XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós-
Graduação e IV Encontro de ...
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  1. 1. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 1 A UTILIZAÇÃO DE ARTEFATOS DE CONCRETO CONTENDO AGREGADOS DE MENORES CUSTOS NA ARGAMASSA, EM MORADIAS POPULARES. Carolina Nucci Stetner¹, Eduardo Jorge de Brito Bastos², Guido Santos de Almeida Junior³ ¹FEAU/UNIVAP, nucci3@hotmail.com 2FEAU/UNIVAP, ebastos@univap.br 3FEAU/UNIVAP, guido@univap.br Resumo- O Mercado da construção civil no Brasil experimenta uma fase de forte aquecimento, impulsionado principalmente pelo Programa Minha Casa Minha vida, instituído em 2009 pelo Governo Federal. Consequentemente, há uma crescente demanda por matérias-primas utilizadas na confecção de artefatos voltados aos vários tipos de construções, fato este que colabora ao encarecimento de tais recursos naturais. Este projeto irá mostrar o resultado do estudo da viabilidade da utilização de areia de fundição descaracterizada como agregado em argamassas para confecção de artefatos de concreto. Tais resultados serão mostrados na forma de um estudo econômico baseado em dados atuais, normas legais e ambientais vigentes (ABNT) e testes preliminares, através dos quais pôde-se comprovar os benefícios ambientais, sociais e econômicos de se utilizar cada vez mais este resíduo (areia de fundição), proveniente de Indústrias Metalúrgicas espalhadas por todo Brasil. Palavras-chave: Construção civil; Areia de Fundição; Blocos de vedação; Agregados ecológicos; Programa Minha Casa Minha Vida. Área do Conhecimento: Materiais agregados de baixo custo na argamassa aplicados à construção civil na confecção de artefatos de concreto. Introdução Em 2009 o Governo Federal, através da Lei 11.977, de 7 de Julho de 2009 (PMCMV et al., 2009), anunciou o Programa Minha Casa Minha Vida, tal programa é constituído pelo Programa Nacional de Habitação Urbana (PNHU), que tem como objetivo a construção ou aquisição de novas unidades habitacionais ou a requalificação de imóveis urbanos para famílias com renda mensal de até R$ 5.000,00 e o Programa Nacional de Habitação Rural (PNHR), cuja meta é construir ou reformar imóveis de agricultores familiares e trabalhadores rurais cuja renda familiar anual bruta não ultrapasse R$ 60.000,00. Os dois programas compõem uma meta do governo que constitui um investimento de R$ 71,7 bilhões em financiamentos, focando principalmente nem famílias de “baixa renda”. Uma vez instaurado em 2009, o Programa já mostra resultados, sendo o principal impulsionador do aquecimento do mercado da construção civil no Brasil atualmente. A consequência é a crescente valorização de propriedades e matérias-primas, já que a construção civil demanda grandes quantidades de recursos naturais esgotáveis, como areia e brita, que por sua vez, se tornam cada vez mais escassos e supervalorizados. Tal demanda elevada de recursos não impacta somente o mercado, mas acaba atingindo o meio ambiente, uma vez que a extração desses recursos naturais não renováveis, utilizados como agregados para produção de artefatos, é uma atividade de mineração que impacta o meio ambiente de forma negativa. Na bibliografia encontram-se trabalhos que abordam o uso de materiais alternativos como agregados em argamassas como uma saída para a redução da atividade degradadora da mineração paralelo ao estudo de sua viabilidade econômica. Um estudo que chama muito atenção, e que já ocorre em alguns países estrangeiros (AL-OTAIBI, SAUD, et al), é a utilização da areia de fundição como agregado. Este material, após passar por tratamentos térmicos na siderúrgica é normalmente descartado em aterros sanitários Classe I, procedimento legal previsto pela CETESB (NBR 10005/04, et al.). Neste cenário, o estudo da viabilidade de matérias-primas alternativas e mais baratas, com função de agregado em argamassas, substituindo os convencionais (areia e brita) parcialmente para fabricação de artefatos de concreto, se torna
  2. 2. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 2 economicamente interessante, uma vez que, tal custo de produção constitui quase 40,36% do preço final do artefato. Neste projeto, serão apresentados estudos preliminares do uso de areia de fundição descaracterizada em diferentes proporções em relação ao agregado convencional (areia e brita) na confecção de blocos de vedação. Os resultados serão apresentados através do estudo econômico, referentes a custos de produção, mostrando a viabilidade econômica do projeto; e testes preliminares de qualificação dos artefatos segundo exigências da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, NBR 7184, NBR 12118, et al.). Metodologia Materiais: Blocos de concreto vazados com função de vedação convencionais e blocos de concreto vazados com função de vedação contendo areia de fundição em diferentes proporções. Figura 1 - Blocos contendo areia de fundição e Blocos convencionais, respectivamente. Para teste de resistência dos blocos produzidos: Para a obtenção dos resultados de resistência à compressão normal, utilizou-se uma prensa hidráulica do laboratório da UNIVAP com capacidade de carga máxima de 300 Toneladas. Figura 2 – Prensa Hidráulica (Laboratório FEAU - UNIVAP). Para teste de absorção: Tanque com volume de 150 Litros para imersão dos blocos em água. Balança analógica para pesagem pré e pós imersão dos blocos em água. Procedimentos experimentais: Os Blocos de vedação, com dimensões segundo a Figura 3, foram fabricados em uma fabrica de blocos, localizada na cidade de São José dos Campos. Figura 3 - Fotografias do bloco utilizado e suas dimensões em centímetros.
  3. 3. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 3 Produziram-se 2 lotes contendo 80 blocos em cada. Estes lotes foram produzidos utilizando-se cimento e a areia de fundição como agregado na mistura, em diferentes proporções (em volume) em relação a areia convencional. Tais proporções são descritas na Tabela 1. Tabela 1 – Quantidades de blocos produzidos de cada proporção em volume e respectivas datas produção. Areia de Fundição Agregado Convencional Quantidade Data 0% 100% 80 19/08/2014 15% 85% 80 19/08/2014 33% 66% 80 19/08/2014 Para fins de teste de absorção, após 28 dias, com auxílio de uma balança analógica, um bloco de cada proporção (0%, 15% e 33%) foi pesado (seco). Em seguida, foram estes submetidos à imersão em água e após 24 horas, pesados novamente. Assim pode-se calcular a quantidade de água retida por cada bloco. A seguir seguem figuras do procedimento (Figuras 4 e 5), demonstrações dos cálculos, equações utilizadas para obtenção dos resultados. Figura 4 - Fotografias da pesagem dos blocos contendo 15% de areia de fundição, seco e molhado, respectivamente. Figura 5 - Fotografias da pesagem dos blocos contendo 33% de areia de fundição, seco e molhado, respectivamente. Através das Equações 1 e 2, foi possível calcular a porcentagem de água retida em cada bloco. Equação 1 – Cálculo da porcentagem de água retida no bloco com 15% de areia de fundição como agregado em volume. Onde: Equação 2 – Cálculo da porcentagem de água retida no bloco com 33% de areia de fundição como agregado em volume. Onde: OBS: Os resultados finais de cada equação devem ser multiplicados por cem (100) para obter- se resultados em porcentagem. A seguir, mais dezoito blocos, seis de cada proporção (0%, 15% e 33%) foram separados para execução dos testes destrutivos de resistência à compressão normal. Para tanto, se faz necessária uma nivelação da superfície das faces (superior e inferior) de cada bloco. Esta nivelação é extremamente necessária
  4. 4. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 4 para obter um resultado preciso, pois a mesma possibilita que a carga aplicada pela prensa hidráulica seja distribuída de maneira uniforme no bloco testado. As imperfeições das superfícies podem acarretar num acúmulo de carga pontual, alterar e tornar o teste impreciso. Sendo assim, o primeiro passo foi retirar as partes mais grosseiras e maiores imperfeições das superfícies dos blocos, utilizando-se de uma escova de aço. Em seguida, preparou-se uma massa de gesso que foi aplicada, primeiramente, à face superior dos blocos. Após 24 horas de secagem, aplicou-se a massa de gesso na face inferior dos blocos, conforme ilustrado nas figuras a baixo: Figura 6 e 7 – Imagens do nivelamento das faces dos blocos utilizando-se massa de gesso. Por fim, após o capeamento, os dezoito blocos, seis de cada proporção (0%, 15% e 33%), foram submetidos ao teste de resistência à compressão normal. Figura 8 – Fotografia dos testes de resistência executados nos blocos com 0%, 15% e 33% de areia de fundição em volume como agregado. 0% 15% 33% Uma forma de constatar a precisão do teste realizado é analisar a forma como ocorre a ruptura dos blocos. Em um teste adequado e preciso, observa-se a ruptura de todas as faces e septos por cisalhamento a 45̊. Conforme ilustram as figuras a seguir:
  5. 5. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 5 Figura 9 – Fotografias que demonstram a ruptura por cisalhamento a 45 ̊ dos blocos testados, submetidos a teste de resistência à compressão normal através de prensa hidráulica. Figura 10 – Fotografia dos testes de resistência executados nos blocos com 0%, 15% e 33% de areia de fundição em volume como agregado. O material testado como agregado nestes blocos, a areia de fundição, foi fornecida por uma empresa de soluções ambientais, que em parceria com uma fábrica de blocos de São José dos Campos, tornou possível o desenvolvimento deste projeto. Figura 10 – Fotografia da areia de fundição no pátio da fábrica.
  6. 6. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 6 Resultados: TESTE DE ABSORÇÃO Tabela 2 – Porcentagem de água retida nos blocos em relação aos blocos secos. Seco (Kg) Molhado (Kg) Absorção 0% 10,30 10,7 3,88% 15% 10,25 10,25 2,43% 33% 10,50 10,75 2,38% Os resultados acima representados mostram que os blocos produzidos encontram-se dentro do padrão de absorção máxima, estabelecido na NBR 8947/85, o qual qualifica como dentro das normas técnicas blocos com absorção máxima de até 10% em massa. TESTE DE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO NORMAL Tabela 3 – Resistência à carga normal dos 18 (dezoito) blocos testados, seis de cada proporção (0%, 15% e 33%). Resistência em Mpa Blocos 0% 15% 33% 1 5,37 4,91 5,80 2 5,27 5,85 5,95 3 4,95 4,59 4,49 4 4,37 3,97 4,91 5 5,20 3,65 3,03 6 6,29 4,18 4,86 Média 5,24 4,70 5,20 Desvio Padrão 0,81 0,74 0,64 Portanto: 0% → 5,24 MPa ± 0,81 15% → 4,70 MPa ± 0,74 33% → 5,20 MPa ± 0,64 Resultados variando entre 4 MPa e 5 MPa. Classificação quanto à resistência (Projeto de Norma ABNT NBR 6136/mar 2006). - CLASSE RESISTÊNCIA CARACTERÍSTICA: A ≥ 6,0 MPa B ≥ 4,0 MPa C ≥ 3,0 Mpa De acordo com os resultados e seguindo a classificação acima descrita, pode-se classificar os blocos produzidos com areia de fundição como blocos de vedação Classe B. Figura 11 – Gráfico das médias de todas as resistências à carga normal máxima em Mpa em relação à porcentagem de areia de fundição utilizada. Discussão: O custo unitário de cada bloco pode ser estimado conhecendo o custo do serviço, a composição da argamassa e o custo de cada matéria-prima utilizada. A argamassa seca empregada na fabricação de artefatos de concreto, é uma argamassa que contém em volume cerca de 9 partes de agregado para 1 de cimento. A Tabela 4 mostra os valores em reais das matérias primas convencionais empregadas, segundo suas unidades de venda (m³, Kg), bem como o custo da areia de fundição estimada.
  7. 7. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 7 Tabela 4 – Preços das matérias-primas utilizadas na fabricação de artefatos e custo médio de extração e transporte da areia de fundição. CUSTOS DE MATÉRIAS-PRIMAS Saco de Cimento CPV Areia Convencional Pedrisco Areia Fundição Quantidade 50 Kg m3 m3 m3 Valores R$ 22,90 R$ 80,00 R$ 64,00 R$ 7,50 Sendo assim, foi possível calcular o custo unitário de produção dos blocos, bem como a proporção economizada ao se substituir o agregado convencional pela areia de fundição. Tabela 5 – Quantidade matéria-prima e seus respectivos custos para produção de 1000 (mil) Blocos de 19 cm conforme ilustrado anteriormente através da Figura 3 e análise percentual econômica estimada nas diferentes proporções de areia de fundição adicionada como agregado. INSUMOS E CUSTOS PARA PRODUÇÃO DE 1000 BLOCOS Cimento Areia Total Unidade ECONOMIA 0% R$ 320,00 R$ 557,60 R$ 887,60 R$ 0,89 15% R$ 320,00 R$ 524,00 R$ 844,00 R$ 0,84 5,6% 33% R$ 320,00 R$ 423,20 R$ 743,20 R$ 0,74 16,9% Para que tal material de construção possa ser comercializado ele precisa se enquadrar aos padrões máximos e mínimos de absorção de água e resistência à compressão normal, respectivamente, estabelecidos pelas Normas determinadas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Conclusão A utilização de areia de fundição como agregado, substituindo o convencional (areia e pedrisco) é uma técnica simples, que confere ao bloco características físicas equivalentes a dos blocos convencionais, conseguindo se enquadrar nas normas estabelecidas pela ABNT. O artefato ainda se mostrou com um custo de produção inferior ao convencional, sendo assim sua utilização em Programas Habitacionais desenvolvidos pelo Governo Federal que incentivam o crescimento do mercado da construção civil, como o Programa Minha Casa Minha Vida, se torna uma ótima medida para reduzir custos dos projetos, além de influenciar positivamente o estímulo à produção sustentável e como exemplo aos demais empreendimentos privados. Referências: -Mariotto, C. L., Areias de fundição: Alguns Desenvolvimentos e Perspectivas, Comunicação Interna 134 – IPT – São Paulo. 1894. p.16 - Mariotto, C. L., Regeneração de Areias: Uma Tentativa de Discussão Sistemática. Fundição & Matérias-Primas, v.33, Caderno Técnico, ABIFA, jan-fev. 2000ª.p. A-T. -Marino, C.L., Utilização de areia de fundição em concreto. Tese Doutorado, USP. 2004. P.26-44. -Rocha, J. C. e Cheriaf, M., Aproveitamentode Resíduos na Construção. Coletânea Habitare ANTAC. v. 04, c. 03. Utilização de Resíduos na Construção Habitacional – Porto Alegre, 2003. p.72 - 94 - AL-OTAIBI, SAUD. Recycling Steel Mill Scale as Fine Aggregate in Cement Mortars. European Journal of Scientific Research;Dec2008, Vol. 24 Issue 3, p332. Disponível em: http://connection.ebscohost.com/c/articles/381237 33/recycling-steel-mill-scale-as-fine-aggregate- cement-mortars. Acesso em: 24 ago.2014. - NBR 10005/04, Resíduos sólidos industriais. Disponível em: http://www.cetesb.sp.gov.br/residuos- solidos/residuos-urbanos. Acesso em 30 ago.2014. -NBR 12118 , Blocos vazados de concreto simples para alvenaria - Determinação da absorção de água, do teor de umidade e da área líquida - Método de ensaio. Disponível em: http://www.abnt.org.br/. Acesso 30.ago.2014. -NBR 7184 , Blocos vazados de concreto simples paraalvenaria - Determinação da resistência à compres-são - Método de ensaio. Disponível em: http://www.abnt.org.br/. Acesso 30.ago.2014.
  8. 8. XVIII Encontro Latino Americano de Iniciação Científica, XIV Encontro Latino Americano de Pós- Graduação e IV Encontro de Iniciação à Docência – Universidade do Vale do Paraíba 8 -NBR 10004,2004h - Resíduos sólidos – Classificação Solid waste – Classification. Disponível em: http://www.abnt.org.br/. Acesso 30.ago.2014. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. Resíduos Sólidos – Classificação, NBR 10004, 1987a.  Lixiviação de Resíduos – Procedimento. NBR 10005, 1987b.  Solubilização de Resíduos – Procedimento. NBR 10006, 1987c.  Lixiviação de Resíduos – Procedimento. NBR 1005, 2004b.  Solubilização de Resíduos – Procedimento. NBR 10006, 2004c.  Amostragem de Resíduos – Procedimento. NBR 10007, 1987d.  Amostragem de Resíduos – Procedimento. NBR 11174, 1989. -ABIFA – Associação Brasileira de Fundição. Manual de Regeneração e Reúso de Areias de Fundição. São Paulo, 1999. p.49. -Magnani, R. A. , Longo, E., Pasckosccimas, C. S., Cunha. S., P. A., Pinheiro A. S. E Santos, B. M. Processos de reciclagem recuperam areia de fundição. Fundição e Serviços, v. (69).set.

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