eficaz, onde apresentou crescimento uniforme em suas resistências de acordo com as suas idades de rompimentos. Portanto, para adotar a técnica de substituição da lama pelo agregado miúdo com resultados satisfatórios ou até mesmo para utilização desse concreto com finalidades estruturais, sugere-se que faça ensaios mais específicos para indicar as influências juntamente com os agregados comuns. Fica como sugestão para futuros estudos também, o emprego de aditivos para a tentativa de melhorar suas propriedades e características



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