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) Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade Educacional de Francisco Beltrão – FEFB – União de Ensino do Sudoeste do Paraná – UNISEP, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil
Tipologia: Teses (TCC)
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Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Civil da Faculdade Educacional de Francisco Beltrão – FEFB – União de Ensino do Sudoeste do Paraná – UNISEP, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil. Orientadora: Me. Taienne Winni Paiz Ecker
EXPANDIDO (EPS) 2019. 56f. Francisco Beltrão. Trabalho de Conclusão do Curso em Engenharia Civil da Faculdade Educacional de Francisco Beltrão – FEFB – União d e Ensino do Sudoeste do Paraná – UNISEP - Francisco Beltrão - PR.
A busca para produzir de forma otimizada com o menor custo possível está presente em todos os setores de nossa sociedade. Na engenharia esta lógica se mantém, existindo assim uma grande procura por matérias primas alternativas e de fontes renováveis, para assim substituir os recursos naturais que são esgotáveis. Com isso, o poliestireno expandido (EPS) se mostra como uma boa alternativa, para ser usado na substituição dos agregados para a produção do concreto. Com a utilização desse material é possível reduzir o peso próprio das estruturas, que no concreto convencional representa uma parcela significativa nas cargas das fundações. O EPS se torna uma possibilidade interessante, pois possui uma massa específica extremamente baixa, podendo até mesmo ser desconsiderada quando comparada com os demais agregados do concreto. Este trabalho visa estudar o desempenho do concreto produzido com a adição do EPS. Para isso foram executados os ensaios de trabalhabilidade, compressão axial, absorção de água e massa específica aparente, e com isso foi realizado três traços com a adição do EPS, com teores de substituição do agregado miúdo de 15%, 20% e 25%, onde estes tiveram seus resultados confrontados com os de um traço feito com concreto convencional. Os resultados foram considerados satisfatórios, onde houve um aumento da absorção de água e trabalhabilidade proporcional ao aumento do teor de substituição, já a massa específica obteve uma redução conforme o aumento do teor substituído. A resistência à compressão teve um resultado inferior nos traços de 15% e 20% quando comparado com o traço padrão, porém com o teor de substituição de 25% a resistência à compressão praticamente se equiparou ao do traço padrão.
Palavras chaves: Concreto, poliestireno expandido (EPS), substituição dos agregados, desempenho do concreto.
POLYESTIRENE (EPS) 2019. 56f. Francisco Beltrão. Conclusion of the Civil Engineering Course of the Francisco Beltrão Educational Faculty - FEFB - Teaching Union of the Southwest of Paraná - UNISEP - Francisco Beltrão - PR.
The quest to produce optimally at the lowest possible cost is present in all sectors of our society, in engineering this logic is maintained, thus there is a great demand for alternative raw materials and renewable sources, thus replacing the natural resources that are exhaustible. Thus, expanded polystyrene (EPS) is a good alternative to be used to replace aggregates for concrete production. With the use of this material it is possible to reduce the own weight of the structures, which in conventional concrete represents a significant portion in the loads of foundations. EPS becomes an interesting possibility because it has an extremely low specific mass and can even be disregarded when compared to other concrete aggregates. This work aims to study the performance of the concrete produced with the addition of EPS. For this, the workability, axial compression, water absorption and apparent specific mass tests were performed. replacement of 15%, 20% and 25% fine aggregate, where these had their results compared with those of a trace made with conventional concrete. The results were considered satisfactory, where there was an increase of water absorption and workability proportional to the increase of the substitution content, while the specific mass obtained a reduction as the substituted content increased. The compressive strength had a lower result in the 15% and 20% strokes when compared to the standard stroke, but with the 25% substitution content, the compressive strength was almost equal to the standard stroke.
Key-words: Concrete, expanded polystyrene (EPS), aggregate replacement, concrete performance.
A otimização dos custos e da produção dentro da engenharia é cada vez mais um dos principais focos, sendo assim, há muita procura por matéria prima alternativa e de origem sustentável, substituindo os recursos naturais esgotáveis. Na construção civil um dos principais custos é com o concreto, um dos grandes consumidores de matéria prima não renovável. Portanto, a alternativa do concreto leve, além de baratear o custo da estrutura deixando-a mais leve, tem como virtude o lado sustentável, tornando-se uma excelente alternativa. De acordo com Rossignolo (2009), o concreto leve estrutural já é um material com ampla utilização em todo o mundo, sendo aplicada em inúmeras áreas da construção civil, tendo destaque para edificações pré-fabricadas, pontes e plataformas marítimas. A grande utilização desse material se dá principalmente pela sua reduzida massa específica em relação ao concreto convencional, proporcionando assim, uma grande economia, pois os esforços são reduzidos e, além do mais, é barateado o custo com transporte e montagem das construções pré- -fabricadas. Ainda conforme Rossignolo (2009), a redução da massa específica não é a única característica do concreto leve, devido a substituições dos agregados convencionais por agregados alternativos, outras importantes características podem sofrer alterações, com destaque para: a resistência mecânica, durabilidade, resistência à altas temperaturas, módulo de deformação, trabalhabilidade, condutividade térmica, estabilidade dimensional e espessura da zona de transição entre o agregado e a pasta de cimento. Para a correta utilização desse material, se faz necessário o conhecimento de cada uma dessas modificações. O poliestireno expandido, conhecido como Isopor® e representado pela sigla EPS, tem um período de decomposição extremamente longo comparado aos demais materiais, por isso não tem viabilidade de ser descartado em aterros convencionais, pois ocuparia uma área útil demasiadamente grande. Tendo isso em vista, inúmeras empresas estão aplicando a logística reversa, reciclando o EPS e transformando o material em pérolas, com o intuito de serem utilizadas novamente como por exemplo: agregado leve no concreto (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DO POLIESTIRENO EXPANDIDO – ABRAPEX, 2000).
2.1 Geral
Analisar o desempenho de corpos de prova de concreto produzidos com EPS (poliestireno expandido).
2.2 Específicos
Ressaltar os impactos ambientais que o EPS (poliestireno expandido) causa no meio ambiente; Caracterizar os materiais utilizados na produção dos corpos de prova; Confeccionar corpos de prova de concreto substituindo o agregado miúdo por EPS (poliestireno expandido) nos teores de 15%, 20% e 25%; Averiguar a trabalhabilidade do concreto fresco, por meio do ensaio de slump test ; Analisar a resistência à compressão, absorção de água e massa específica do concreto endurecido; Comparar os resultados das propriedades físicas e mecânicas do concreto com e sem a utilização de EPS
Neste capítulo do trabalho serão aprofundadas as informações do presente tema, onde serão abordados temas históricos relacionados ao concreto leve e seus agregados. Será exposto também, um histórico do poliestireno expandido, bem como suas características físicas e consequências ambientais que o mesmo causa.
3.1 Concreto leve
Conforme Angelin (2014), comumente os concretos leves se diferem dos convencionais por ter uma massa específica bem menor. Entretanto existem outras características, como sua trabalhabilidade, resistência mecânica, módulo de deformação. Outro aspecto é a significativa redução de condutividade térmica e espessura da zona de transição entre o agregado e a matriz de cimento. De acordo com a ACI 213R-03, os concretos leves mais usuais são aqueles que possuem de 1680 kg/m³ a 1920 kg/m³, enquanto o concreto convencional possui uma massa específica entre 2000 kg/m³ e 2800 kg/m³. O concreto leve pode ser composto de uma mistura de somente agregados leves ou da junção entre os agregados leves e normais.
3.1.1 Desenvolvimento histórico do concreto leve
O primeiro registro do uso de concreto com agregados leves segundo Rossignolo (2009), é de aproximadamente 1100 a.C., onde seria o México hoje. Foi utilizada uma mistura de pedra-pomes com um ligante a base de cinzas vulcânicas e cal para a confecção de elementos estruturais. Os registros mais importantes conhecidos que tiveram a utilização do concreto leve foram o Porto de Cosa, a cobertura do Panteão e o Coliseu de Roma, todos construídos pelos romanos durante a República Romana, o Império Romano e o Império Bizantino, em todas as obras fora utilizado concreto com aglomerante à base de cal e rochas vulcânicas (ACI 213R-03, 2003). O Coliseu em Roma (Figura 1), capital da Itália, principal anfiteatro antigo, construído entre 75 a. C. e 80 a. C., no império romano, que sediava as lutas entre gladiadores e tinha capacidade para em torno de 50 mil espectadores, teve o
Stephen J. Hayde, um engenheiro fabricante de tijolos cerâmicos da cidade de Kansas, nos Estados Unidos, em 1918 descobriu após 10 anos de experimentos que, quando a etapa de aquecimento nos fornos ocorria mais rápido que o usual, os tijolos se transformavam em elementos expandidos, deformados e extremamente leves, possibilitando assim a sua utilização como um agregado leve, por conseguinte, ele patenteou o processo de obtenção destes agregados pelo aquecimento em forno rotativo de pequenas partículas de xisto, de argila e de ardósia e denominou como Hoydite (ACI 213R-03, 2003, apud ROSSIGNOLO, 2009 p. 22). Foi ainda em 1918, durante a primeira guerra mundial, a primeira aplicação dos agregados leves, quando embarcações foram construídas com concreto leve. Um exemplo dessas embarcações é o USS Selma (Figura 3) que possuía um comprimento de 123,3 metros e utilizou cerca de 2000 m³ de concreto leve com argila expandida (ROSSIGNOLO, 2009).
Figura 3 – Lançamento da embarcação USS Selma
Fonte: ESCSI, (2019).
Pensando em grandes edifícios, a primeira aplicação do concreto estrutural foi no edifício de escritórios da Southwestern Bell Telepohone Company (Figura 4), que já possuía uma estrutura construída composta por 14 pavimentos em concreto convencional, com possibilidade para uma ampliação com mais 8 pavimentos, porém com o emprego do concreto leve foi possível construir mais 14 pavimentos, totalizando assim 28 pavimentos. O concreto leve utilizado atingiu cerca de 25 MPa de resistência à compressão com 28 dias (ROSSIGNOLO, 2009).
Figura 4 – Edifício Southwestern Bell Telepohone Company
Fonte: ESCSI, 1971, apud ROSSIGNOLO, 2009.
3.1.2 Histórico do concreto leve no Brasil
Com o intuito de produzir unidades habitacionais pré-fabricadas, em 1965, o Grupo Rabello e a empresa Compact Engenharia Ltda., fundaram a Construção Industrializada Nacional (Cinada), que buscando aperfeiçoar os processos, verificou a possibilidade de substituir o concreto utilizado por outro, feito com agregados leves, mas no mercado nacional não havia agregados leves, com isso o grupo fundou uma empresa chamada Cinasita (Figura 5), que em 1968 em Jundiaí no estado de São Paulo, iniciou a produção de argila expandida no Brasil (ROSSIGNOLO, 2009).
Figura 5 – Instalações da Fábrica da Cinasita em Jundiaí
Fonte: Eng. José Carlos s. Jovine, apud ROSSIGNOLO, 2009.
