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Informações sobre concreto permeável, sua importância na urbanização e sua produção. O texto discute objetivos de pesquisa, tipos de concreto permeável, vantagens econômicas e de engenharia, e processos de produção. Além disso, são discutidos os benefícios de aditivos e a importância da qualidade da água e da compactação.
O que você vai aprender
Tipologia: Notas de aula
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Não perca as partes importantes!
Joinville 2018
Trabalho apresentado como requisito para obtenção do título de bacharel no Curso de Graduação em Engenharia Civil de Infraestrutura do Centro Tecnológico de Joinville da Universidade Federal de Santa Catarina. Orientadora: Msc. Valéria Bennack
Joinville 2018
Em primeiro lugar, à minha família, pelo apoio, força e suporte durante o trabalho e a gradução, vocês são tudo pra mim, e estão acima de tudo. Em seguida, deixo aqui minha admiração e respeito pela professora e orientadora, Msc. Valéria Bennack, em que apresentou interesse, soluções, correções e conselhos precisos durante o trabalho, sinônimos de um mentor de verdade. Sem o suporte estrutural e financeiro da UFSC não seria possível a realização das atividades, bem como a utilização dos equipamentos da Faculdade Anhanguera, moldes metálicos da Perville Engenharia e Universidade do Estado de Santa Catarina e por fim, equipe InfraTEC e professor Marcelo Heidemann. Aos integrantes do laboratório, pelos sábios conselhos, especialmente Victor Dagnoni, em que foi decisivo na elaboração e execução das atividades.
Após os agradecimentos especiais, gostaria de retribuir com palavras o apoio dos amigos da graduação, bem como Victor Hugo Chave Dagnoni, Felipe Brother Souza, Felipe Japa Hirata. Aos integrantes da república Toka, bem como aos voluntários do semestre, que me auxiliaram, principalmente os membros da Equipe InfraTEC e os colegas que compartilharam o laboratório comigo.
Os agradecimentos aqui citados talvez não sejam suficientes, pois para uma conquista não há limites. Aos que não foram citados nessa nota, e que de alguma maneira me acompanharam nessa conquista, sintam-se igualmente agradecidos. De todas as palavras do trabalho, eu escolho uma: obrigado! Para cada um, que de forma direta ou indireta me ajudou, incentivou e proporcionou esse momento.
A partir da década de 60, o Brasil passou a ter uma maioria de população urbana, por muitas vezes, o planejamento das cidades e grandes centros não teve o planejamento adequado para o avanço. Inovações como o concreto permeável, citadas em 1970 nas BPM’s, buscam otimizar materiais e espaço, assim, o concreto permeável traz novas diretrizes para problemas urbanos como inundações e alagamentos de grandes centros. O concreto permeável é um material de grande porosidade que tem altos valores de permeabilidade, apresentando ao mesmo tempo capacidades de suporte no revestimento de pavimento. O presente trabalho busca a adição de agregado miúdo e reutilização da cinza de madeira da indústria nas dosagens, bem como a avaliação dos valores de resistência à compressão e tração, parâmetros que tiveram grandes expressões e significante aumento, sem alterar a permeabilidade, que abrange ao final a mesma ordem de grandeza de coeficiente de permeabilidade (k) em 10 −1^ cm/s, valor típico de permeabilidade de pedregulhos e areias.
Palavras-chave: Drenagem. Permeabilidade. Concreto Permeável. Sustentabilidade.
% - Porcentagem °C – Graus Celsius a/c - Fator água / cimento ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas cm - Centímetro CP – Corpo-de-Prova dmax - Diâmetro Máximo h – Horas IBGE - Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística In - Polegada k – Coeficiente de Permeabilidade kg - Quilograma l - Litro l:m Relação cimento/materiais secos m - Total de Agregados m²- Metro quadrado m³ - Metro cúbico mg - Miligramas min - Minutos mm - Milímetros MPa – Megapascal MPa - Megapascal NBR – Norma Brasileira s - Segundos t - Tempo T1 – Traço 1 (referência) T2 – Traço 2 (10% areia média) T3 – Traço 3 (10% cinza de madeira) tf - tonelada-força
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O impacto do desenvolvimento urbano acelerado impacta no processo hidrológico, há uma ligação direta entre a área construída e da impermeabilização do solo (TUCCI, 2008). Segundo Esteves (2006), os depósitos inapropriados ou poluentes sedimentados no entorno da área urbana são transportados por corpos hídricos decorrentes das cheias ou chuva. A erosão também tem a parcela aumentada, uma vez que a área permeável e de drenagem é limitada, tornando assim, o escoamento mais pontual e volumoso (TUCCI, 1989). As Best Manegement Practices (BPMs) , ganham espaço e avançam nos conceitos pré- estabelecidos de drenagem e projeto. Baptista & Nascimento (2005) citam medidas não estruturais são recomendadas e podem contribuir para minimizar as cheias e inundações, reforçando que são técnicas que têm como finalidade evitar agravantes de montante para jusante, sendo por meio do controle de escoamento na bacia, mais próximo de sua fonte, e não pelo curso hídrico em si. O conceito americano traz ideias como controle de águas pluviais em escala de bacia e no uso de estruturas físicas para armazenamento e infiltração do escoamento. Uma forma de otimizar o escoamento e reduzir a impermeabilização, enchentes e agravantes é aumentar a permeabilidade do solo, com o concreto permeável no revestimento de pavimento. Há mais de uma possibilidade de execução e trabalho do concreto de alta porosidade, entre os quais: pavimento de concreto asfáltico poroso; pavimento de blocos de concreto permeável intertravados e pavimento de concreto permeável (HOLTZ, 2011). Considerando as vantagens ambientais e funcionalidade do material, o presente trabalho procura pontuar em casos de revestimento de pavimento para tráfego de veículos leves, calçadas, estacionamentos e áreas de pedestres e ciclistas, como expressa Dellate e Clearly (2006). A ideia da execução do pavimento concreto permeável se dá na capacidade do modelo atender as necessidades de drenagem, reconsiderando a execução de obras de maiores proporções e gestão de águas pluviais intermediárias (ACIOLI, 2005). Sendo assim, as questões de avaliação desse material, das propriedades, comportamento hídrico e mecânico, são interessantes ao estudo. Somada a funcionalidade do concreto permeável, a pesquisa procura abranger em uma das dosagens, a reutilização da cinza de madeira, como substituição de agregado miúdo. Além do valor sustentável, a cinza de madeira utilizada na elaboração de concreto, possui ganho
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No contexto do desenvolvimento nacional, a intensificação dos processos de urbanização altera as condições hidrológicas e ambientais tornando cada vez mais complexos os desafios da drenagem urbana, uma vez que envolve aspectos sanitários, técnicos, ambientais e legais. A dinâmica e organização da expansão urbana e de grandes massas, nas últimas décadas, por muitas vezes é feita com falhas ou omissões no planejamento urbano, impactando em diversos pontos negativos locais ou pontuais, consequência da falta de infraestrutura adequada (TUCCI, 2008). A revolução industrial alterou a distribuição populacional, com o surgimento de oportunidades e necessidades, quando grandes centros de massas começaram a ascender. De acordo com o Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE, 2010) o Brasil apresentou, a partir de 1960, uma maior população urbana, sendo que em 2010 este índice representava aproximadamente 84%. Boa parcela das cidades convive em condições sem infraestrutura adequada, resultado da falta de planejamento e redução dos investimentos públicos a partir da década de 1980. Segundo Tucci (2007), dentre os fatores negativos associados aos aspectos expostos anteriormente, destaca-se a drenagem urbana insuficiente ou mal planejada, decorrentes de sistemas obstruídos ou subdimensionados. Tucci (2003) também expõe que, nos últimos anos, a população aumentou principalmente nas periferias das metrópoles, um agravante na questão de ocupações irregulares e de alterações superficiais desordenadas. Os grandes centros são construídos por uma grande quantidade de edificações, onde grandes áreas inicialmente rurais, foram transformando-se em centros residenciais, devido à crescente densificação dos centros. Mendonça (2004) fez análises do impacto dessa dinâmica, analisando a relação entre a hiper-densificação de centros urbanos já consolidados e o alastramento de suas respectivas malhas urbanas para áreas circundantes, onde a ocorrência de impactos ambientais é frequente. Como explica Tucci (1997), vários fatores trazem consequências indesejadas para o sistema de drenagem urbana quando as cidades crescem, tais como: a) aumento das vazões máximas, dos volumes escoados e antecipação dos picos de vazão devido a maior capacidade de escoamento através dos condutos e canais e impermeabilização das superfícies; b) redução da evapo-transpiração, do escoamento subterrâneo e rebaixamento do
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lençol freático; c) aumento da produção de sedimentos devido a desproteção das superfícies e à produção de resíduos sólidos; d) deterioração da qualidade da água, devido a lavagem das ruas, transporte de material sólido (principalmente no início das chuvas) e a ligações clandestinas de esgoto sanitário no pluvial.
Dada situações adversas que impedem construir sistemas adequados na mesma proporção que a ocupação urbana avança, grandes porções das cidades modernas são dotadas de sistemas de macro-drenagem deficientes, o que acarreta riscos elevados de ocorrência de inundações, que podem ser agravados pelas enchentes dos corpos de água, ocasionando sérias consequências em termos de perdas sociais e econômicas. Ciria (1996, apud ACIOLI, 2005, p. 3) cita os seguintes danos resultantes do processo de urbanização: a) Aumento da frequência das inundações, assim como de sua intensidade; b) Redução da umidade do solo, que leva a uma redução do lençol freático; c) Diminuição do escoamento de base dos rios; d) Aumento na carga de poluentes decorrente da rede pluvial ou do escoamento superficial.
Nota-se também que as áreas localizadas a montante podem contribuir fortemente para os impactos, mas não são afetadas na mesma proporção se comparadas com aquelas localizadas a jusante, que sofrem diretamente os efeitos do mesmo, mesmo quando dotadas de redes não projetadas para um volume máximo horário (Tucci, 2003). Apesar da frequência do problema, Tucci (2007) expõe que muitas cidades de médio e grande porte não investem na solução do mesmo, ou adotam estratégias errôneas e inadequadas acerca da implantação dos sistemas de drenagem. Canholi (2005) ressalva que a estratégia de construir sistemas de drenagem cada vez maiores não é sustentável. O paradigma atual faz com que seja despendido um elevado montante de recursos para a construção de sistemas de grande porte. Opções como canalizações de grandes dimensões, barragens, diques e outros reservatórios acabam mobilizando muitos materiais e demandam fortes intervenções no tecido urbano. Muitas vezes as medidas, não conseguem, isoladamente, resolver o problema. Tucci (2003) reforça que encarar o desafio da drenagem e seus métodos é importante,
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casas, associada à pavimentação de jardins e ruas, de fato gera uma camada impermeável contínua e de grande extensão, que direciona toda a água precipitada, rapidamente, para o sistema de escoamento ou para os corpos de água existentes na região. Tucci (2003 e 2007) reforça que tais problemas estão conectados a falta de planejamento, plano diretor e fiscalização. Comenta também que por muitas vezes, obras públicas não tomam o projeto adequado por motivos de verba e política. Algumas consequências do avanço de impermeabilização do solo e impacto hidrológico, estão relacionados a alteração da movimentação do fluxo de água na bacia e a redução do nível do lençol freático, conforme Figura 1. Lerner (1990) afirma que o ciclo tem sido alterado e por muitas vezes, deixa de ser reabastecido pelas chuvas, apontando numa perda de 10 a 50% nas redes de abastecimento de águas, nos grandes centros urbanos. Esse volume, que escoa das redes urbanas, juntamente com a precipitação, acaba recarregando os aquíferos, que recebem vazões entre 100 e 300mm/ano.
Fonte: Tucci (2008)
Tucci (1995) explica que, com a crescente impermeabilização, a bacia perde a sua funcionalidade, já que pontos de detenção natural e a capacidade das plantas de ajudar a reter parte dessa água também se perdem com as alterações. Dessa forma, surge a necessidade de tubulações, retificações de rios e revestimento de canais, para o gerenciamento dessas águas. Com a retirada da vegetação e a alteração do ambiente, além da perda de capacidade de infiltração no solo, ocorre também uma importante redução da evapotranspiração. Como
Figura 1 – Efeitos da urbanização no ciclo hidrológico.
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explica Tucci (2007), com a ausência de cobertura vegetal, que retém água no seu interior, as superfícies impermeáveis acabam não desempenhando essa importante função. Consequentemente, o equilíbrio térmico é impactado, principalmente em grandes centros, onde existem modificações expostas, como telhados, asfaltos e construções semelhantes e ocorre a retenção de calor. Em dias mais quentes, esse fenômeno é abrandado pela evapotranspiração, uma vez em que o solo está úmido e as partículas de água que percolariam pelo solo tendem a evaporar. Essas alterações acarretam em um aumento do hidrograma, pois as águas pluviais que percolavam naturalmente no solo, acabam permanecendo em alguns locais mais baixos, provocando transtornos. Conforme ilustra o Gráfico 1, áreas urbanizadas apresentam um pico de vazão muito alto em um curto intervalo de tempo, o que não ocorre em áreas não urbanizadas, que apresentam uma vazão mais distribuída em intervalos maiores de tempo (TUCCI, 1989).
Fonte: TUCCI (1989)
Uma das consequências do escoamento superficial, apontado por Neves (2006), é o incremento do carreamento de resíduos sólidos pela urbanização descontrolada das grandes cidades e pela impermeabilização do solo. Esses resíduos sólidos por muitas vezes armazenados nas ruas, à espera de coletas, possivelmente serão carreados pelas enxurradas, obstruindo as canalizações e aumentando os problemas de drenagem.
Além dos problemas de drenagem, o carreamento dos resíduos sólidos provoca uma deterioração da qualidade da água, o que pode ameaçar os sistemas de abastecimento de água.
Gráfico 1 - Hidrograma da vazão de áreas urbanizadas e não urbanizadas
