Upload
danghanh
View
213
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS – UnilesteMG
Mestrado em Engenharia Industrial
EVALDO SABINO LIMA
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO GRITS DA FABRICAÇÃO DE CELULOSE
PELO PROCESSO KRAFT COMO AGREGADO GRAÚDO PARA
CONCRETO
CORONEL FABRICIANO - MG
2010
EVALDO SABINO LIMA
UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO GRITS DA FABRICAÇÃO DE CELULOSE
PELO PROCESSO KRAFT COMO AGREGADO GRAÚDO PARA
CONCRETO
Dissertação apresentada ao Centro
Universitário do Leste de Minas Gerais –
UnilesteMG, como parte do programa de
Mestrado em Engenharia Industrial.
Orientador: Dr. Fabrício Moura Dias.
CORONEL FABRICIANO - MG
2010
À minha esposa Maria Angélica e minhas
filhas Ana Luiza e Rebeca.
AGRADECIMENTOS
Em primeiro lugar a Deus, sem Ele nada seria possível.
À minha família, pelo apoio e paciência durante o período do curso e principalmente pela
compreensão e sacrifício dos momentos de lazer.
Aos professores e funcionários do UnilesteMG pelo apoio, em especial ao Prof. Dr. Fabrício
Moura Dias pela orientação e amizade.
Ao amigo e colega Prof. Msc. José Carlos de Lacerda pelo incentivo.
Aos atuais e antigos colegas de trabalho, turmas do DEPSU, DEFAB, DESAG e CONVAÇO
pelo apoio e torcida.
À equipe da SOLUÇÃO pela presteza e apoio neste trabalho.
Aos colegas do programa de mestrado pela amizade, incentivo e inspiração para continuar.
A todos que neste período me ajudaram e me apoiaram direta ou indiretamente.
A sabedoria é a coisa principal; adquire,
pois, a sabedoria; sim, com tudo o que
possuis adquire o entendimento. (Pv. 4:7)
RESUMO
A necessidade de preservação de recursos naturais bem como de dispor os resíduos gerados
nos processos industriais de maneira adequada, juntamente com a necessidade de tornar as
atividades humanas em geral mais sustentáveis tem sido objeto de estudos das instituições de
pesquisa. Estudos para o aproveitamento dos mais variados tipos de resíduos, como os
resíduos de construção e demolição, lodo de estação de tratamento de água, vidro, cinzas de
lixo urbano, dentre outros, tem sido realizados no Brasil e no exterior como tentativas de
resolver ou minimizar as questões acima suscitadas. O consumo estimado de agregados para
concreto e argamassa no Brasil é em torno de 210 milhões de toneladas por ano.
Considerando a crescente produção de celulose no Brasil e o fato da produção de 1,0 tonelada
de celulose produzir 0,268 tonelada de resíduos sólidos, o estudo de aplicação de resíduo da
produção de celulose como material alternativo na construção civil ganha relevância. Na
produção de celulose pelo processo Kraft, atualmente o principal processo utilizado
industrialmente, é gerado o resíduo grits durante o ciclo de recuperação química. Este resíduo
é composto basicamente de carbonato de cálcio e sua extração é considerada o principal ponto
de purga dos sólidos inertes do processo. Neste trabalho foi avaliado o grits como substituto
do agregado graúdo no concreto. Procurou-se conhecer a aplicabilidade do resíduo grits como
agregado graúdo e também a sua influência na resistência final do concreto. Para esta
avaliação o resíduo grits foi submetido aos ensaios de reatividade álcali-agregado (RAA) e
abrasão “Los Angeles” e foram confeccionados concretos com diferentes percentuais de
substituição de agregado natural por grits e realizados os ensaios de abatimento de tronco de
cone e resistência a compressão para as idades de 3, 7 e 28 dias, à luz da ABNT. A utilização
do resíduo grits como agregado graúdo no concreto em substituição a rocha natural gnaisse
mostrou-se viável considerando-se que o mesmo se mostrou potencialmente inócuo para a
RAA e apresentou perda de massa acima do determinado pela NBR 7211 (1986). A
resistência a compressão axial simples do concreto foi aumentada para substituições de brita
de gnaisse pelo resíduo grits nas proporções de 25% e 50% em massa. Para substituições nos
percentuais de 75% e 100% em massa da brita 1 pelo resíduo grits, houve uma redução da
resistência à compressão axial simples do concreto. A trabalhabilidade do concreto foi
influenciada pela substituição da brita 1 pelo resíduo grits, neste aspecto a mesma foi se
tornando pior com o aumento da substituição da brita 1 pelo resíduo grits, porém dentro de
limites que permitem o adensamento adequado do concreto para os traços com até 75% de
substituição de gnaisse e quando alterada a relação a/c para a substituição de 100% de gnaisse
pelo resíduo grits.
Palavras-chave: Grits. Concreto. Caracterização física-mecânica
ABSTRACT
The need to preserve natural resources and waste generated in industrial processes adequately
summed up the need to make more sustainable human activities has been the object of study
of research institutions. Studies for the use of various types of waste such as the as the
residues of construction and demolition, silt of station of water treatment, glass, ash of urban
garbage, among others, has been made in Brazil and abroad as attempts to resolve or
minimize the issues raised above. The estimated consumption of aggregates for concrete and
mortar in Brazil is around 210 million tons per year. Considering the increasing pulp
production in Brazil and the fact the production of 1.0 ton of pulp to produce 0.268 ton of
solid waste, the study of application of waste from pulp production as alternative material in
construction becomes relevant. In the production of pulp by Kraft process, currently the main
process used industrially, the residue grits saleable is generated during the chemical recovery
cycle. This residue is composed mostly of calcium carbonate and its extract is considered the
primary point of purging of inert solids of the process. This study evaluated the grits as a
substitute for coarse aggregate in concrete. Tried to know the applicability of grits as
aggregate and also its influence on the ultimate strength of concrete. For this evaluation the
grits was subjected to tests for alkali-aggregate reactivity and abrasion "Los Angeles" and
were made concrete with different percentages of replacement of natural aggregate by grits
and performed slump test and compressive strength at ages 3, 7 and 28 days, according to
ABNT (Brazilian Code). The use of grits as aggregate in concrete to replace the natural rock
gneiss was feasible considering that it showed potential for innocuous to the alkali-aggregates
and showed mass loss determined above by the NBR 7211 (1986). A ultimate strength of
concrete was increased for substitution of coarse aggregate in concrete grits in the proportions
of 25% and 50% by weight. For replacements in the percentage of 75% and 100% by weight
of a crushed by the grits was a reduction in ultimate strength of concrete. The workability of
concrete was influenced by the replacement of a coarse aggregate by grits at this point it was
getting worse with increasing replacement by grits, but within limits that allow adequate
compaction of the concrete to the mixtures with up to 75% replacement of gneiss and altered
when the ratio water/cement to replace 100% of gneiss by the grits.
Keywords: Grits. Concrete. Physical-mechanical Characterization
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Esquema de classificação dos resíduos sólidos segundo a fonte geradora . . . . . . . 19
Figura 2 - Diagrama simplificado da recirculação química no processo Kraft . . . . . . . . . . . . 21
Figura 3 - Ciclo de recuperação do processo kraft – esquema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 4 - Esquema do Reator de Apagamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 5 - Rocha de gnaisse . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figura 6 - Resíduo grits utilizado na manufatura dos concretos alternativos . . . . . . . . . . . . . 45
Figura 7 - Brita 1 utilizada na manufatura dos concretos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Figura 8 - Betoneira utilizada para manufatura dos concretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura 9 - Corpos de prova dos concretos recém moldados. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Figura 10 - Corpos de prova dos concretos em tanque de água . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Figura 11 - Realização do “Slump Test” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 12 - Retificação de superfície de corpo de prova de concreto para ensaio de resistência
à compressão axial simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figura 13 - Capeamento de superfície de Corpo de Prova com enxofre para ensaio de
resistência à compressão axial simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figura 14 - Gráfico da evolução da expansão do corpo de prova de cimento e grits com o
tempo de cura em solução alcalina – NBR 15577-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 15 - Gráfico da evolução da expansão do corpo de prova de cimento e grits com o
tempo de cura em solução alcalina – NBR 15577-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 16 - “Slump Test” do concreto traço C0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Figura 17 - “Slump Test” do concreto traço C25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Figura 18 – “Slump Test” do concreto traço C100.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Figura 19 - CP’s dos concretos traços C75 e C100.1 após moldagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Figura 20 - Gráfico da resistência média à compressão do concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figura 21 - Variação da resistência média à compressão do concreto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figura 22 - Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 3
dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Figura 23 - Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 7
dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Figura 23 - Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 28
dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Classificação de Resíduos Sólidos segundo NBR 10.004 (2004) . . . . . . . . . . . . . 18
Tabela 2 - Principais componentes químicos do grits expressa na forma de óxidos. . . . . . . . 24
Tabela 3 - Tipos de cimento Portland conforme ABNT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Tabela 4 – Características dos cimentos Portland . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Tabela 5 - Traços utilizados nos corpos de provas dos concretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Tabela 6 - Normas utilizadas para realização dos ensaios em agregados . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Tabela 7 - Normas utilizadas para realização dos ensaios nos concretos . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Tabela 8 – Sequência de preparação dos concretos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Tabela 9 – Resultado do ensaio de abrasão “Los Angeles” do resíduo grits. . . . . . . . . . . . . . 53
Tabela 10 - Variação dimensional das barras de argamassa em solução alcalina . . . . . . . . . . 54
Tabela 11 - Ensaio granulométrico do resíduo Grits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Tabela 12 - Ensaio granulométrico do gnaisse (brita 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Tabela 13 - Ensaio granulométrico da areia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Tabela 14 - Resultados do “Slump Test”. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Tabela 15 - Resistência média à compressão do concreto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Tabela 16 - Variação da Resistência a Compressão em relação ao traço 1 . . . . . . . . . . . . . . . 63
Tabela 17 - Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 3 dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Tabela 18 - Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 7 dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Tabela 19 - Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 28 dias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
a/c - água/cimento
ACI – American Concrete Institute
ABCP - Associação Brasileira de Cimento Portland
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
ASTM - American Society for Testing and Materials
CP's - Corpos de Prova
ETA - Estação de Tratamento de Água
F - Relação F
fc - Resistência característica a compressão
fck - Resistência característica a compressão para "k" dias
GDL - Graus de Liberdade
mg/l - miligrama por litro
MPa - Mega Pascal
MQ - Médias Quadradas
NBR - Norma Brasileira
ONU - Organização das Nações Unidas
P - P-valores
pH - potencial de Hidrogênio
R-Q - R²
R-Qaj - R² ajustado
RAA - Reação Álcali-Agregado
RAC - Reação Álcali-Carbonato
RAS - Reação Álcali-Sílica
RASS - Reação Álcali-Sílica-Silicato (RASS) ou Reação Álcali-Silicato
RCD - Resíduo de construção e Demolição
RSU - Resíduo sólido urbano
SOLUÇÃO - Solução Engenharia, Consultoria e Tecnologia Ltda.
SQ = Soma dos Quadrados
UnilesteMG - Centro Universitário do Leste de Minas Gerais
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2 OBJETIVOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1 Reciclagem, reuso e sustentabilidade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.1 Reciclagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.1.2 Reuso. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.1.3Sustentabilidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Resíduos sólidos e sua classificação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3 Obtenção de Celulose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3.1 Processo Kraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3.2. O ciclo de recuperação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
3.4 Caracterização do grits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.5 Concreto e seus componentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.5.1 Cimento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.5.2. Agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.5.2.1 Gnaisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.5.2.2 Areia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.6 Deterioração do concreto por reações químicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6.1 Reação Álcali-Agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.6.1.1 Reação álcali-sílica (RAS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.6.1.2 Reação álcali-silicato (RASS) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6.1.3 Reação álcali-carbonato (RAC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.6.2 Hidratação do MgO e CaO cristalinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.7 Deterioração por desgaste superficial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
3.7.1 Ensaio de abrasão “Los Angeles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.8 Utilização de agregados alternativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.8.1 Utilização do resíduo de construção e demolição (RCD). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.8.2 Utilização de resíduos diversos e materiais alternativos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
4 MATERIAIS E MÉTODOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1 Programa Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
4.1.1 Tratamento estatístico dos resultados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.2 Materiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.3 Caracterização física dos agregados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.3.1 Caracterização física do grits (objeto deste estudo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.4 Abatimento de tronco de cone e resistência à compressão axial simples dos concretos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
4.5 Manufatura dos concretos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
4.6 Moldagem e cura dos corpos de prova dos concretos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
4.7 Realização do “slump test” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.8 Rompimento dos corpos de prova . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1 Resíduo grits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.1 Abrasão “Los Angeles” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.2 Reatividade álcali-agregado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
5.1.3 Granulometria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.2 Gnaisse e areia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.3 Concretos no estado fresco . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
5.4 Análise sobre adensamento e desmoldagem do corpos de prova dos concretos . . . . 60
5.5 Resistência à compressão axial simples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
6 CONCLUSÕES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
REFERÊNCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
ANEXO A – ENSAIO GRANULOMÉTRICO – RESÍDUO GRITS . . . . . . . . . . . . . . . . 79
ANEXO B – ANÁLISE DE AGREGADO – BRITA 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
ANEXO C – ANÁLISE DE AGREGADO – AREIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
ANEXO D – FICHA DE ROMPIMENTO DE CORPOS DE PROVA - NBR 5739 . . . .85
13
1 INTRODUÇÃO
A necessidade de preservação de recursos naturais, aliada a necessidade de dispor os resíduos
gerados nos processos industriais de maneira adequada assim como de tornar as atividades
humanas em geral mais sustentáveis, tem sido objeto de estudos das empresas e das
instituições de pesquisa nos últimos anos. Estas necessidades se relacionam de maneira
complexa, visto que a reciclagem e a utilização de materiais alternativos participam da
solução destas necessidades.
Estudos realizados no Brasil e no exterior objetivam aprimorar o conhecimento sobre a
utilização de resíduos de construção e demolição (RCD) em substituição aos agregados
naturais comumente utilizados na construção civil. Outros tipos de resíduos também são
objeto de estudo no Brasil e no mundo, tais como: i) resíduos de pedra mineira; ii) lodo de
Estação de Tratamento de Água (ETA); iii) resíduo de polimento de pedras graníticas; iv)
resíduos sólidos urbanos (RSU); v) rejeitos de mineração.
Outro objeto de pesquisas é a utilização de materiais alternativos, ou subprodutos em novas
funções. Pode-se citar a utilização das escórias oriundas da siderurgia e metalurgia como
constituintes de cimentos, argamassas e concretos. Estudos são realizados também visando à
utilização de agregados naturais alternativos ou não, tais como: i) dunito (ASSIS e DIAS,
2007); ii) materiais disponíveis na região metropolitana de Curitiba (calcário, diabásio e
granito) (MENDES, 2002); iii) finos basálticos, (BARBOSA et al., 2004); iv) agregados
graúdos disponíveis no estado de Minas Gerais (calcários de Belo Horizonte e Montes Claros
e gnaisses de Guaxupé, Passos, Patos de Minas e Uberlândia) (ALHADAS, 2008); v)
incorporação de resíduos de pneus e vidro cominuído em concretos; vi) utilização de materiais
alternativos para construção de estradas asfaltadas e não asfaltadas. Observou-se que a
separação entre material reciclado e material alternativo é tênue, admitindo-se neste estudo
que materiais alternativos são os subprodutos, que segundo definição de Cincotto (1988),
subproduto é quando um resíduo adquire valor comercial. A utilização destes materiais
contribui diretamente para a redução do volume de material extraído da natureza e do material
depositado em aterros.
Segundo Castilho et al. (1996) os materiais alternativos apresentam vantagens ecológicas e
14
poderão viabilizar consequentemente construções com menor custo. Entretanto a viabilidade
de reciclagem de um resíduo depende de alguns fatores, tais como: i) proximidade da
instalação de processamento; ii) custo de transporte dos resíduos; iii) volume de resíduos
disponíveis para o reprocessamento; iv) custo de estocagem do resíduo no local de geração ou
afastado da origem.
Um resíduo produzido em boa quantidade é o grits, oriundo da produção de celulose pelo
processo kraft. Conforme Gullichen e Fogelholn (2000) o processo Kraft (ou sulfato) é o mais
utilizado mundialmente na produção de celulose. Este processo reutiliza grande parte dos
reagentes empregados no cozimento da madeira, através de uma série de operações unitárias.
Uma das etapas de recuperação é a caustificação, onde é produzido o resíduo denominado
grits e que se constitui no principal ponto de purga de elementos não processáveis.
A crescente produção de celulose no Brasil abre espaço para a pesquisa da correta disposição
dos resíduos gerados, tanto do ponto de vista econômico, quanto do ponto de vista ambiental.
Segundo CENIBRA (2010) a produção de 1,0 tonelada de celulose produz 0,268 tonelada de
resíduos sólidos, fato este que estimula a necessidade de se encontrar uma destinação
adequada para os mesmos. Sendo assim, este trabalho apresenta à utilização do resíduo grits
como substituto parcial ou total do agregado natural gnaisse como agregado graúdo no
concreto.
15
2 OBJETIVOS
O objetivo geral deste trabalho é estudar a utilização do resíduo grits como agregado graúdo
no concreto em substituição à rocha natural gnaisse.
Os objetivos específicos são:
Avaliar por meio do ensaio de abrasão “Los Angeles” a viabilidade da utilização do grits
como agregado graúdo para o concreto, conforme documentos normativos da ABNT.
Avaliar a reatividade álcali-agregado do grits segundo os documentos normativos da
ABNT.
Avaliar a influência da adição do grits na trabalhabilidade do concreto através do ensaio
de abatimento de tronco de cone, segundo os documentos normativos da ABNT.
Avaliar a influência da adição do grits na resistência à compressão axial simples final do
concreto.
16
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
A seguir é apresentada a revisão bibliográfica dividida nas seguintes partes: i) reciclagem e
sustentabilidade; ii) resíduos sólidos e sua classificação; iii) obtenção de celulose; iv)
caracterização do grits; v) componentes do concreto; vi) deterioração do concreto por reações
químicas; vii) deterioração do concreto por desgaste superficial; viii) utilização de agregados
alternativos.
3.1 Reciclagem, reuso e sustentabilidade
A crescente população humana exerce uma pressão degradadora sobre os recursos naturais,
seja como matéria-prima, ou como área para moradia e infra-estrutura, ou ainda como área
para atividades agrícolas (CABRAL, 2007). Esta demanda crescente por recursos naturais tem
levado à necessidade de maior compreensão dos conceitos de reciclagem e sustentabilidade.
3.1.1 Reciclagem
Existem diversos conceitos de reciclagem. Segundo CETESB (2005) apud Cabral (2007) a
reciclagem refere-se a qualquer técnica que permita o aproveitamento de um resíduo, após um
tratamento que altere as características físico-químicas do mesmo. A reciclagem pode ser
classificada como: i) reciclagem fora do processo, quando se permite o aproveitamento do
resíduo como insumo em um processo diferente daquele que o gerou; ii) reciclagem dentro do
processo, quando se permite o reaproveitamento do resíduo como insumo no próprio processo
que o gerou. A reciclagem também pode ser definida, segundo PNUD (1998), como o
processo de reaproveitamento dos resíduos sólidos, em que os seus componentes são
separados, transformados e recuperados, envolvendo economia de matérias-primas e energia,
combate ao desperdício, redução da poluição ambiental e valorização dos resíduos, com
mudança de concepção em relação aos mesmos.
17
3.1.2 Reuso
CETESB (2005) apud Cabral (2007) diferencia o reuso da reciclagem, definindo o primeiro
como qualquer técnica de reutilização do resíduo sem que o mesmo seja submetido a
tratamento que altere suas características físico-químicas.
3.1.3 Sustentabilidade
O conceito de desenvolvimento sustentável (ou sustentabilidade) foi estabelecido pela ONU
em 1987 no relatório de Brundtland como: “[...] o desenvolvimento que vai de encontro com
as necessidades do presente sem comprometer a capacidade das gerações futuras de satisfazer
as suas próprias necessidades” (AGENDA 21 GLOBAL, 1992).
Segundo Cabral (2007) a introdução de do conceito de sustentabilidade em setores
tradicionais como a construção civil exige a quebra de alguns paradigmas de desenvolvimento
e que as questões ambientais sejam contempladas já no planejamento das atividades.
3.2 Resíduos sólidos e sua classificação
Neste estudo avaliou-se uma alternativa para a reciclagem do resíduo grits, resíduo sólido
industrial, Classe II A (Souza e Cardoso, 2008). De acordo com a NBR 10004 (2004) a Classe
II A engloba resíduos de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial agrícola, de
serviços e de varrição. Ficam ainda incluídos nesta definição os lodos provenientes de
sistemas de tratamento de água, e os gerados em equipamentos e instalações de controle de
poluição, assim como líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na
rede pública de esgotos ou em corpos de água, ou que exijam para isso soluções inviáveis
técnica e economicamente em face à melhor tecnologia disponível. Segundo a NBR 10004
(2004) os resíduos sólidos podem ser classificados em: Classe I; Classe II, esta subdividida
em Classe II A e Classe II B. Na Tabela 1 é apresentado o detalhamento da classificação dos
18
resíduos sólidos segundo NBR 10004 (2004).
Tabela 1 - Classificação de Resíduos Sólidos segundo NBR 10.004 (2004)
CLASSE CARACTERÍSTICAS
Classe I - Perigosos São aqueles que apresentam inflamabilidade, corrosividade,
reatividade, toxidade ou patogenicidade, ou seja, são aqueles que
apresentam risco à saúde pública, provocando mortalidade,
incidência de doenças ou acentuando seus índices ou riscos ao meio-
ambiente, quando gerenciados de forma inadequada.
Classe II - Não
Perigosos
Estes resíduos se dividem em resíduos classe II A – Não inertes e
resíduos classe II B – Inertes.
Classe II A
Não Perigosos
Não Inertes
São aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos
classe I ou de resíduos classe II B. Estes resíduos podem ter
propriedades de biodegrabilidade, combustibilidade ou solubilidade
em água.
Classe II B
Não Perigosos
Inertes
São os resíduos que quando submetidos a um contato dinâmico ou
estático com água destilada ou deionizada, à temperatura ambiente,
não tenham nenhum de seus constituintes solubilizados a
concentrações superiores aos padrões de potabilidade da água,
excetuando-se aspecto, cor, turbidez, dureza e sabor.
Fonte: NBR 10004 (2004), adaptado pelo autor
Além da classificação quanto à reatividade dos resíduos sólidos, os mesmos podem ser
classificados quanto a sua origem. Na Figura 1 é apresentado um esquema de classificação
dos resíduos sólidos conforme sua origem.
19
Figura 1 - Esquema de classificação dos resíduos sólidos segundo a fonte geradora
Fonte: Cabral (2007).
3.3 Obtenção de Celulose
O principal processo de obtenção de celulose da atualidade é o Kraft (que em alemão significa
“força”). Segundo Gullichen e Fogelholn (2000) este processo é a evolução do processo Soda,
patenteado em 1867 e teve a primeira planta industrial em 1885 na Suécia. Esse processo
também é conhecido como “sulfato”, pois é utilizado o sulfato de sódio (Na2SO4) para
reposição das perdas dos compostos químicos inorgânicos, durante a recuperação química do
licor negro no processo.
20
3.3.1 Processo Kraft
Segundo Gullichen e Fogelholn (2000) o processo Kraft consiste na separação da celulose da
lignina através do cozimento dos cavacos à temperaturas entre 160°C e 170°C na presença do
licor branco. O licor branco é uma solução fortemente alcalina (pH 14), sendo seus
componentes ativos o NaOH (hidróxido de sódio) e o Na2S (sulfeto de sódio). O licor branco
também contem pequenas quantidades de carbonato de sódio (Na2CO3), sulfato de sódio
(Na2SO4), tiossulfato de sódio (Na2S2O3), cloreto de sódio (NaCl) e carbonato de cálcio
(CaCO3). Estes outros materiais são considerados inertes do ponto de vista do cozimento da
madeira e são adicionados ao licor branco em função dos contaminantes que acompanham as
matérias primas (ou insumos) ou em conseqüência da ineficiência do ciclo de recuperação
química. Durante o cozimento, as fibras são separadas por meio da dissolução da lignina e de
parte das hemiceluloses no licor de cozimento, transformando-o em licor negro, denominado
também de licor preto. A Figura 2 apresenta o diagrama simplificado da recirculação química
no processo Kraft.
21
COZIMENTO E LAVAGEM
LAVAGEM E CALCINAÇÃO
RECIRCULAÇÃO DE POEIRA
Ca(OH)2CaCO3
SMELT
DISSOLUÇÃO E CLARIFICAÇÃO
CAUSTIFICAÇÃO E CLARIFICAÇÃO
LICOR FRACO
LICOR BRANCO
LICOR VERDE
FORNALHA DE RECUPERAÇÃO
EVAPORAÇÃO
POLPA LAVADA
CAVACOS LAVAGEM
CaCO3CaO
Figura 2 - Diagrama simplificado da recirculação química no processo kraft
Fonte: Gullichen e Fogelholn (2000), adaptado pelo autor
3.3.2. O ciclo de recuperação
O licor utilizado é extraído do processo passando a ter a denominação de licor preto, devido à
coloração adquirida durante o cozimento da madeira. Este licor preto é concentrado na
evaporação e queimado em uma caldeira redutora denominada “Caldeira de Recuperação
22
Química”. Segundo Gullichen e Fogelholn (2000) esta caldeira possui duas funções
principais: queimar o material orgânico (produzindo CO2 e H2O) e produzir um “smelt”
inorgânico composto de carbonato de sódio (Na2CO3) e sulfeto de sódio (Na2S). Este “smelt”
é dissolvido em licor branco fraco gerando o chamado licor verde. Segundo Andreola et al.
(2000) o ciclo de recuperação se fecha no sistema de reatores de caustificação, composto
basicamente de um reator de apagamento seguido por vários reatores de caustificação. No
reator de apagamento ocorre a formação de hidróxido de cálcio, segundo a reação 1 e
simultaneamente, a formação de hidróxido de sódio (reação de caustificação) segundo a
reação 2, estendendo-se ao longo dos vários reatores de caustificação.
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) (1)
Na2CO3(aq) + Ca(OH)2(s) → 2NaOH(aq) + CaCO3(s) (2)
A reação 1 é fortemente exotérmica e tem rendimento máximo em torno de 70%. A reação 2 é
fracamente exotérmica (ANDREOLA et al., 2000). A Figura 3 apresenta o esquema do ciclo
de recuperação do processo Kraft.
Figura 3 - Ciclo de recuperação do processo kraft – esquema
Fonte: Gullichen e Fogelholn (2000), adaptado pelo autor
23
De acordo com Gullichen e Fogelholn (2000) o processo de caustificação do licor verde tem
dois objetivos: produzir licor branco para o cozimento da madeira e produzir lama de cal para
o forno de cal. Segundo Andreola (2000) e Gullichen e Fogelholn (2000), durante a
caustificação são gerados duas correntes distintas: a de lama de cal (enviada para o forno de
cal) e a de sólidos inertes, denominados “grits”, que são extraídos do processo e constituem-se
nos principais pontos de purga dos materiais inertes do processo. Conforme Modolo (2006) o
resíduo grits tem a sua origem no forno da cal e na preparação do hidróxido de cálcio
(Ca(OH)2) para a caustificação do licor verde. Considerando-se que a lama de cal possui sódio
residual e que no forno de cal atingem-se temperaturas da ordem dos 1200 ºC, este material
fundindo provoca a granulação da cal (peletização da cal), ocasionando a formação dos grits.
Estes são posteriormente recolhidos e retirados do processo. A Figura 4 apresenta o esquema
do reator de apagamento, com o ponto de saída do grits.
Figura 4 - Esquema do Reator de Apagamento
Fonte: Gullichen e Fogelholn (2000), adaptado pelo autor
3.4 Caracterização do grits
As caracterizações do grits realizadas por Machado et al. (2003), Pereira et al. (2006b) e
Souza e Cardoso (2008), indicam que o grits é um resíduo rico em cálcio. A perda ao fogo
elevada e o alto teor de CaO (óxido de cálcio) confirma a constituição carbonática do resíduo
(SOUZA e CARDOSO, 2008). Foi ainda detectada a fase calcita (CaCO3) do resíduo. Através
24
da análise dos extratos lixiviados e solubilizados, o grits foi classificado como classe IIA, isto
é, resíduo não-perigoso e não inerte (SOUZA e CARDOSO, 2008; MACHADO et al., 2009).
Conforme Machado et al. (2007) o grits constituí-se de areia, pedregulho, calcário (CaCO3) e
outras impurezas, podendo possuir, também, quantidades de CaO, Ca(OH)2 e Na2CO3. A
Tabela 2 apresenta a composição química dos constituintes expressa na forma de óxidos.
Tabela 2 - Principais componentes químicos do grits expressa na forma de óxidos
Referência Composição química (%)
Ca Mg SiO2 P K Na S Al
1 20,00 ND 79,00 ---- ---- ---- ---- ND
2 53,50* 0,60* ---- 0,26 0,12 0,70 0,18 0,09
3 35,38* 0,43* ---- 0,37 0,04 0,22 0,13 0,13
4 95,40* ---- 0,78 ---- 0,08* 0,76* ---- < 0,1*
1 – Machado et al. (2003); 2 e 3 – Pereira et al. (2006b); 4 – Souza e Cardoso (2008).
ND - abaixo do limite de detecção.
* em forma de óxido.
Fonte: Machado et al. (2003), Pereira et al. (2006b); e Souza e Cardoso (2008), adaptado pelo
autor
Segundo Souza e Cardoso (2008) os resultados obtidos da análise granulométrica apresentam
faixas granulométricas semelhantes às areias e britas naturais, sendo possível substituir os
agregados naturais utilizados na dosagem de concretos e argamassas pelo resíduo.
Em função da origem do grits o mesmo apresenta soda cáustica residual proveniente do ciclo
de recuperação, conforme descrito no item 3.3.2. A soda cáustica residual deve ser eliminada
do grits por 2 razões principais: i) evitar acidentes (queimaduras químicas) durante o
manuseio e; ii) evitar o excesso de álcalis no concreto, que deve ser mantido abaixo de 0,6%
para evitarem-se as reações álcali-agregado (RAA) (METHA e MONTEIRO, 1994) . O
processo de lavagem do grits gera a necessidade adicional de dispormos adequadamente a
água utilizada ou ainda de reutilizarmos esta água, que se constitui basicamente de uma
solução aquosa de soda cáustica, no processo de produção de celulose. Segundo Pera apud
Leite (2001) a avaliação dos impactos resultantes do beneficiamento dos resíduos, tais como
25
contaminação da água ou do solo, deve ser realizada para que um novo material seja aceito
pelo mercado.
3.5 Concreto e seus componentes
Segundo Metha e Monteiro (1994), o concreto de cimento Portland é um material poroso,
com uma estrutura bastante heterogênea e complexa. Analisando sua macroestrutura
identificamos dois constituintes principais: a pasta de cimento endurecida e partículas de
agregado. Entretanto há uma terceira fase presente, a zona de transição, normalmente entre 10
e 50 µm de espessura em torno dos agregados, principalmente dos agregados graúdos.
Segundo Zhang e Gjorv (1990), sendo o concreto um material composto, formado
basicamente por uma matriz de pasta de cimento endurecida envolvendo os agregados, o
estudo das propriedades mecânicas e da durabilidade do concreto são afetadas por cada um
destes componentes.
3.5.1 Cimento
Conforme Shriver (2008) o cimento Portland é feito moendo-se uma mistura de calcário
(CaCO3), e uma fonte de aluminossilicato como argila. Argilito ou areia. A 900 ºC ocorre a
transformação do calcário em óxido de cálcio (CaO) de acordo com a reação 3.
CaCO3(s) + calor → CaO(s) + CO2(g). (3)
Em temperaturas mais altas o CaO reage com os aluminissilicatos e silicatos para formar uma
fusão de Ca2SiO4, Ca3SiO5 e Ca3Al2O6. Quando resfriados formam o clinquer, que quando
resfriado, moído e adicionado a uma pequena quantidade de gesso (CaS) forma o cimento
Portland.
Quando adiciona-se água ao cimento, ocorre as reações de hidratação complexas que hidratos
como Ca3Si2O7.H2O, Ca3Si2O7.3H2O e Ca(OH)2, conforme as reações 4 e 5.
26
Ca2SiO4(s) + 2H2O(l) → Ca3Si2O7.H2O(s) + Ca(OH)2(aq) (4)
Ca2SiO4(s) + 4H2O(l) → Ca3Si2O7.3H2O(s) + Ca(OH)2(aq) (5)
Estes hidratos formam um gel que recobre as superfícies dos agregados miúdo e graúdo e
preenche as cavidades para formar o concreto sólido.
Conforme Appleton (2005) foi com o desenvolvimento da produção e do estudo das
propriedades do cimento (Smeaton em 1758, James Parker em 1976, Louis Vicat em 1818),
que culminaram com a aprovação da patente do cimento Portland (Joseph Aspdin em 1824),
que se inicia o grande desenvolvimento da aplicação do concreto, tal como o conhecemos
hoje, nas construções.
Segundo Mackenzie e Fletcher (1979) “[...] a qualidade do cimento Portland depende da sua
composição química e mineralógica.”. A argila fornece basicamente três óxidos: SiO2 (sílica),
Al2O3 (alumina) e Fe2O3 (hematita). O calcário se decompõe durante a queima fornecendo
CaO (óxido de cálcio). O CaO reage para formar 2CaO.SiO2 (belita) [C2S], 3CaO.SiO2
(alita) [C3S], 3CaO.Al2O3 (celita) [C3A] e 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (aluminoferrato tetracálcio)
[C4AF]. Para balancear a composição do cimento e permitir a correta formação de todas as
fases necessárias para a produção do cimento são adicionados ainda SiO2 (sílica) e Fe2O3
(hematita). A composição química aproximada do cimento (expressa em óxidos) é: 62-68%
CaO (oxido de cálcio), 21-24% SiO2 (sílica), 4-8% Al2O3 (alumina), e 2-5% Fe2O3 (hematita).
A composição final do cimento é aproximadamente 45-46% C3S, 15-35% C2S, 10-18%
C4AF e 4-14% C3A. Os principais tipos de concreto estão apresentados na Tabela 3.
27
Tabela 3 - Tipos de cimento Portland conforme ABNT
Nome técnico Norma Sigla Classe Identificação do
tipo e classe
Cimento Portland comum NBR 5732 CP I 25
32
40
CP I-25
CP I-32
CP I-40
Cimento Portland comum
com adição
NBR 5732 CP I-S 25
32
40
CP I-S-25
CP I-S-32
CP I-S-40
Cimento Portland composto
com escória
NBR 11578 CP II-E 25
32
40
CP II-E-25
CP II-E-32
CP II-E-40
Cimento Portland composto
com pozolana
NBR 11578 CP II-Z 25
32
40
CP II-Z-25
CP II-Z-32
CP II-Z-40
Cimento Portland composto
com filler
NBR 11578 CP II-F 25
32
40
CP II-F-25
CP II-F-32
CP II-F-40
Cimento Portland de alto-forno NBR 5735 CP III 25
32
40
CP III-25
CP III-32
CP III-40
Cimento Portland pozolânico NBR 5736 CP IV 25
32
CP IV-25
CP IV-32
Cimento Portland de alta
resistência inicial
NBR 5733 CP V-ARI - CP V-ARI
Cimento Portland resistente
aos sulfatos
NBR 5737 - 25
32
40
Sigla e classe dos
tipos originais
acrescidos do
sufixo “RS”
Cimento Portland de baixo
calor de hidratação
NBR 13116 - 25
32
40
Sigla e classe dos
tipos originais
acrescidos do
sufixo “BC”
Cimento Portland branco
estrutural
NBR 12989 CPB 25
32
40
CPB-25
CPB-32
CPB-40
Cimento Portland branco não
estrutural
NBR 12989 CPB - CPB
Cimento Portland para poços
petroliferos
NBR 9831 CPP G CPP – classe G
Fonte: ABCP (2002), adaptado pelo autor
A Tabela 4 apresenta as principais características dos cimentos produzidos no Brasil.
28
Tabela 4 – Características dos cimentos Portland
Tipo de
Cimento Características
Cimento
Portland
comum
CP I (NBR
5732)
cimento Portland sem quaisquer adições além do gesso
adequado para o uso em construções de concreto em geral quando não
há exposição a sulfatos do solo ou de águas subterrâneas
usado em serviços de construção em geral, quando não são exigidas
propriedades especiais do cimento
Cimento
Portland
CP II (NBR
11578)
cimento Portland composto
gera calor numa velocidade menor do que o gerado pelo Cimento
Portland Comum
indicado em lançamentos maciços de concreto, onde a combinação de
grande volume da concretagem e a relativamente pequena superfície
reduzem a capacidade de resfriamento da massa
apresenta melhor resistência ao ataque dos sulfatos contidos no solo
Cimento
Portland de Alto
Forno
CP III (NBR
5735)
apresenta maior impermeabilidade e durabilidade
baixo calor de hidratação
alta resistência à expansão devido à reação álcali-agregado
resistente a sulfatos
particularmente vantajoso em obras de concreto-massa, obras em
ambientes agressivos, concretos com agregados reativos, pilares de
pontes ou obras submersas, pavimentação de estradas e pistas de
aeroportos
Cimento
Portland com
pozolana
CP IV (NBR
5736)
o concreto se torna mais impermeável e mais durável além de
apresentar resistência mecânica à compressão superior à do concreto
feito com cimento Portland CP I, a idades avançadas
especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e
ambientes agressivos
baixo calor de hidratação, semelhantemente ao cimento Portland CP
III
Cimento
Portland Alta
Resistência
Inicial
CP V ARI
(NBR 5733)
possui valores aproximados de resistência à compressão de 26 MPa a
1 dia de idade e de 53 MPa aos 28 dias
possui uma dosagem diferente de calcário e argila na produção do
clínquer
moagem mais fina do cimento
ao reagir com a água o CP V ARI adquire elevadas resistências, com
maior velocidade
Fonte: ABCP (2009c), adaptado pelo autor
29
3.5.2. Agregados
Conforme Silva Jr (1956), os agregados são materiais granulares, sem forma e volume
definidos, geralmente inertes, de dimensões e propriedades adequadas para uso em obras de
engenharia. Devem ser compostos por grãos de minerais duros, compactos, duráveis, limpos e
não devem conter substâncias que possam afetar a hidratação e o endurecimento do cimento.
Segundo Hummel (1966) os agregados são compostos por todos os materiais que possuem
resistência própria (resistência do grão), e que não perturbam e nem afetam de maneira
significativa o endurecimento do cimento e ainda garantem aderência suficiente com a pasta
de cimento. Conforme Silva Jr (1956) os agregados são classificados em naturais e artificiais.
Os naturais podem ser areias, pedregulhos, cascalhos ou seixos rolados. Os artificiais
geralmente são pedras britadas procedentes de jazidas naturais, materiais processados
termicamente tais como argila, escória de alto-forno, cinza volante e folhelho (xisto argiloso)
expandidos, que são usados para a produção de concreto leve.
De acordo com Durante (2000), com relação ao tamanho de grãos, os agregados podem ser
divididos em graúdos, que são partículas maiores do que 4,8 mm, e miúdos, que são partículas
menores do que 4,8 mm. Quando a dimensão máxima é acima de 38 mm em concretos de
elevada resistência à compressão, se vê presente riscos da ocorrência de resultados
desfavoráveis, pois grãos maiores têm menor área de contato agregado/pasta e propiciam
tensões de contato mais elevadas. Também, agregados mais resistentes produzem, para uma
mesma relação água/cimento, concretos mais resistentes.
Para Ribeiro et al. (2002) as rochas podem ser classificadas de acordo com a origem em três
grupos principais: ígneas, sedimentares e metamórficas; estes grupos são ainda subdivididos
de acordo com a composição química e mineralógica, textura ou granulação, e a estrutura
cristalina. Dentre as rochas utilizadas como agregado para concreto, destaca-se o gnaisse.
30
3.5.2.1 Gnaisse
Conforme Giacomini et al. (2009) o gnaisse é uma rocha resultante da deformação de granitos
ou de sedimentos arcóseos. É uma das rochas mais antigas do mundo. Sua composição é de
diversos minerais, mais de 20% de feldspato potássico, plagioclásio, e ainda quartzo e biotita.
Possui grande variação mineralógica e grau metamórfico, é hoje amplamente empregada
como brita na construção civil e pavimentação, além do uso ornamental (UNIVERSIDADE
ESTADUAL PAULISTA, 2010). A Figura 5 apresenta uma das variantes do gnaisse.
Figura 5 - Rocha de gnaisse
Fonte: Giacomini et al. (2009)
3.5.2.2 Areia
Segundo Wentworth apud Modenesi e Toledo (1993) a areia é um fragmento mineral de
dimensões que variam entre 0,062 mm e 2 mm de diâmetro. A areia pode ser também uma
rocha sedimentar dendritica não consolidada. Os grãos de areia são majoritariamente
constituídos por quartzo, podendo também, ser constituídos por outros minerais, dependendo
da rocha que lhes deu origem e da quantidade de transporte e alteração a que foram
submetidos.
31
3.6 Deterioração do concreto por reações químicas
Degradações químicas sofridas pelo concreto geralmente são provocadas pelas interações
químicas entre os agentes agressivos presentes no meio ambiente externo e os constituintes da
pasta de cimento ou por reações internas. As mais comuns e presentes em algumas patologias,
são a reação álcali-agregado e a de hidratação retardada de CaO e MgO cristalinos, quando
presentes em quantidades excessivas no cimento Portland. (DNIT, 2006). Estas reações
químicas se manifestam através de deficiências físicas do concreto, tais como aumento da
porosidade e da permeabilidade, diminuição da resistência, fissuração e lascamento.
3.6.1 Reação Álcali-Agregado
A Reação Álcali-Agregado (RAA) é um dos fenômenos mais importantes que podem
provocar deterioração do concreto. De acordo com Mesquita (2000), esta é a reação química
entre os constituintes do agregado e os hidróxidos alcalinos dissolvidos na solução do
concreto. Pode ser dividida em três tipos: Reação Álcali-Sílica (RAS), Reação Álcali-Sílica-
Silicato (RASS), também chamada de Reação Álcali-Silicato, e Reação Álcali-Carbonato
(RAC). A reação álcali-agregado é a reação entre a sílica reativa contida nos agregados, a cal
liberada pelo cimento, e os álcalis (sódio e potássio) da pasta de cimento. Os vários tipos de
sílica presentes nos agregados reagem com os íons hidroxila, presentes nos poros do concreto.
A sílica dissolvida reage com os álcalis sódio e potássio formando um gel de álcali-sílica,
altamente instável.
Uma vez formado, o gel começa a absorver água e a expandir-se, ocupando um volume maior
que os materiais que originaram a reação. Esta água absorvida pelo gel pode ser parte da que
não foi usada para a hidratação do cimento, água existente no local (reservatório, água de
chuva e, até mesmo, água condensada da umidade do ar). Se o gel estiver confinado pela pasta
de cimento seu inchamento implica na introdução de tensões internas que, eventualmente,
podem causar fissuras no concreto (MESQUITA, 2000).
A intensidade e a velocidade da RAA e a grandeza das deformações dependem de muitos
32
fatores, entre os quais citamos: i) quantidade e características dos agregados reativos
utilizados; ii) níveis de álcalis do cimento; iii) temperatura ambiente; iv) disponibilidade de
umidade; v) dosagem do concreto; vi) permeabilidade da pasta de cimento hidratada; vii)
presença ou não de adições minerais (MESQUITA, 2000).
A RAA isoladamente, não leva uma estrutura de concreto a um colapso repentino, pois é um
fenômeno que se desenvolve ao longo de anos. Esse fato sempre tem permitido que sejam
tomadas medidas corretivas antes que possa ocorrer um acidente. Isso reforça a importância
da realização de inspeções periódicas na estrutura (SINDIPEDRAS, 2007).
De acordo com Andriolo (1999) os principais sintomas da RAA são: micro fissuras no
concreto, fissuras nas proximidades da superfície dos agregados graúdos, podendo ocorrer
também na interface; presença de gel exsudando ou preenchendo vazios do concreto; fissuras
características na superfície.
Conforme Pinheiro (2003) os agregados, como um todo ou em parte, podem provocar efeitos
danosos ao concreto devido à RAA. Os ensaios de caracterização do grits são necessários para
a melhor compreensão do comportamento do concreto produzido com este agregado. A NBR
15577 (2009) indica na parte 4 o método para avaliação da reatividade de agregados frente a
uma solução alcalina de NaOH. Esta mesma norma indica em sua parte 5 a metodologia para
avaliação da eficiência dos cimentos com adição de pozolanas ou escórias de alto-forno em
inibir a expansão de agregados considerados potencialmente reativos pela metodologia
preconizada na NBR 15577 (2009) parte 4.
3.6.1.1 Reação álcali-sílica (RAS)
De acordo com Kihara (1986) a reação álcali-sílica é a RAA que ocorre mais rapidamente e é
a mais conhecida. Para Kihara (1986) e Hobbs (1988) os principais minerais reativos do grupo
das sílicas são: i) vidros naturais de origem vulcânica; ii) vidros artificiais, tipo pirex; iii)
opala; iv) calcedônia; v) cristobalita; vi) tridimita.
33
3.6.1.2 Reação álcali-silicato (RASS)
Conforme a NBR 15577 (2008) a reação álcali-silicato é um tipo particular de reação álcali-
sílica, em que participam os álcalis e algum tipo de silicato presente nos minerais. Segundo
Hobbs (1988) e a NBR 15577 (2008) os silicatos reativos mais comuns são os minerais do
grupo dos filossilicatos (presentes, entre outros, em ardósias, filitos, gnaisses, granulitos,
quartzitos e xistos) e os quartzos tensionados por processos tectonicos ou metamórficos.
3.6.1.3 Reação álcali-carbonato (RAC)
Segundo NBR 15577 (2008) a reação álcali-carbonato é um tipo de RAA em que participam
os álcalis e agregados rochosos carbonáceos. Neste caso não há a formação do gel expansivo,
mas de compostos cristalinos como a brucita, carbonatos alcalinos, carbonatos calcários e
silicato magnesiano. A deterioração do concreto se dá através da desdolomitização, que
ocasiona a alteração da estrutura do calcário e consequente aumento de volume. Conforme
Kihara (1986) está reação é completamente distinta das reações álcali-sílica (RAS) e álcali-
silicato (RASS).
3.6.2 Hidratação do MgO e CaO cristalinos
A hidratação do MgO e CaO cristalinos quando presentes em grandes quantidades no
cimento, podem causar expansão e fissuração no concreto.
De acordo com Machado (2000), com relação ao MgO, os efeitos nocivos de sua expansão e
presença de grandes quantidades no cimento foi reconhecida na França, quando o colapso de
várias pontes de viadutos de concreto foi atribuído a este fator, e na Alemanha, que foi
forçada a reconstruir um edifício, pelos mesmos motivos. O percentual de MgO que, nos
exemplos citados, chegava a 30%, hoje é da ordem de 6%.
34
Ao se hidratar, o óxido de magnésio (MgO), forma o hidróxido de magnésio ou brucita
(Mg(OH)2). O processo de hidratação do óxido ocorre de acordo com a equação 6.
MgO(s) + H2O(l) → Mg(OH)2(s) (6)
O resultado da formação deste composto gera expansão devido às tensões criadas pela
diferença de volume molar entre o óxido e o hidróxido.
Ainda segundo Machado (2000), o CaO, que também pode ser nocivo, tem, da mesma forma,
seu percentual limitado. Este, ao se hidratar, forma o hidróxido de cálcio (Ca(OH)2) cujo
cristal tem maior volume. O processo de hidratação do óxido ocorre de acordo com a equação
7.
CaO(s) + H2O(l) → Ca(OH)2(s) (7)
Esse aumento de volume ocasiona expansão, fissuração e em alguns casos leva a pulverização
do concreto devido às tensões criadas pela diferença de volume molar.
3.7 Deterioração por desgaste superficial
A pasta de cimento endurecido, não possui alta resistência ao atrito. Dessa forma, sob
condições de ciclos repetidos de atrito, a vida útil do concreto pode diminuir,
preferencialmente se a pasta de cimento possui alta porosidade ou baixa resistência, e é
inadequadamente protegida por um agregado com baixa resistência ao desgaste.
De acordo com Metha e Monteiro (1994), para se obter resistência à abrasão em superfície de
concreto, a resistência mínima recomendada pelo comitê 201 do American Concrete Institute
(ACI), deve ser de 28 MPa. Em condições muito severas, recomenda-se além do uso de
agregados com alta dureza, um mínimo de 41 MPa com cura adequada. Com estas
recomendações é possível atingir resistências adequadas correlacionando uma baixa relação
a/c, granulometria apropriada, boas condições de adensamento e um mínimo conteúdo de ar
possível.
35
3.7.1 Ensaio de abrasão “Los Angeles”
Segundo Leite (2001) o ensaio de perda por abrasão dos agregados permite avaliar a
qualidade do material a ser utilizado na produção do concreto, pois o mesmo determina a
resistência à fragmentação por choque e atrito das partículas do agregado graúdo. No ensaio
de abrasão “Los Angeles” pode-se obter informações sobre a resistência mecânica dos
agregados, principalmente a fragmentação e atrito. Os resultados do ensaio são indicadores da
qualidade dos materiais (LIMA, 1999). De acordo com Neville (1997) o ensaio de abrasão
“Los Angeles” apresenta boa correlação com a resistência à abrasão do agregado no concreto
e também uma boa correlação com a resistência à compressão axial simples e à tração na
flexão.
3.8 Utilização de agregados alternativos
De acordo com Sjöström, apud John (2000), a construção civil consome entre 14% a 50% dos
recursos naturais que são extraídos na terra, sendo que no Brasil este consumo representa
14,5% do PIB, (FIESP, 1999). John (2000) afirma que, o consumo estimado de agregados
para concreto e argamassa no Brasil é em torno de 210 milhões de toneladas por ano, sem
considerar o consumo para pavimentação e as perdas. Já para John (2001) e Terry (2004) a
indústria da construção civil é responsável pela geração de aproximadamente 40% dos
resíduos sólidos na economia. De acordo com Pinto (1999) os custos de implantação de uma
usina de reciclagem de resíduos de construção e demolição amortizam-se entre 1 e 2 anos,
quando realizado pelo setor público. Em Belo Horizonte/MG o investimento realizado na
usina de reciclagem Estoril foi amortizado em 6,3 meses. Em condição similar, a usina de
reciclagem de Ribeirão Preto/SP amortizou 2,5 vezes o valor investido em um período de 32
meses. Estes números demonstram que a indústria da construção civil tem um grande
potencial para se trabalhar estes conceitos, pois utiliza intensamente os recursos naturais e
pode utilizar resíduos sólidos provenientes da indústria em diversas etapas e produtos.
36
3.8.1 Utilização do resíduo de construção e demolição (RCD)
Vários estudos tem sido realizados para avaliar a utilização do RCD na indústria da
construção civil. As principais utilizações do RCD são como material para enchimento de
aterros, como material drenante, como agregado para novos concretos e como material de
base e sub-base em estradas (XIAO, SUN e FALKNER, 2006). Segundo Weil, Jeske e
Schebek (2006) a Alemanha é um exemplo de utilização do RCD como agregado para o
concreto estrutural, onde já se demonstrou através de pesquisas sua viabilidade para este fim,
inclusive com a criação de normas para sua utilização. Para permitir a utilização de agregados
alternativos na construção civil Castilho et. al (1996) realizaram a caracterização do resíduo
sólido industrial em Santa Catarina. Semelhantemente Carneiro et al. (2000) caracterizaram o
RCD da cidade de Salvador/BA.
Para Achtemichuk et al. (2009) é viável a produção de concreto magro utilizando-se RCD e
escória sem a adição de cimento Portland. Nesta mistura o endurecimento se dá através das
reações pozolânicas e hidráulicas entre a escória e o álcali residual presente no RCD. Neste
estudo foram obtidos concretos magros com resistência à compressão axial simples acima de
8,0 MPa.
Conforme Gayarre (2008) a resistência a compressão simples dos concretos produzidos com
agregados graúdos de RCD, em substituição parcial ou total do agregado graúdo natural, são
afetados principalmente pela qualidade dos RCD. A variação da resistência à compressão
axial simples foi pequena para os percentuais de substituição do agregado natural em
percentuais de 20%, 50% e 100% em massa, justificado pela ação do aditivo plastificante
utilizado e pela redução da relação água/cimento (a/c) efetiva causada pela absorção de parte
da água de amassamento pelo RCD.
De acordo com Miranda (2000), que pesquisou os fatores que influem na fissuração de
revestimentos de argamassa com RCD, o desempenho de agregados obtidos pela reciclagem
de RCD dependem de sua composição. Conforme Vegas et al. (2009) a utilização de RCD em
substituição de até 25% da areia natural na confecção de argamassas é viável, sem implicar
em perdas significativas das propriedades mecânicas, trabalhabilidade e retração. Até o limite
de 25% a substituição da areia natural por RCD não necessita de novos aditivos ou de
37
aumento da dosagem dos aditivos habituais. Segundo Vieira, Dal Molin e Lima (2004) a
utilização de RCD na produção do concreto não afeta sua resistência à compressão axial
simples e sua durabilidade, ressalvando-se a necessidade de se dosar este agregado
convenientemente, sendo também de suma importância o tratamento dos resíduos, desde o
beneficiamento, caracterização e utilização dos mesmos.
Conforme Leite (2001), avaliando as propriedades mecânicas dos concretos produzidos com
RCD, as utilizações de agregados miúdos e graúdos reciclados apresentaram resistência à
compressão axial simples pouco menores que os concretos de referência ou aumentos de
resistência à compressão axial simples para os traços de concreto com ralação a/c acima de
0,45. Segundo Modler e Pozzobon (2008) os concreto elaborados com a substituição de 50%
e 75% de agregados naturais por RCD apresentaram o mesmo comportamento do concreto de
referência quando avaliadas a absorção de água do concreto, resistência à compressão axial
simples e resistência à tração. Neste estudo a relação a/c foi ajustada para manter o slump do
concreto constante.
Para Buttler (2003) a utilização de RCD reciclados logo após a sua geração contribui para a
melhoria das propriedades mecânicas do concreto, em razão da existência de grande
quantidade de partículas não hidratadas de cimento. Estes concretos obtiveram resistência à
compressão axial simples e resistência à tração superiores aos concretos com agregados
naturais. Conforme Ferrari e Morotti (2008) a confecção de concreto com 30% em massa de
RCD apresentou resistência à compressão axial simples 21% superior ao concreto com 100%
de agregados naturais, e a utilização de 100% de RCD produziu concreto com resistência a
compressão axial simples 7% inferior ao concreto com 100% de agregados naturais. Segundo
Kou e Poon (2009) a utilização de RCD em substituição ao agregado natural miúdo e graúdo
mostrou-se viável. Para uma substituição de 25% e 50% de agregado miúdo por RCD foram
obtidos os valores máximos de resistência à compressão axial simples e de resistência à
tração.
De acordo com Juan e Gutiérrez (2004) a substituição de agregados graúdos naturais por
agregados graúdos de RCD reduz a resistência à compressão axial simples do concreto,
principalmente quando em taxas elevadas. Zordan (1997) utilizou RCD como agregado para o
concreto, obtendo resistência até 50 % inferior à resistência do concreto de referência, quando
comparados concretos nos quais foi estabelecido como parâmetro de dosagem o slump do
38
concreto, variando-se neste caso as relações a/c e os consumos de cimento das misturas.
A utilização de RCD como agregado de concreto deve ser avaliada quanto a presença de
contaminantes, notadamente cloretos e sulfatos. Estes contaminantes não afetam a resistência
do concreto quando comparados com RCD sem contaminantes e podem ser retirados do RCD
através de lixiviação. Entretanto a presença destes contaminantes no RCD afeta a durabilidade
do concreto negativamente (DEBIEB et al., 2010).
3.8.2 Utilização de resíduos diversos e materiais alternativos
Visando a valorização do resíduo de extração da pedra mineira (quartzito), que podem
representar até 80% do volume extraído, Pinheiro (2003) estudou sua utilização como
agregado para concreto, concluindo pela viabilidade de sua utilização em diversas aplicações
do concreto. Conforme Alves (2008) os concretos com adição do resíduo de polimento de
granito apresentaram diminuição em sua porosidade e permeabilidade, proporcionando
melhoria de suas propriedades no estado endurecido quando comparados com os concretos de
referência. Esta melhoria está relacionada ao efeito fíller (preenchimento) do resíduo de
polimento de granito.
Para Hoppen et al. (2005) os traços de concreto contendo até 5% de lodo de Estação de
Tratamento de Água (ETA) em substituição à areia natural podem ser aplicados em situações
que vão desde a fabricação de artefatos, blocos e peças de concreto até a construção de
pavimentos rígidos em concreto de cimento Portland. Para teores acima de 5%, a sua
utilização é mais restrita, em razão da baixa trabalhabilidade. Conforme Souza (2010) a
utilização de lodo de ETA, serragem de pinus e água formando um compósito leve para
utilização como agregado graúdo do concreto resultou em um concreto leve não estrutural
com resistência à compressão axial simples de 11,1 MPa, resistência à tração de 1,2 MPa e
absorção de água de 8,7%. Este concreto mostrou-se eficiente na imobilização do alumínio
contido no lodo da ETA. A concentração de alumínio no extrato solubilizado do concreto
produzido com o compósito leve do estudo foi de 19,96 mg/l, contra uma concentração de
alumínio no lodo da ETA de 11.100 mg/l.
39
Estudos realizados por Flyhammar e Bendz (2006) avaliaram os efeitos acumulados de 15
anos de lixiviação dos leitos e sub-bases em construções de estradas pavimentadas com
ombros permeáveis onde foram utilizadas cinzas volantes de incineração de RSU. Os
resultados obtidos são importantes para a modelagem do processo de lixiviação em condições
de campo. De acordo com Saikia et al. (2007) a produção de clínquer de cimento Portland a
partir de cinzas volantes de incineração de (RSU) mostraram que mais de 44% das cinzas
volantes dos RSU com a adição de pequenas quantidades de sílica e óxido de ferro podem ser
usados para produzir clínquer de cimento Portland. A quantidade de CaCO3 necessária para a
produção de clínquer (aproximadamente 50%) também é menor do que a necessária para o
processo convencional (mais de 70%). Segundo Lam, et al. (2010) revisando os processos de
incineração de RSU e a utilização das cinzas oriundas do processo na construção civil,
industria química e agricultura Muitas aplicações das cinzas da incineração de RSU ainda
estão sob investigação. Os problemas ambientais e técnicos têm desencorajado a reutilização
destas cinzas. Mesmo com o aumento do custo total da incineração, o pré-tratamento do RSU
ou pós tratamento das cinzas permite que estas sejam utilizadas. Qualquer uma das aplicações
seria uma grande contribuição para minimizar o desperdício, além de proporcionar uma
alternativa para os aterros.
Segundo Ahmedzade e Sengoz (2009) avaliando a substituição a fração grossa de agregados
de calcário por escória de aciaria na produção de concreto betuminoso usinado a quente
(asfalto), esta substituição melhorou as propriedades mecânicas e de condutividade elétrica da
mistura, indicando que a escória de aciaria tem excelentes propriedades para a realização
desta substituição. Conforme Velasquez et al. (2009) a utilização de resíduos da mineração da
taconita (minério de ferro) como agregado na produção de concreto betuminoso usinado a
quente (asfalto) melhora as propriedades mecânicas do mesmo quando combinados com
agregados calcários ou graníticos, permitindo a valorização do resíduo e a diminuição da
demanda sobre os agregados convencionais. A utilização de escória de aciaria como agregado
no concreto betuminoso usinado a quente (asfalto) foi estudada como alternativa a deposição
desta escória em aterros. Este estudo é de grande impacto para o meio ambiente da China e
concluiu que a escória de aciaria promoveu uma melhora na qualidade do asfalto produzido.
Esta abordagem é capaz de produzir ganhos econômicos e ambientais (WU et al., 2007).
Para Moura (2000) a utilização de escória de cobre moída até o tamanho médio dos grãos de
materiais pozolânicos apresenta um resultado ótimo para o teor de 20%. Esta escolha deste
40
teor foi feita com base nos resultados de resistência à compressão axial simples, aos 28 dias,
de argamassas produzidas com teores de adição 10%, 20% e 30%. De acordo com Silva Filho
et al. (2002) avaliando a utilização da escória de ferro-cromo como agregado graúdo para o
concreto, esta foi classificada como resíduo classe II pela metodologia da NBR 10004 (1987).
A escória de ferro-cromo foi avaliada em suas propriedades físicas e químicas e apresentou
propriedades compatíveis para utilização como agregado graúdo para concreto.
Conforme Maslehuddin et al. (2003) os concretos produzidos com escória de aciaria de forno
elétrico como agregado apresentaram resultado superior quando comparados com concretos
produzidos com agregado de rocha calcaria quando avaliados a permeabilidade, a estabilidade
dimensional e corrosão das armaduras. Os resultados indicaram uma maior durabilidade dos
concretos produzido com escória de aciaria. Segundo Faraone et al. (2009) a utilização de
escória de aciaria para produção de argamassas melhora a resistência à compressão axial
simples da mesma. Concretos produzidos com substituição parcial ou total da areia por
escória de aciaria de forno elétrico tiveram a resistência à compressão axial simples
melhorada quando a escória de aciaria é utilizada em substituição de areia em teores de até
30%. Quando os valores ótimos são usados, a resistência à tração do concreto é melhorada
entre 40% e 140% e a resistência à compressão é melhorada entre 10% e 39%, para idade de
28 dias (QASRAWI et al., 2009). De acordo com Nascimento (2007) a utilização de escória
de aciaria elétrica como substituto total dos agregados convencionais (areia e brita) é possível
para obras que não sejam de responsabilidade ou para concretos não estruturais.
Para Barbosa et al. (2004) a utilização de finos basálticos como filler na produção de concreto
auto adensável é uma alternativa viável. Conforme Alhadas (2008) as características do
agregado graúdo de diferentes origens mineralógicas exerceram influência significativa tanto
na resistência à compressão axial simples quanto no módulo de deformação dos concretos
estudados. A análise comparativa dos valores medidos do módulo de deformação com as
equações previstas nos documentos normativos revela que estas são seguras e conservativas,
estimando valores menores que os medidos para os concretos estudados.
Estudos realizados por López et al. (2005) demonstraram que com a substituição de 5% em
peso do agregado fino (areia) por vidro numa granulometria entre 150-300 μm houve um
aumento de aproximadamente 60% na resistência à compressão axial simples do concreto
fabricado, que seria devido à diminuição da porosidade do concreto. A utilização de outras
41
faixas granulométricas acarretou aumentos menores, porém superiores aos valores
apresentados pelo concreto de referência. Por outro lado, a adição de vidro moído na
granulometria entre 150-300 μm em percentagens de até 20% sobre o peso do agregado fino
(areia) apresentou uma resistência à compressão axial simples 56,6% superior à do material
de referência com a adição de 5% em peso de vidro fino sobre o peso da areia. Acima deste
teor, houve uma diminuição da resistência à compressão do concreto. Este comportamento
seria influenciado pelo aumento da quantidade de material seco que deveria ser hidratado e o
aumento do número de vazios na massa de concreto.
De acordo com Giacobbe (2008) para a avaliação do comportamento do concreto com adição
de borracha reciclada de pneus é possível a utilização de uma curva baseada na teoria de
Abrams, em que a borracha incorporada pode ser correlacionada juntamente com a água. O
estudo realizado evidenciou uma aderência à teoria de Abrams com índice de correlação
próximo a 0,96. Segundo Freitas et al. (2009) a utilização de fibras de borracha reciclada de
pneus como agregado miúdo no concreto em substituição parcial da areia reduziu suas
resistências à compressão axial simples e à tração. Estes concretos, entretanto, apresentaram
boa resistência de aderência, sendo superior ao concreto de referência para 5% em massa
(calculado pela massa da areia). Para o ensaio de desgaste abrasivo os concretos com 5%,
10% e 15% de borracha apresentaram resultado superior ao do concreto de referência. Estes
resultados indicam o concreto com 5% de fibras de borracha como um bom material de reparo
em superfícies hidráulicas.
Vários estudos foram realizados para avaliar-se a utilização do grits, objetivando seu
aproveitamento. De acordo com Pereira et al. (2006a) o grits [...] apresentou potencial
significativo como estabilizante dos solos [...]. A adição do grits permitiu ganhos de
resistência mecânica nos solos, principalmente para os de textura areno-silito-argilosa. Os
resultados obtidos para misturas com teores superiores a 8% de grits as qualificam como
camadas de sub-base para pavimentos flexíveis segundo o método do Departamento Nacional
de Infra-estrutura de Transportes (DNIT). Segundo Machado et al. (2007) O grits apresentou-
se potencialmente utilizável como agente estabilizante de solo (latossolo) para pavimento de
estradas florestais, sendo mais eficiente após o tratamento térmico do grits a 600ºC. Conforme
Machado et al. (2009), dentro do comportamento geotécnico de misturas granulométricas de
solo-grits os resultados apontaram que a fração fina do grits é a mais importante para ganhos
de resistência mecânica, demonstrando a sua importância na reatividade das misturas, sendo
42
que a fração pedregulho exerce menor influencia nos ganhos de resistência mecânica dos
solos.
De acordo com Pereira et al. (2006b) a compactação da mistura solo-grits logo após a mistura
apresentou resistência mecânica superior quando comparado com tempos de cura de até 6
horas. Conforme Pereira et al. (2006c) analisando a resistência mecânica da mistura solo-grits
com períodos de cura de até 90 dias após a compactação obteve valores distintos para as 2
amostras de solo utilizadas. As amostras de solo utilizadas foram: o solo lateritico (latossolo
vermelho-amarelo) denominado solo 1 e o solo saprolítico (coloração acinzentada e textura
arenosa) denominado solo 2. As misturas solo 1-grits não obtiveram taxas de incremento na
resistência dessas misturas em função do período de cura, com as melhores respostas obtidas
nas misturas não-curadas, considerando-se as energias de compactação intermediária e
modificadas. Excetuando as misturas compactadas na energia modificada, em que ocorreram
ganhos no período de 90 dias de cura após a compactação. Para as misturas solo 2-grits
compactadas na energia intermediária, a cura não surtiu efeito em termos de ganhos de
resistência. com melhores respostas obtidas nas misturas não-curadas, Para a compactação na
energia modificada, essas mesmas misturas tiveram ganhos significativos de resistência
mecânica quando curadas.
O estudo proposto por Pinto (2005) para a valorização de resíduos da indústria de celulose na
produção de agregados leves concluiu que a melhor utilização para os grits será na aplicação
como cobertura dos aglomerados e não na matriz argilosa dos agregados leves. Na avaliação
das propriedades do grits como cobertura os estudos mostraram que o material ficou menos
poroso, o que indica que o grits pode simular o efeito de cobertura da calcita ou dolomita no
processo industrial. O tratamento do grits através de crivagem o moagem permitiram a sua
incorporação em cimento como aditivo na produção do mesmo em escala laboratorial. Em
teores de grits de até 5 % não alterou significativamente os valores de resistência mecânica e
os impactos previstos na composição do cimento, quanto a sulfatos e óxido de sódio (Na2O),
são inferiores aos valores admissíveis (MODOLO, 2006). Conforme Martins (2006) a
caracterização química e mineralógica do grits indica que o mesmo pode ser utilizado em
substituição do hidróxido de cálcio, neutralizante geralmente utilizado para o tratamento do
efluente do branqueamento ácido do processo Kraft. O grits pode contribuir para o aumento
da fertilidade e calagem do solo.
43
4 MATERIAIS E MÉTODOS
A seguir são apresentados os materiais e métodos utilizados.
4.1 Programa experimental
O programa experimental foi estabelecido em duas etapas. Na primeira etapa foi realizada a
caracterização do grits para avaliação das possíveis aplicações ou restrições à sua utilização.
Na segunda etapa foi definido traço de concreto padrão de baixa resistência constituído de
cimento, areia, brita 1 e água. Na manufatura dos concretos aqui analisados foram
confeccionados concretos com substituição de fração em massa do agregado graúdo
tradicionalmente utilizado, gnaisse, por agregado alternativo, grits, proveniente do processo
de produção de celulose. Para comparação dos resultados foi estabelecido um concreto de
referência, confeccionado com materiais de aplicação já difundida.
Foram definidos cinco traços com substituição da brita 1 por grits nas proporções de 25%,
50%, 75% e 100% em massa e com a mesma relação a/c um traço com a substituição de
100% em massa adotando uma alteração da relação a/c. Estes traços foram denominados de
C25, C50, C75, C100.1 e C100.2 respectivamente.
O traço do concreto de referência utilizado foi definido pela SOLUÇÃO Engenharia,
Consultoria e Tecnologia, localizada em Ipatinga/MG, para uma resistência caracteristica (fck)
de 11,0 MPa. Este traço de referência foi denominado C0. Os 6 traços de concreto foram
então determinados e estão apresentados na Tabela 5.
44
Tabela 5 - Traços utilizados nos corpos de prova dos concretos
TRAÇO Cimento Areia Brita 1 Grits a/c
C0 1 kg 3,378 kg 4,244 kg - 0,944
C25 1 kg 3,378 kg 3,183 kg 1,061 kg 0,944
C50 1 kg 3,378 kg 2,122 kg 2,122 kg 0,944
C75 1 kg 3,378 kg 1,061 kg 3,183 kg 0,944
C100.1 1 kg 3,378 kg - 4,244 kg 0,944
C100.2 1 kg 3,378 kg - 4,244 kg 1,044
Fonte: o autor (2010)
4.1.1 Tratamento estatístico dos resultados
Para os resultados de resistência à compressão axial simples foi utilizado o programa
computacional estatístico, Minitab 15 (2010) para a manipulação dos dados e análise dos
resultados. A técnica estatística utilizada para análise dos dados foi a Análise de Variância
(ANOVA – Analysis of Variance). O nível de significância adotado nas análise foi de 5%,
comumente utilizado na área da engenharia civil (ALVES, 2008)
4.2 Materiais
A coleta do grits foi realiza na empresa CENIBRA – Celulose Nipo-Brasileira S.A., situada
no município de Belo Oriente MG. A coleta foi realizada em dois pontos distintos de geração
do grits, em período de produção normal da fábrica de celulose. As amostras provenientes dos
dois pontos de coleta foram homogeneizadas e em seguida o material foi classificado segundo
sua granulometria, utilizando a metodologia da NBR 7211 (2009). Em razão da origem do
grits este apresenta soda cáustica (NaOH) residual. Para o manuseio seguro do grits o mesmo
foi submetido à lavagem com água corrente, até a eliminação da soda cáustica residual
presente na superfície do grits, em seguida o grits foi seco em estufa a 101ºC por 24 horas. A
45
Figura 6 mostra o aspecto do grits utilizado na preparação do concreto, em substituição ao
agregado natural gnaisse.
Figura 6 - Resíduo grits utilizado na manufatura dos concretos alternativos
Fonte: o autor (2010)
O agregado natural gnaisse utilizado na manufatura do dos concretos foi adquirido no
mercado local (leste de Minas Gerais), em forma de brita 1. O material foi classificado
segundo sua granulometria, utilizando a metodologia da NBR 7211 (2009). A Figura 7
mostra o aspecto da brita 1 utilizada na preparação do concreto.
Figura 7 - Brita 1 utilizada na manufatura dos concretos
Fonte: o autor (2010)
46
O agregado miúdo areia foi adquirida no mercado local (leste de Minas Gerais). O material
foi classificado segundo sua granulometria, utilizando a metodologia da NBR 7211 (2009).
Neste trabalho foi utilizado o cimento Portland de alto forno CP III-40-RS. O cimento foi
adquirido no mercado local (leste de Minas Gerais) em saco de papel kraft de 50 kg. Este
cimento foi escolhido por se tratar do cimento mais tradicionalmente utilizado na região,
sendo produzido em município pertencente a micro região do Vale do Aço.
4.3 Caracterização física dos agregados
Os ensaios de caracterização física dos agregados gnaisse e areia foram realizados no
Laboratório de Controle Tecnológico de Concreto da SOLUÇÃO Engenharia, Consultoria e
Tecnologia, localizado em Ipatinga/MG. Para o grits foi realizado o ensaio de granulometria,
executado no Laboratório de Tecnologia de Materiais, do UnilesteMG. Todos estes ensaios
seguem as normas ABNT detalhadas na Tabela 6.
Tabela 6 - Normas utilizadas para realização dos ensaios em agregados
Norma Descrição Características
NBR 7211
(2009)
Agregados para concreto - Especificação Granulometria, Módulo de
Finura, Diâmetro Máximo
NBR 7218
(2010)
Agregados - Determinação do teor de argila
em torrões e materiais friáveis
Teor de Argila
NBR NM46
(2003)
Agregados - Determinação do material fino
que passa através da peneira 75 um, por
lavagem
Materiais Puvurulentos
NBR NM49
(2001)
Agregado miúdo - Determinação de impurezas
orgânicas
Impurezas Orgânicas
NBR NM52
(2009)
Agregado miúdo - Determinação de massa
específica, massa específica aparente
Massa Específica, Massa
Unitária, Absorção
Fonte: o autor (2010)
47
4.3.1 Caracterização física do grits (objeto deste estudo)
Na primeira etapa deste trabalho foram enviados à Associação Brasileira de Cimentos
Portland (ABCP) 25 Kg do grits e 5 Kg de Cimento Portland de Alto Forno - CP-III-40-RS
para a realização dos ensaios de Reatividade Álcali-Agregado conforme métodos indicados na
norma NBR 15577 (2009) partes 4 e 5, Abrasão de “Los Angeles”conforme métodos
indicados na norma NBR NM51 (2001).
Para os ensaios de Reatividade Álcali-Agregado quando o resultado do ensaio acelerado
indica expansão menor que 0,19% aos 30 dias, equivalente a 28 dias de cura em solução
alcalina, o agregado é considerado potencialmente inócuo. Para a avaliação da mitigação da
reação álcali-agregado pelo método acelerado considera-se que a comprovação da mitigação
da reação é obtida quando a expansão for menor que 0,10% aos 16 dias, equivalente a 14 dias
de cura em solução alcalina.
Para o ensaio de abrasão “Los Angeles” o limite máximo de perda de massa deve ser inferior
a 50%.
4.4 Abatimento de tronco de cone e resistência à compressão axial simples dos concretos
Na segunda etapa foram realizados os ensaios de caracterização do concreto. Estes ensaios
foram realizados no Laboratório de Controle Tecnológico de Concreto da Solução
Engenharia, Consultoria e Tecnologia, localizado em Ipatinga/MG. Todos os ensaios
seguiram as normas da ABNT detalhadas na Tabela 7.
Tabela 7 - Normas utilizadas para realização dos ensaios nos concretos
Norma Descrição Características
NBR 5739
(2007)
Concreto - Ensaios de compressão de corpos-
de-prova cilíndricos
Resistência à Compressão
NBR NM67
(1998)
Concreto - Determinação da consistência pelo
abatimento do tronco de cone
Slump
Fonte: o autor (2010)
48
O ensaio de determinação da consistência de abatimento de cone, denominado neste estudo de
“Slump Test”, foi realizado com o objetivo de avaliar o comportamento do concreto com a
substituição da brita 1 pelo grits. Segundo Neville (1997) a trabalhabilidade é um dos
parâmetros mais importantes para a determinação da dosagem do concreto. Segundo Metha e
Monteiro (1994) a resistência à compressão axial simples é geralmente considerada como
sendo o principal parâmetro de avaliação do concreto, sendo a resistência à compressão axial
simples aos 28 dias aceita universalmente como um índice da resistência.
4.5 Manufatura dos concretos
A manufatura dos concretos foi realizada em betoneira tradicional adotando-se uma sequência
especifica de colocação dos materiais e tempo de mistura, apresentados na Tabela 8.
Tabela 8 – Sequência de preparação dos concretos
Sequência Material Tempo de mistura
1 Agregado graúdo -
2 Agregado miúdo 1 minuto
3 50% da água de amassamento 1 minuto
4 Cimento 1 minuto
5 50% da água de amassamento 5 minutos
Fonte: o autor (2010)
Os corpos de prova para os ensaios de resistência à compressão axial simples foram moldados
em forma plásticas cilíndricas de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura. A betoneira utilizada
pode ser vista na Figura 8.
49
Figura 8 - Betoneira utilizada para manufatura dos concretos
Fonte: o autor (2010)
4.6 Moldagem e cura dos corpos de prova dos concretos
Os corpos de prova para os ensaios de resistência à compressão axial simples foram moldados
em forma plásticas cilíndricas de 10 cm de diâmetro e 20 cm de altura, conforme a NBR 9941
(1989). A Figura 9 apresenta os CP’s logo após a moldagem dos mesmos.
Figura 9 - Corpos de prova dos concretos recém moldados
Fonte: o autor
Após 24 horas os CP’s foram desmoldados e submetidos à cura em tanque de água por 3 dias.
Após este período os CP´s selecionados para ensaio a 28 dias foram retirados do tanque de
50
cura e submetidos à cura em câmara úmida. A Figura 10 apresenta os CP’s imersos em tanque
de água.
Figura 10 - Corpos de prova dos concretos em tanque de água
Fonte: o autor (2010)
4.7 Realização do “Slump Test”
O “Slump Test” dos concretos foram realizados para os seis traços de concreto utilizados
neste trabalho, sendo executados conforme metodologia preconizada na NBR NM67 (1998).
A Figura 11 apresenta a execução do ensaio.
51
Figura 11 - Realização do “Slump Test”
Fonte: o autor (2010)
4.8 Rompimento dos corpos de prova
Os ensaios de resistência à compressão axial simples foram realizados conforme a NBR 5739
(1986). Para cada idade foram utilizados dois CP’s para cada traço, conforme metodologia
preconizada pela NBR 5739 (1986). Antes da realização dos ensaios as superfícies dos CP’s
das idades de 3 e 7 dias foram regularizadas através de capeamento com enxofre, para a idade
de 28 dias as superfícies foram retificadas. A Figura 12 apresenta o método de regularização
das superfícies dos CP’s através de retificação. A Figura 13 apresenta os CP’s após o
capeamento com enxofre de uma das superfícies.
52
Figura 12 - Retificação de superfície de corpo de prova de concreto para ensaio de resistência
à compressão axial simples
Fonte: o autor (2010)
Figura 13 - Capeamento de superfície de corpo de prova de concreto com enxofre para ensaio
de resistência à compressão axial simples
Fonte: o autor (2010)
53
5 RESULTADOS E DISCUSSÃO
A seguir são apresentados os resultados e discussão deste trabalho.
5.1 Resíduo grits
A seguir são apresentados os resultados e discussão dos ensaios realizados na primeira etapa
deste trabalho.
5.1.1 Abrasão “Los Angeles”
A tabela 9 apresenta o resultado do ensaio para determinação da abrasão “Los Angeles”.
Tabela 9 – Resultado do ensaio de abrasão “Los Angeles” do resíduo grits
Identificação das
amostras
Graduação
utilizada
Perda de
massa
Limite máximo de perda de massa
NBR 7211
ABCP 123729 B 56 % < 50 %
Fonte: ABCP (2009a)
O resultado obtido está acima do limite máximo de perda de massa determinado pela NBR
7211 (1986), concluindo-se assim que o grits não atende ao requisito da norma. Este resultado
é coerente com a observação visual da consistência do grits, que apresenta britas com
consistência firme concomitantemente com material com facilidade de esfarelar-se.
O resultado apresentado na tabela 9 indica que a utilização do grits como agregado graúdo
está restrita a casos onde a resistência a abrasão não seja um fator determinante, tais como: i)
concretos de enchimento, concretos para utilização em locais de pouca criticidade, como
contra pisos em locais que sofrerão revestimento posterior.
54
5.1.2 Reatividade álcali-agregado
Os ensaios para determinação da reatividade álcali agregado utilizando cimento padrão da
ABCP e cimento CP III apresentaram os resultados apresentados na tabela 10.
Tabela 10 - Variação dimensional das barras de argamassa em solução alcalina
Idade de cura agressiva (dias) Variações dimensionais médias (%)
NBR 15577-4 NBR 15577-5
2 0,00 0,00
5 0,00 0,00
7 0,00 0,01
9 0,00 0,01
12 0,00 0,01
14 0,00 0,01
16 0,00 0,01
19 0,00 0,01
21 0,00 0,01
23 0,00 0,01
26 0,00 0,01
28 0,00 0,02
Fonte: ABCP (2009b)
Os gráficos representando a variação dimensional média de cada ensaio estão apresentados
nas Figuras 14 e 15.
55
Figura 14 - Gráfico da evolução da expansão do corpo de prova de cimento e grits com o
tempo de cura em solução alcalina – NBR 15577-4
Fonte: ABCP (2009b)
Figura 15 - Gráfico da evolução da expansão do corpo de prova de cimento e grits com o
tempo de cura em solução alcalina – NBR 15577-5
Fonte: ABCP (2009b)
Os resultados apresentados na Tabela 10 indicam que o agregado é considerado
56
potencialmente inócuo, bem como a sua combinação com o cimento Portland CP III
tradicionalmente utilizado na região leste de Minas Gerais. A combinação de grits e cimento
Portland CP III também apresentou comprovação da mitigação da RAA, apresentando baixos
riscos de manifestações patológicas referentes à RAA.
5.1.3 Caracterização granulométrica
O resultado do ensaio granulométrico do grits é apresentado na Tabela 11.
Tabela 11 - Ensaio granulométrico do resíduo grits
Peneiras (mm) Quantidade (g) Retida (%) Acumulada (%)
32,000 total: 16100g 0,0 0,0
25,000 460 2,9 2,9
19,000 880 5,5 8,4
12,500 3600 22,4 30,8
9,500 3200 19,9 50,7
6,300 2800 17,4 68,1
4,800 1120 7,0 75,1
2,400 1320 8,2 83,3
2,000 289 1,8 85,1
1,000 818 5,1 90,2
0,600 445 2,8 93,0
0,425 216 1,3 94,3
0,300 161 1,0 95,3
0,250 260 1,6 96,9
0,180 287 1,8 98,7
0,150 55 0,3 99,0
0,125 35 0,2 99,2
0,075 88 0,5 99,7
fundo 48 0,3 100,0
Peso inicial: 20 Kg - Peso final (após lavagem e secagem a 101ºC durante 24 h): 16,1 Kg
Módulo de finura: 5,934
D máx: 25,000 mm
Fonte: o autor (2010)
57
O resíduo grits utilizado neste trabalho apresentou granulometria não enquadrada como brita
1 ou como brita 0. Com relação à brita de gnaisse, tipo 1, o resíduo grits apresentou maior
quantidade de frações mais finas e diâmetro máximo superior. O resultado do ensaio
granulométrico do grits e suas curvas granulométricas podem ser vistos no ANEXO A.
5.2 Gnaisse e areia
O resultado do ensaio granulométrico do gnaisse é apresentado na Tabela 12. A
caracterização física completa da brita 1 está apresentada no ANEXO B.
Tabela 12 - Ensaio granulométrico do gnaisse (brita 1)
Peneiras (mm) Quantidade (g) Retida (%) Acumulada (%)
32,000 total: 2000g 0,00 0,00
25,000 0 0,00 0,00
19,000 10 0,50 0,50
12,500 1049 52,45 52,95
9,500 832 41,60 94,55
6,300 100 5,00 99,55
4,800 2 0,10 99,65
2,400 0 0,00 99,65
2,000 0 0,00 99,65
1,200 0 0,00 99,65
0,600 0 0,00 99,65
0,300 0 0,00 99,65
0,150 0 0,00 99,65
fundo 7 0,35 100,00
Peso inicial: 2 Kg
Módulo de finura: 6,930
D máx: 19,0 mm
Fonte: o autor (2010)
A tabela 12 indica que a brita utilizada neste trabalho está de acordo com a curva
granulométrica da brita 1.
58
O resultado do ensaio granulométrico da areia é apresentado na Tabela 13. A caracterização
física completa da areia está apresentada no ANEXO C.
Tabela 13 - Ensaio granulométrico da areia
Peneiras (mm) Quantidade (g) Retida (%) Acumulada (%)
6,300 total: 500g 0,00 0,00
4,800 8,8 1,76 1,76
2,400 28,8 5,76 7,52
1,200 57,1 11,42 18,94
0,600 201,4 40,28 59,22
0,300 128,4 25,68 84,90
0,150 62,7 12,54 97,44
fundo 12,8 2,56 100,00
Peso inicial: 0,5 Kg
Módulo de finura: 2,698
D máx: 4,8 mm
Fonte: o autor (2010)
A tabela 13 indica que a areia utilizada neste trabalho está de acordo com a curva
granulométrica areia média.
5.3 Concretos no estado fresco
O resultado do “Slump Test” está apresentado na tabela 14.
Tabela 14 - Resultados do “Slump Test”
Traço Abatimento de tronco de cone (cm)
C0 3,00
C25 0,00
C50 0,00
C75 0,00
C100.1 0,00
C100.2 5,00
Fonte: o autor (2010)
59
A trabalhabilidade do concreto foi influenciada pela adição do grits. A Tabela 14 indica que a
partir da substituição de 25% da brita 1 por grits houve uma redução do abatimento do tronco
de cone de 3 cm para zero, indicando piora na trabalhabilidade do concreto. A figura 16
apresenta a medição do abatimento do tronco de cone do concreto do traço C0. A figura 17
apresenta a medição do abatimento do tronco de cone do concreto de traço C25.
Figura 16 – “Slump Test” do concreto traço C0
Fonte: o autor (2010)
Figura 17 – “Slump Test” do concreto traço C25
Fonte: o autor (2010)
Na sequência da manufatura dos concretos de traços C50, C75 e C100.1 a trabalhabilidade do
concreto foi se tornando mais difícil. Esta alteração não se refletiu diretamente no “Slump
Test” pois o abatimento para todos estes traços foi igual a zero. A alteração da
60
trabalhabilidade do concreto pode ser observada visualmente pelo aspecto do tronco de cone,
conforme observado na Figura 17 (relativa ao traço C25) e na Figura 18 (relativa ao traço
C100.1).
Figura 18 – “Slump Test” do concreto traço C100.1
Fonte: o autor (2010)
A alteração da relação água/cimento de 0,944 para 1,044 no traço C100.2 alterou
significativamente a trabalhabilidade do concreto. Esta alteração pode ser comprovada através
do “Slump Test” com a alteração do abatimento do tronco de cone do concreto para 5,00 cm.
O comportamento dos concretos durante a realização do “Slump Test” sugere que parte da
água de emassamento do concreto foi absorvida pelo grits, alterando a consistência dos
concretos conforme observado nas figuras 16, 17 e 18.
5.4 Análise sobre adensamento e desmoldagem do corpos de prova dos concretos
A manufatura dos CP’s refletiu a alteração da trabalhabilidade do concreto observada durante
a realização do “Slump Test”. O adensamento do concreto foi mais demorado à medida que o
percentual de grits no concreto aumentava. Para o traço C100.1 pode-se observar visualmente
61
um diferença na qualidade do adensamento. A Figura 19 apresenta a superfície dos CP’s de
traços C75 e C100.1 logo após a moldagem.
Figura 19 - CP’s dos concretos traços C75 e C100.1 após moldagem
Fonte: o autor (2010)
O comportamento dos concretos durante a realização do adensamento dos CP’s também
sugere que parte da água de emassamento do concreto foi absorvida pelo grits, alterando a
consistência dos concretos conforme observado na figura 19.
Ao realizar-se a desmoldagem dos CP’s pode-se observar o perfeito adensamento dos CP’s
dos traços C0, C25, C50, C75 e C100.2. Observou-se existência de bolhas nos CP’s do traço
C100.1. Este resultado é compatível com a alteração da trabalhabilidade do concreto
observada durante o “Slump Test” e a moldagem dos CP’s.
5.5 Resistência à compressão axial simples
Os resultados obtidos nos ensaios de resistência à compressão axial simples (rompimento dos
corpos de prova) estão apresentados na Tabela 15.
TRAÇO C100.1
TRAÇO C75
62
Tabela 15 - Resistência média à compressão do concreto
Traço Resistência média à compressão (MPa)
3 dias 7 dias 28 dias
C0 5,01 7,56 11,37
C25 6,39 8,93 12,77
C50 7,37 9,64 13,30
C75 6,58 8,18 11,19
C100.1 6,76 8,25 10,68
C100.2 4,10 5,81 7,66
Fonte: o autor (2010)
Os valores de rompimento dos concretos no ensaio de resistência à compressão axial simples
estão apresentados no ANEXO D.
A Figura 20 apresenta os resultados da Tabela 14 em forma de gráfico.
Figura 20 - Gráfico da resistência média à compressão do concreto
Fonte: o autor (2010)
Os resultados apresentados indicam uma curva com máximo de resistência à compressão axial
simples para o traço C50 (substituição de 50% em massa da brita 1 por grits). Para os traços
63
C75 e C100.1 (substituição de 75% e 100% em massa da brita 1 por grits respectivamente)
houve uma redução da resistência à compressão axial simples.
A resistência a compressão axial simples do traço C100.2 (substituição de 100% em massa da
brita 1 por grits e aumento da relação a/c de 0,944 para 1,044 apresentou o menor resultado do
grupo. Este comportamento é compatível com o predito por Neville (1997), segundo o qual a
resistência à compressão axial simples de um concreto de uma determinada idade depende de
dois fatores: i) grau de adensamento; ii) relação a/c. Este comportamento também se enquadra
nas predições de Metha e Monteiro (1994) e Otsuki et al. (2003), segundo os quais quanto
maior a relação a/c menor a resistência à compressão axial simples do concreto.
A Tabela 16 apresenta a variação percentual da resistência à compressão dos diversos traços
comparados com o concreto de referência (traço C0).
Tabela 16 - Variação da Resistência a Compressão em relação ao traço 1
Traço Variação da resistência à compressão em relação ao traço C0 (%)
3 dias 7 dias 28 dias
C25 27,54 18,12 12,31
C50 47,11 27,51 16,97
C75 31,34 8,20 -1,58
C100.1 34,93 9,13 -6,07
C100.2 -18,16 -23,15 -32,63
Fonte: o autor (2010)
A Figura 21 apresenta os resultados da Tabela 15 em forma de gráfico, para melhor
visualização.
64
Figura 21 - Variação da resistência média à compressão do concreto
Fonte: o autor (2010)
Os resultados da tabela 16 mostram que o ganho percentual de resistência à compressão axial
simples obtido na idade de 3 dias não se manteve para as idades de 7 e 28 dias, ficando as
resistências à compressão axial simples para estas idades mais próximas da resistência do
concreto de referência.
A análise de variância (ANOVA) foi realizada para as idades de 3, 7 e 28 dias separadamente
e estão apresentadas nas tabelas 17, 18 e 19 respectivamente.
Tabela 17 – Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 3 dias
FATOR GL SQ MQ F P
TRAÇO 5 15,050 3,010 21,26 0,001
ERRO 6 0,850 0,142 - -
TOTAL 11 15,900 - - -
S = 0,3763 R-Q = 94,66% R-Qaj = 90,20%
Nota: GDL = Graus de Liberdade SQ = Soma dos Quadrados MQ = Médias Quadradas
F = Relação F P = P-valores R-Q = R² R-Qaj = R² ajustado
Fonte: o autor (2010)
65
O resultado apresentado na tabela 17 para P (0,001) menor que 0,05, equivalente ao nível de
significância de 5%, indica que os valores são significativamente diferentes. O valor de R-Qaj
de 90,20% demonstra o correto ajuste dos resultados obtidos com o modelo estatístico.
Tabela 18 – Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 7 dias
FATOR GDL SQ MQ F P
TRAÇO 5 17,2877 3,4575 35,36 0,000
ERRO 6 0,5867 0,0978 - -
TOTAL 11 17,8744 - - -
S = 0,3127 R-Q = 96,72% R-Qaj = 93,98%
Nota: GDL = Graus de Liberdade SQ = Soma dos Quadrados MQ = Médias Quadradas
F = Relação F P = P-valores R-Q = R² R-Qaj = R² ajustado
Fonte: o autor (2010)
O resultado apresentado na tabela 18 para P (0,000) indica que os valores são
significativamente diferentes. O valor de R-Qaj de 93,98% demonstra o correto ajuste dos
resultados obtidos com o modelo estatístico.
Tabela 19 – Resultados da ANOVA para análise dos resultados do ensaio de resistência à
compressão axial simples na idade de 28 dias
FATOR GDL SQ MQ F P
TRAÇO 5 39,318 7,864 11,40 0,005
ERRO 6 4,137 0,690 - -
TOTAL 11 43,457 - - -
S = 0,8304 R-Q = 90,48% R-Qaj = 82,55%
Nota: GDL = Graus de Liberdade SQ = Soma dos Quadrados MQ = Médias Quadradas
F = Relação F P = P-valores R-Q = R² R-Qaj = R² ajustado
Fonte: o autor (2010)
O resultado apresentado na tabela 19 para P (0,005) indica que os valores são
significativamente diferentes. O valor de R-Qaj de 82,55% demonstra o ajuste adequado dos
66
resultados obtidos com o modelo estatístico.
Na figura 22 são apresentados os gráficos de resíduos para os concretos com idade de 3 dias.
Figura 22 – Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 3 dias.
(a) probabilidade normal, (b) resíduos versus valores ajustados, (c) histograma e (d) resíduos
versus ordem dos dados.
Fonte: o autor (2010)
A figura 22 (a) indica uma distribuição normal com média próxima de zero, a figura 22 (c)
apresenta a curva da distribuição dos resíduos. A figura 22 (b) exibe os resíduos com
variância constante. A figura 22 (d) demonstra a independência dos dados. Este
comportamento de resíduos mostra-se adequado às condições de normalidade do trabalho
realizado.
Na figura 23 são apresentados os gráficos de resíduos para os concretos com idade de 7 dias.
(a) (b)
(c) (d)
Histograma de resíduos
Per
cen
tual
Resíduo
Resíduos versus ordem de dados
Ordem da observação
Res
ídu
o
Per
cen
tual
Resíduo
Probabilidade nornal dos resíduos Resíduos versus valores ajustados
Res
ídu
o
Valor ajustado
67
Figura 23 – Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 7 dias.
(a) probabilidade normal, (b) resíduos versus valores ajustados, (c) histograma e (d) resíduos
versus ordem dos dados.
Fonte: o autor (2010)
A figura 23 (a) e (c) indicam uma distribuição normal com média próxima de zero. A figura
22 (b) exibe os resíduos com variância constante. A figura 22 (d) demonstra a independência
dos dados. Este comportamento de resíduos mostra-se adequado às condições de normalidade
do trabalho realizado.
Na figura 24 são apresentados os gráficos de resíduos para os concretos com idade de 28 dias.
(a) (b)
(c) (d)
Histograma de resíduos Resíduos versus ordem de dados
Per
cen
tual
Res
ídu
o
Resíduo Ordem da observação
Probabilidade nornal dos resíduos Resíduos versus valores ajustadosP
erce
ntu
al
Res
ídu
o
Resíduo Valor ajustado
68
Figura 24 – Gráficos de resíduos para resistência à compressão do concreto na idade de 28
dias. (a) probabilidade normal, (b) resíduos versus valores ajustados, (c) histograma e (d)
resíduos versus ordem dos dados.
Fonte: o autor (2010)
A figura 24 (a) indica uma distribuição normal com média próxima de zero, a figura 24 (c)
apresenta a curva da distribuição dos resíduos. A figura 24 (b) exibe os resíduos com
variância constante. A figura 24 (d) demonstra a independência dos dados. Este
comportamento de resíduos mostra-se adequado às condições de normalidade do trabalho
realizado.
(a) (b)
(c) (d)
Histograma de resíduos Resíduos versus ordem de dados
Per
cen
tual
Res
ídu
o
Resíduo Ordem da observação
Probabilidade nornal dos resíduos Resíduos versus valores ajustadosP
erce
ntu
al
Res
ídu
o
Resíduo Valor ajustado
69
6 CONCLUSÕES
A utilização do resíduo grits como agregado graúdo no concreto em substituição a rocha
natural gnaisse mostrou-se viável dentro dos parâmetros avaliados neste estudo. Os resultados
da primeira etapa do estudo indicam que o resíduo grits pode ser utilizado como agregado
graúdo em onde a resistência a abrasão não seja um fator determinante (tais como: concretos
de baixa resistência ou de enchimento, contra pisos em locais que sofrerão revestimento
posterior), pois o mesmo se mostrou potencialmente inócuo para a RAA e apresentou perda
de massa acima do determinado pela NBR 7211 (1986).
A resistência a compressão axial simples do concreto foi aumentada para substituições de
brita de gnaisse pelo resíduo grits nas proporções de 25% e 50% em massa. Para substituições
nos percentuais de 75% e 100% em massa da brita 1 pelo resíduo grits houve uma redução da
resistência a compressão axial simples do concreto. A maior resistência à compressão axial
simples foi obtida com a substituição de 50% em massa da brita 1 de gnaisse pelo resíduo
grits.
A trabalhabilidade do concreto verificada pelo “Slump Test” foi influenciada pela substituição
da brita 1 de gnaisse pelo resíduo grits, neste aspecto a trabalhabilidade tornou-se pior com o
aumento da substituição da brita 1 pelo resíduo grits, porém de limites que permitem o
adensamento adequado do concreto para os traços com até 75% de substituição de gnaisse.
Para o concreto com 100% de substituição de gnaisse e relação a/c de 0,944 a trabalhabilidade
tornou-se inviável, prejudicando o adensamento adequado do concreto. Para o concreto com
100% de substituição de gnaisse e relação a/c de 1,044 a trabalhabilidade do concreto foi
superior a do concreto de referência (sem grits).
Os resultados dos ensaios de abatimento de tronco de cone e resistência à compressão axial
simples obtidos neste estudo indicam que existe um ponto ótimo de substituição de brita 1 de
gnaisse pelo resíduo grits capaz de produzir um concreto com resistência à compressão axial
simples adequado para utilização como concreto de baixa resistência ou de enchimento e
contra pisos que sofrerão revestimento posterior.
70
RECOMENDAÇÕES
Para uma avaliação mais completa da viabilidade de utilização do resíduo grits como
agregado graúdo no concreto em substituição ao agregado natural gnaisse sugere-se: um
estudo incluindo o ensaio de abrasão “Los Angeles” para as diversas proporções de
substituição do agregado natural gnaisse pelo grits, de acordo com as proporções a serem
utilizadas nos concretos.
Para uma compreensão mais completa da influência do resíduo grits na resistência final do
concreto sugere-se um novo estudo contemplando: i) controle adequado da relação a/c,
compensando a absorção de água de amassamento pelo grits; ii) execução de traços com
substituição volumétrica em razão da diferença de densidade entre estes agregados; iii)
variação da resistência a compressão final do concreto; iv) avaliação da utilização de aditivos
plastificantes em adição ao concreto para permitir a redução da relação a/c sem
comprometimento da trabalhabilidade.
Sugere-se a realização de um estudo avaliando a influência do tratamento térmico do grits na
resistência a compressão final do concreto.
Sugere-se ainda que os estudos para melhor compreensão da influência do resíduo grits e sua
viabilidade como agregado graúdo para o concreto incluam a discussão sobre a correta
destinação da água resultante da lavagem do grits.
71
REFERÊNCIAS
ACHTEMICHUK, S.; HUBBARD, J.; SLUCE, R.; SHEHATA, M. H. The utilization of
recycled concrete aggregate to produce controlled low-strength materials without
using Portland cement. Cement & Concrete Composites, vol. 31, p. 564–569, 2009.
AGENDA 21 GLOBAL. In: Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e
Desenvolvimento Humano Eco-92. Rio de Janeiro; 1992.
AHMEDZADE, P.; SENGOZ, B. Evaluation of steel slag coarse aggregate in hot mix
asphalt concrete. Journal of Hazardous Materials, vol. 165, p. 300–305, 2009.
ALHADAS, M. F. S. Estudo da influência do agregado graúdo de diferentes origens
mineralógicas nas propriedades mecânicas do concreto. Belo Horizonte, 2008. 126 p.
Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas Gerais.
ALVES, M. S. Estudo das características e da viabilidade do uso de resíduos gerados no
polimento de rochas graníticas como adição em concretos. Belo Horizonte, 2008. 132
p. Dissertação (Mestrado) – Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas
Gerais.
ANDREOLA, R.; VIEIRA, O; SANTOS, O; JORGE, L. Modelagem e simulação de um
reator de caustificação. In: CONGRESO IBEROAMERICANO DE INVESTIGACIÓN
EM CELULOSA Y PAPEL, 2000. Anais.
ANDRIOLO, F. R. Documentação sobre panorama brasileiro. In: SIMPÓSIO
BRASILEIRO SOBRE REATIVIDADE ALCALI-AGREGADO EM ESTRUTURAS
DE CONCRETO, 1997, Goiânia. Relatório Final – Panorama Brasileiro e Relatório
Técnico do Simpósio. Goiânia, 1999.
ASSIS, L. G.; DIAS, F. M. Estudo da viabilidade da utilização da rocha dunito,
proveniente de Catas Altas - MG, como agregado para concreto. In: IV SEGeT –
Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia, Resende, 2007. Anais… Resende,
2007.
APPLETON, J. Construções em betão: nota histórica sobre a sua evolução. Lisboa:
Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico, 2005. Disponível em:
http://periodicos.uem.br/ojs/index.php/RevTecnol/article/viewPDFInterstitial/8169/516
Acesso em: 05 abr 2010.
Associação Brasileira de Cimentos Portland. Relatório de ensaio 56585. São Paulo, 2009,
2p.
_____. Relatório de ensaio 57069. São Paulo, 2009, 7p.
_____. BT 106 – Boletin Técnico – Guia Básico de Utilização do Cimento Portland. São
Paulo, 2002.
72
_____. Básico Sobre cimento. http://www.abcp.org.br/basico_sobre_cimento/tipos.shtml,
acessado em 13/07/2009 às 21:31hs.
Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 5739 - Determinação da resistência à
compressão. Rio de Janeiro 1986, 3p.
_____. NBR 7211 - Agregados para concreto - Especificação. Rio de Janeiro, 1986.
_____. NBR 7218 - Agregados - Determinação do teor de argila em torrões e materiais
friáveis. Rio de Janeiro, 2010.
_____. NBR 9941 - Moldagem e cura de corpos de prova cilíndricos de concreto. Rio de
Janeiro, 1989, 4p.
_____. NBR 10004 - Resíduos Sólidos - classificação. Rio de Janeiro, 2004.
_____. NBR 15577-1 - Agregados – Reatividade álcali-agregado – Parte 1. Rio de Janeiro,
2008, 11p.
_____. NBR NM46 - Agregados – Determinação do material fino que passa através da
peneira 75 um, por lavagem. Rio de Janeiro, 2003.
_____. NBR NM49 - Agregado miúdo - Determinação de impurezas orgânicas. Rio de
Janeiro, 2001.
_____. NBR NM51 - Agregado Graúdo - Ensaio de Abrasão “Los Angeles”. 2001, 3p.
_____. NBR NM52 - Agregado miúdo - Determinação de massa específica, massa
específica aparente. Rio de Janeiro, 2009.
_____. NBR NM67 - Concreto - Determinação da consistência pelo abatimento do tronco
de cone. Rio de Janeiro, 1998.
BARBOSA, M. P.; SILVA, L. M.; MENOSSI, R. T.; SALLES, F. M.; RÓS, P. S. A
influência da adição de finos basálticos nas características reológicas e mecânicas
dos concretos auto-adensáveis (CAA). IBRACON - Volume II - Construções em
Concreto - Trabalho CBC0162 - pg. II.7 - II.22. In: 46º Congresso Brasileiro do
Concreto, 2004.
BUTTLER, A.M. Concreto com agregados reciclados de concreto – influência da idade
de reciclagem nas propriedades dos agregados e concretos reciclados. São Carlos,
2003. Disertação (Mestrado) – Escola de engenharia de São Carlos, Universidade de São
Paulo.
CABRAL, A. E. B. Modelagem de propriedades mecânicas e de durabilidade de
concretos produzidos com agregados reciclados, considerando-se a variabilidade da
composição do RCD. São Carlos. 2007. 254p. Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia
de são Carlos – Universidade de São Carlos.
73
CARNEIRO, A. P.; BRUM, I. A.; COSTA. D. B. et al. Characterization of C&D waste and
processed debris aiming the production of construction materials. In: CIB
SYMPOSIUM IN CONSTRUCTION AND ENVIRONMENT: THEORY INTO
PRACTICE, 2000, São Paulo, Brazil. Proceedings... São Paulo: CIB, 2000. 10p.
CASTILHO J. A. B. et al. Diagnóstico de resíduos sólidos industriais em Santa Catarina:
perspectivas de valorização na construção civil. In: WORKSHOP RECICLAGEM E
REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS COMO MATERIAIS DE CONSTRUÇÃO CIVIL,
1996, São Paulo. Anais... São Paulo, 1996. p. 71-78.
CENIBRA – CELULOSE NIPO-BRASILEIRA S/A. Relatório de sustentabilidade 2009.
Jun. 2010. Disponível em: <http://www.cenibra.com.br/cenibra/Relatorio%20Web/www/
fscommand/PORTUGUES.pdf>. Acesso em: 20 ago. 2010.
CINCOTTO, M. A. Utilização de subprodutos e resíduos na indústria da construção civil.
In: SIMPÓSIO DE DESEMPENHO DE MATERIAIS E COMPONENTES DE
CONSTRUÇÃO CIVIL. 2, 1988, Florianópolis. Anais... Florianópolis: [s.n.], 1988.
p.171-181.
DEBIEB, F.; COURARD, L.; KENAI, S.; DEGEIMBRE, R. Mechanical and durability
properties of concrete using contaminated recycled aggregates. Cement & Concrete
Composites, vol. 32, p. 421–426, 2010.
Departamento Nacional de Infra-estrutura e Transporte. Patologias do concreto –
Especificação de serviço, 090 – ES, 2006, 10p.
DURANTE, R. Concreto – Qualidade, Classificação e Propriedades. São Paulo,
CESET/UNICAMP, 2000.
FARAONE, N.; TONELLO, G.; FURLANI, E.; MASCHIO, S. Steelmaking slag as
agregate for mortars: Effects of particle dimension on compression strength.
Chemosphere, vol. 77, p. 1152–1156, 2009.
FERRARI, G.; MOROTTI, A. Prospettive d’impiego dei calcestruzzi confezionati con
aggregati riciclati. Revista Recycling, p. 113-117, Itália, maio 2008.
FIESP. Construbusiness 1999 - Habitação, infra-estrutura e emprego. São Paulo: FIESP,
3º Seminário Brasileiro da Indústria da Construção. 1999. 26p.
FLYHAMMAR, P.; BENDZ, D. Leaching of different elements from subbase layers of
alternative aggregates in pavement constructions. Journal of Hazardous Materials,
B137, p. 603-611, 2006.
FREITAS, C.; GALVÃO, J. C. A.; PORTELLA, K. F.; JOUKOSKI, A.; GOMES FILHO,
C.V.; FERREIRA, E. S. Desempenho físico-químico e mecânico de concreto
produzido com borracha de estireno-butadieno reciclada de pneus. Química Nova,
vol. 32, n. 4, p. 913-918, 2009.
74
GAYARRE, F. L. Influencia de la variación de los parámetros de dosificación y
fabricación de hormigón reciclado estructural sobre sus propiedades físicas y
mecánicas. Gijón, 2008. 328p. Tese (Doutorado) – Departamento de Construcción e
Ingeniería de Fabricación – Universidad de Oviedo.
GIACOBBE, S. Estudo do comportamento físico-mecânico do concreto de cimento
Portland com adição de borracha de pneus. São Paulo, 2008. 105 p. Dissertação
(Mestrado) – Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.
GIACOMINI, B.; HORNINK, G. G.; COMPIANI, M. Gnaisse Biblioteca Digital de Ciências,
26 out. 2009. Disponível em: <http://www.ib.unicamp.br/lte/bdc/visualizarMaterial.php?
idMaterial=1052>. Acesso em: 29 mar. 2010.
GULLICHEN, J.; FOGELHOLN, C-J. Chemical pulping (book 6) in Papermaking science
and technology. 693 p. Helsinki: Fapet, 2000.
HOBBS, D. W. Alkali-silica reaction in concrete. London: Thomas Telford, 1988. 183p.
HOPPEN, C; PORTELLA, K. F.; JOUKOSKI, A.; BARON, O.; FRANCK, R.; SALES, A.;
ANDREOLI, C. V.; PAULON, V. A. Co-disposição de lodo centrifugado de Estação
de Tratamento de Água (ETA) em matriz de concreto: método alternativo de
preservação ambiental. Cerâmica, num. 51, p. 85-89, 2005.
HUMMEL, A. Prontuario del hormigon. 2. ed. Barcelona: Editores Técnicos Associados,
1966.
JOHN, V. M. Reciclagem de resíduos na construção civil: contribuição à metodologia de
pesquisa e desenvolvimento. 102 p. São Paulo, 2000. Tese (Livre docência) Escola
Politécnica da Universidade de São Paulo.
JUAN, M. S de; GUTIÉRREZ, P. A. Influence of a recycled aggregate quality on concrete
properties. International RILEM Conference on the use of recycled materials in
buildings and structures. Espanha, 2004. p. 545-553.
KIHARA, Y. Reação álcali-agregado: aspectos mineralógicos. In: SIMPÓSIO
NACIONAL DE AGREGADOS, 1, 1986, São Paulo. Anais... São Paulo: Escola
Politécnica da USP, 1986. p.127-138.
KOU, S.C.; POON, C.S. Properties of self-compacting concrete prepared with coarse and
fine recycled concrete aggregates. Cement & Concrete Composites, vol. 31, p. 622–
627, 2009.
LAM, C. H. K.; IP, A. W. M.; BARFORD, J. P.; McKAY, G. Use of Incineration MSW
Ash: A Review. Sustainability, n. 2, p. 1943-1968, 2010.
LEITE, M. B. Avaliação de propriedades mecânicas de concretos produzidos com
agregados reciclados de resíduos de construção e demolição. Porto Alegre, 2001. Tese
(Doutorado) – Escola de Engenharia, Universidade Federal do rio Grande do Sul.
75
LIMA, J. A. R. Proposição de diretrizes para produção e normalização de resíduo de
construção reciclado e de suas aplicações em argamassas e concretos. São Carlos,
1999. 222f. Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia de São Carlos - Universidade
de São Paulo.
LÓPEZ, D. A. R.; AZEVEDO, C. A. P.; BARBOSA NETO, E. Avaliação das propriedades
físicas e mecânicas de concretos produzidos com vidro cominuído como agregado
fino. Cerâmica, n. 51, p. 318-324, 2005.
MACHADO, A. T. Estudo comparativo dos métodos de ensaio para avaliação da
expansibilidade das escórias de aciaria. São Paulo, 2000. 153f. Dissertação de
Mestrado (Graduação em Engenharia Civil) – Curso de Engenharia Civil, Universidade
de São Paulo.
MACHADO, C. C.; PEREIRA, R. S.; LIMA, D. C.; CARVALHO, C. A. B; PIRES, D. M.
Caracterização tecnológica de misturas solo-grits para pavimentos de estradas
florestais: influência do tratamento térmico do grits na resistência mecânica das
misturas. Revista Árvore, vol. 31, n. 3, Viçosa, 2007.
MACHADO, C. C.; PEREIRA, R. S.; PIRES, J. M. M. Influência do tratamento térmico
do resíduo sólido industrial (Grits) na resistência mecânica de um latossolo para
pavimentos de estradas florestais. Revista Árvore, vol. 27, n. 4, Viçosa, jul./ago. 2003.
MACHADO, C. C.; SANTANNA, G. L.; LIMA, D. C.; CARVALHO, C. A. B; PEREIRA,
R. S.; FERNANDES, D. C. M. Comportamento geotécnico de misturas
granulométricas de solo-grits. Revista Árvore, vol. 33, n. 3, Viçosa, maio/jun. 2009.
MACKENZIE, K. J. D.; FLETCHER, R. A. The formation of Portland cement clinker
under applied electric fields 1: Thermal reactions sequence and kinetics of clinker
phase formation. Thermochimica Acta, 28 (1979) 161-173.
MARTINS, F. M. Caracterização Química e Mineralógica de Resíduos Sólidos
Industriais Minerais do Estado do Paraná. Curitiba, 2006. 126p. (Dissertação de
Mestrado) – Universidade Federal do Paraná.
MASLEHUDDIN, M.; SHARIF, A.M.; SHAMEEM, M.; IBRAHIM, M.; BARRY, M.S.
Comparison of properties of steel slag and crushed limestone aggregate concretes.
Construction and Building Materials, vol. 17, p. 105–112, 2003.
MEHTA, P. K.; MONTEIRO, P. J. M. Concreto: Estrutura, Propriedades e Materiais. São
Paulo: PINI, 1994.
MENDES, S. E. S, Estudo experimental de concreto de alto desempenho utilizando
agregados graúdos disponíveis na região metropolitana de Curitiba. Curitiba, 2002.
146f. Dissertação de Mestrado (Graduação em Engenharia Civil) – Curso de pós
Graduação em Construção Civil, Universidade Federal do Paraná.
76
MESQUITA, J. Ensaios para a determinação da potencialidade de ocorrência de reações
álcali-agregado, proposições para a conservação de estruturas afetadas, ocorrência
em barragens de concreto. São Paulo, 2000. 63f. Monografia (Graduação em
Engenharia Civil). Curso de Engenharia Civil, Universidade Estadual Paulista.
MINITAB 15. Disponível em: <http://www.minitab.com/pt-BR/products/minitab/>. Acesso
em: 03 jun. 2010.
MIRANDA, L. F. R. Estudo de fatores que influem na fissuração de revestimentos de
argamassa com entulho reciclado. São Paulo, 2000. 172 p. Dissertação (Mestrado) –
Escola Politécnica, Universidade de São Paulo.
MODENESI, M.C.; TOLEDO, M. C. M. Morfogênese quartanária e intemperismo:
Colúvios do planalto do Itatiaia. Revista IG, p. 45-53, São Paulo, jan./jun., l993.
MODLER, L. E. A.; POZZOBON, C. E. Avaliação da viabilidade técnica de concreto
elaborado com agregado graúdo reciclado. Teoria e Prática na Engenharia Civil, vol.
8, n. 11, p. 43-53, Rio Grande, 2008.
MODOLO, R. C. E. Valorização de resíduos do sector de pasta e papel em produtos da
construção civil. 2006. 119p. Dissertação (Mestrado) – Universidade de Aveiro,
Portugal.
MOURA, W. A. Utilização de escória de cobre como adição e como agregado miúdo para
concreto. Porto Alegre, 2000. 207p. Tese (Doutorado) – Escola de Engenharia,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul.
NASCIMENTO, K. A. L. Utilização de escória proveniente da reciclagem do aço em
concreto de cimento Portland. São Carlos, 2007. 110 p. Dissertação (Mestrado) –
Escola de Engenharia de São Carlos / Instituto de Física de São Carlos / Instituto de
Química de São Carlos - Universidade de São Paulo.
NEVILLE, A. M. Propriedades do concreto. 2. ed. São Paulo, PINI, 1997. 828 p.
OTSUKI, N.; YODSUDJAI, W.; NISHIDA, T.; YAMANE, H. Developed method for
measuring flexural strengh and modulus of elasticity of micro-regions in normal
and recycled aggregate concretes. Magazine of Concrete Research, vol. 55, n. 5, p. 439-
448, 2003.
PEREIRA, R. S.; MACHADO, C. C.; CARVALHO, C. A. B. Aplicação de misturas solo-
grits em estradas florestais: resistência mecânica via CBR. Revista Árvore, vol. 30, n.
4, Viçosa, 2006a.
PEREIRA, R. S.; MACHADO, C. C.; LIMA, D. C. Compactação de misturas solo-grits
para emprego em estradas florestais: influencia do tempo decorrido entre mistura e
compactação na resistência mecânica. Revista Árvore, vol. 30, n. 3, p. 421-427,
Viçosa, 2006b.
77
PEREIRA, R. S.; MACHADO, C. C.; LIMA, D. C.; CARVALHO, C. A. B.; PIRES, D. G.
M. Uso de resíduo industrial grits em pavimentos de estradas florestais: influência
do período de cura na resistência mecânica e expansão de misturas solo-grits
compactadas. Revista Árvore, vol. 30, n. 5, Viçosa, 2006c.
PINHEIRO, W. M. G.; Utilização do resíduo da extração da pedra mineira como
agregado no concreto. Campinas, 2003. 202 p. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de
Engenharia Civil - Universidade Estadual de Campinas.
PINTO, T. P. Metodologia para a gestão diferenciada de resíduos sólidos da construção
urbana. São Paulo, 1999. 189p. Tese (Doutorado) – Escola Politécnica, Universidade de
São Paulo.
PNUD. Educação Ambiental na Escola e na Comunidade. Brasília: Programa das Nações
Unidas para o Desenvolvimento/ONU, 1998.
QASRAWI, H.; SHALABI,F.; ASI, I. Use of low CaO unprocessed steel slag in concrete
as fine aggregate. Construction and Building Materials, vol. 23, p. 1118–1125, 2009.
RIBEIRO, C. C.; PINTO, J. D. S.; STARLING, T. Materiais de construção civil. 2. ed. Belo
Horizonte: UFMG, 2002.
SAIKIA, N. S, KATO, S, KOJIMA, T. Production of cement clinkers from municipal
solid waste incineration (MSWI) fly ash. WASTE MANEGEMENT, 27 (2007), P.
1178-1189.
SHRIVER, D. F. et al. Química inorganic Rio de Janeiro: Bookman, 2008.
SILVA FILHO, A. F.; MOURA, W. A.; LEITE, R. S. Caracterização de escória de ferro-
cromo como agregado graúdo para produção de concreto. Sitientibus, Feira de
Santana, n. 23, p. 95–110, jan./jun. 2002.
SILVA JR, J. F. Dosagem dos concretos. Belo Horizonte, 1956.
SINDIPEDRAS – Sindicato da indústria da mineração de pedra britada do estado de São
Paulo. Disponível em:<http://www.sindipedras.org.br/noticias.php?id_not=30>. Acesso
em 20 de fevereiro de 2008
SOUZA, T. I, CARDOSO, A.V, UTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS DA
INDÚSTRIA DE CELULOSE KRAFT NA FABRICAÇÃO DE CIMENTO:
CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA, 18º CBECiMat - Congresso Brasileiro de
Engenharia e Ciência dos Materiais, 24 a 28 de Novembro de 2008, Porto de Galinhas,
PE, Brasil.
SOUZA, F. R. Compósito de lodo de estação de tratamento de água e serragem de
madeira para uso como agregado graúdo em concreto. São Carlos, 2010. 211p. Tese
(Doutorado) – Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Carlos.
78
TERRY, M. Waste minimizationin the construction and demolition industry. Sidney,
2004. 78p. Capstone Project (Thesis of Bachelor of Civil & Environmental Enginnering)
– Faculty of Engineering, University of Technology, Sidney.
UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA. Departamento de Petrologia e Metalogenia.
Instituto de Geociências Exatas. MUSEU "HEINZ EBERT". Disponível em:
http://www.rc.unesp.br/museudpm/rochas/metamorficas/gnaisse.html. Acesso em: 10
maio. 2010.
VEGAS, I. AZKARATE, A. JUARRERO, M. FRIAS. Diseno y prestaciones de morteros
de albanileria elaborados con aridos reciclados procedentes de escombro de
hormigon. Materiales de Construccion, vol. 59, n. 295, p. 5-18, Espanha, 2009.
VELASQUEZ, R. A.; TUROS, M.; MOON, K. H.; ZANKO, L.; MARASTEANU, M. Using
recycled taconite as alternative aggregate in asphalt pavements. Construction and
Building Materials, vol. 23, p. 3070–3078, 2009.
VIEIRA, G. L.; DAL MOLIN, D. C. C.; LIMA, F. B. Resistência e durabilidade de
concretos produzidos com agregados reciclados provenientes de resíduos de
construção e demolição. Engenharia Civil, n. 19, p. 5-18, 2004.
WEIL, M; JESKE, U; SCHEBEK, L. Closed-loop recycling of construction and demolition
waste in Germany in view of stricter environmental threshold values. Waste
Management and Research. Vol. 24, p. 197-206. 2006
WU, S.; SHUE, Y.; YE, Q.; CHEN, Y. Utilization of steel slagas aggregates for stone
mastic asphalt (SMA) mixtures. Building and Environment Vol. 42, p. 2580–2585,
2007
XIAO, J; SUN, Y; FALKNER, H. Seismic performance of frame with recycled aggregate
concrete. Engineering Structures, vol 28, p. 1-8, 2006.
ZHANG, M. H.; GJORV, O. Pozzolanic reactivity of lightweight aggregates. Cement and
Concrete Research, v. 20, n. 6, p. 884-890, 1990.
ZORDAN, S. E. A utilização do entulho como agregado, na confecção do concreto.
Campinas. 1997. 140p. Dissertação (Mestrado) – Faculdade de Engenharia Civil,
UNICAMP.
79
ANEXO A – ENSAIO GRANULOMÉTRICO – RESÍDUO GRITS
80
ENSAIO GRANULOMÉTRICO – RESÍDUO GRITS
CURVA GRANULOMÉTRICA BRITA 0
CURVA GRANULOMÉTRICA BRITA 1
81
ANEXO B – ANÁLISE DE AGREGADO – BRITA 1
82
ANÁLISE DE AGREGADO – BRITA 1
MATERIAL: BRITA 1
GRANULOMETRIA
Peneiras
(mm)
Quantidad
e (g) Retida (%)
Acumulada
(%) ENSAIOS
32,000
total:
2000g 0,00 0,00
DESCRIÇÃO RESULTADOS
MASSA UNITÁRIA
NBR NM 52
MASSA ESPECÍFICA
NBR NM 52
TEOR DE ARGILA
NBR 7218
MATERIAIS PULVERULENTOS
NBR NM 46
ABSORÇÃO
NBR NM 52
IMPUREZAS ORGÂNICAS
NBR NM 49
MÓDULO DE FINURA
NBR 7211
DIÂMETRO MÁXIMO
NBR 7211
COEFICIENTE DE VAZIOS
-44,56%
0%
< 300 ppm
6,93
19,0 mm
1,444 kg/dm3
2,604 kg/dm3
0,30%
2,20%
25,000 0 0,00 0,00
19,000 10 0,50 0,50
12,500 1049 52,45 52,95
9,500 832 41,60 94,55
6,300 100 5,00 99,55
4,800 2 0,10 99,65
2,400 0 0,00 99,65
2,000 0 0,00 99,65
1,200 0 0,00 99,65
0,600 0 0,00 99,65
0,300 0 0,00 99,65
0,150 0 0,00 99,65
fundo 7 0,35 100,00
Peso inicial: 2 Kg
Módulo de finura: 6,930
D Max: 19,0 mm
83
ANEXO C – ANÁLISE DE AGREGADO – AREIA
84
ANÁLISE DE AGREGADO – AREIA
MATERIAL: AREIA
GRANULOMETRIA
Peneiras
(mm)
Quantidade
(g)
Retida
(%)
Acumulada
(%) ENSAIOS
6,300 total: 500g 0,00 0,00 DESCRIÇÃO RESULTADOS
MASSA UNITÁRIA
NBR NM 52
MASSA ESPECÍFICA
NBR NM 52
TEOR DE ARGILA
NBR 7218
MATERIAIS PULVERULENTOS
NBR NM 46
ABSORÇÃO
NBR NM 52
IMPUREZAS ORGÂNICAS
NBR NM 49
MÓDULO DE FINURA
NBR 7211
DIÂMETRO MÁXIMO
NBR 7211
COEFICIENTE DE VAZIOS
-
1,306.kg/dm3
2,618 kg/dm3
0,04%
0,82%
50,11%
0%
< 300 ppm
2,698
4,8 mm
4,800 8,8 1,76 1,76
2,400 28,8 5,76 7,52
1,200 57,1 11,42 18,94
0,600 201,4 40,28 59,22
0,300 128,4 25,68 84,90
0,150 62,7 12,54 97,44
fundo 12,8 2,56 100,00
Peso inicial: 0,5 Kg
Módulo de finura: 2,698
D Max: 4,8 mm
85
ANEXO D – FICHA DE ROMPIMENTO DE CORPOS DE PROVA - NBR 5739
86
FICHA DE ROMPIMENTO DE CORPOS DE PROVA - NBR 5739
REGISTROIDADE
(dias)DISCRIMINAÇÃO
TENSÃO
DE
RUPTURA
(MPa)
MÉDIA
(MPa)
1 3 TRAÇO C0 4,69
2 3 5,32
3 7 BRITA 1: 100% 7,58
4 7 GRITS: 0% 7,53
5 28 11,52
6 28 a/c: 0,94 11,22
7 3 TRAÇO C25 6,85
8 3 5,92
9 7 BRITA 1: 75% 8,94
10 7 GRITS: 25% 8,92
11 28 13,15
12 28 a/c: 0,94 12,38
13 3 TRAÇO C50 7,18
14 3 7,56
15 7 BRITA 1: 50% 9,15
16 7 GRITS: 50% 10,13
17 28 12,32
18 28 a/c: 0,94 14,27
19 3 TRAÇO 75 6,46
20 3 6,70
21 7 BRITA 1: 25% 8,37
22 7 GRITS: 75% 7,99
23 28 10,41
24 28 a/c: 0,94 11,97
25 3 TRAÇO C100.1 6,79
26 3 6,72
27 7 BRITA 1: 100% 8,37
28 7 GRITS: 0% 8,13
29 28 11,26
30 28 a/c: 0,94 10,10
31 3 TRAÇO C100.2 3,86
32 3 4,34
33 7 BRITA 1: 0% 5,76
34 7 GRITS: 100% 5,85
35 28 7,71
36 28 a/c: 1,04 7,61
5,81
7,66
6,76
8,25
10,68
4,10
7,37
9,64
13,30
6,58
8,18
11,19
5,01
7,56
11,37
6,39
8,93
12,77