Impacto da incorporação de fibra de politereftalato de etileno (PET) no desempenho de concreto permeável para a finalidade não estrutural
Tatiele Barbosa Pinto - Acadêmica de Engenharia Civil - Centro Universitário da Região da Campanha - Urcamp, Andrielly Lemos Ferreira - Acadêmica de Engenharia Civil - Centro Universitário da Região da Campanha - Urcamp, Isabelle Rezena Cruz - Acadêmica de Engenharia Civil - Centro Universitário da Região da Campanha - Urcamp, Fernanda Vieira Barasuol - Mestre, Arquiteta e Urbanista. Docente - Centro Universitário da Região da Campanha - Urcamp
INTRODUÇÃO
O uso de concreto permeável vem ganhando destaque em projetos de engenharia, sobretudo em regiões urbanas, onde a gestão do escoamento superficial das águas pluviais é uma preocupação crescente. Esse padrão de concreto permite a infiltração da água através de sua estrutura porosa, colaborando para a redução de alagamentos e a recarga dos lençois freáticos, promovendo assim a sustentabilidade em construções. Porém, o desempenho do concreto permeável pode ser comprometido por sua baixa resistência mecânica e durabilidade quando comparado ao concreto tradicional. Uma das possibilidades para melhoria das qualidades mecânicas é a incorporação de reforços na matriz. Nesse contexto, a inserção de fibras de politereftalato de etileno (PET) surge como alternativa para melhorar essas propriedades (Tessaro, 2024; Araújo, 2019). Ainda, as fibras de PET são recicladas de resíduos plásticos, material amplamente disponível e com um impacto ambiental significativo. A importância deste estudo justifica-se na busca por soluções que aliem desempenho técnico e sustentabilidade. Ao utilizar fibras de PET recicladas, espera-se não apenas melhorar a resistência e a durabilidade do material, mas também contribuir para a redução de resíduos plásticos. O presente projeto tem como objetivo geral avaliar o impacto da inserção de fibras de PET no desempenho de concreto permeável destinado a aplicações não estruturais. Como objetivos específicos o projeto propõe-se a avaliar a influência de teores de fibra PET nas propriedades mecânicas do concreto permeável, incluindo resistência à compressão e a tração, investigar o impacto da adição das fibras na permeabilidade do material, com o objetivo de otimizar a infiltração de água em aplicações urbanas e possibilitar a redução de resíduos plásticos. A pesquisa é caracterizada, quanto à natureza, segundo Silveira e Córdova (2009), como aplicada, e quanto aos procedimentos como experimental. Primeiramente, foi realizada a definição do tema, dos percentuais e traços a serem utilizados. Na sequência, no laboratório de materiais da Urcamp os insumos foram separados e pesados, sendo dividido em três fases experimentais: Primeiramente, o preparo das fibras de PET, após, a realização do concreto permeável com traço referência e, também, com a adição da fibra. Posteriormente, foi realizada a caracterização no estado fresco e, por fim, caracterização do concreto no estado endurecido.
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DESENVOLVIMENTO E RESULTADOS
O preparo e caracterização física da fibra foram realizados da seguinte maneira: Inicialmente foram cortadas 12 garrafas PET em tiras de 50mm x 3mm. Ao final totalizou-se 230g de fibra PET (Figura 1).
Figura 1 - Pesagem individual para cada traço, totalizando 230g para os dois traços realizados
Fonte: Os autores (2024)
Foram produzidos dois traços diferentes de concreto referente aos agregados. Em um dos traços foi utilizado brita 0 e brita 1 e em outro foi usado somente brita 1. O teor de adição foi de dois por cento (2%), além da referência, sem a adição (Tabela 1). Para isso, foi utilizado o traço 1:4, em massa, sendo 1 parte de cimento e 4 partes de agregado graúdo. Os procedimentos de mistura para produção do concreto seguiram o descrito na ABNT NBR 5378:2015.
Tabela 1 - Definição do traço
Em seguida, foi definida a consistência do concreto fresco através do ensaio de abatimento do tronco de cone -Slump Test, conforme orienta a NBR NM 67:1998. Após, foram moldados 8 corpos de prova cilíndricos (10 x 20cm) para cada traço e 4 corpos de prova (15 x 10cm) para o ensaio de permeabilidade (Figura 2).
Figura 2 - Produção dos corpos de prova
Fonte: Os autores (2024)
Cada molde recebeu duas camadas uniformes do concreto e o adensamento foi realizado com 12 quedas em cada camada utilizando um soquete metálico. Após 24 horas de cura, os corpos de prova foram desmoldados, identificados, e quatro corpos de prova de cada traço para o ensaio de resistência à compressão foram capeados de acordo com a NM 77:96. Após 24h de cura do capeamento foram mergulhados em um tanque de água saturada de cal, exceto os corpos de prova que passaram pelo ensaio de permeabilidade. A execução dos corpos de prova obedeceu aos requisitos estipulados na ABNT NBR 5738:2015. Aos 28 dias de cura, foram realizados ensaios de resistência à compressão e tração nas amostras. Os ensaios foram executados em uma máquina universal de ensaios, modelo DL-2000, marca EMIC (2004), seguindo a normativa ABNT NBR 5739:2018. Aos 28 dias também foi realizado o teste de absorção seguindo a normativa ABNT NBR 9778. No entanto, foram adaptados alguns processos pois as fibras não resistem à temperaturas altas. Assim, os corpos de prova foram pesados úmidos, o processo de secagem foi natural, e a pesagem foi feita em dias alternados para acompanhar a secagem. Para o ensaio de permeabilidade do concreto, foram produzidos corpos de prova de tamanhos 15x10cm, e utilizado 1 L de água. Abaixo, são apresentados os gráficos (compressão e tração) com os resultados dos respectivos ensaios.
Gráficos 1 e 2: Resistência à Tração (a) e Resistência à Compressão (b)
Fonte: Os autores (2024)
Em relação aos ensaios de absorção, os resultados encontrados não apresentaram variações significativas na média entre as amostras, indicando que, mesmo com esta adição, o concreto permanece viável para uso. Em um estudo anterior (Araújo, 2019), foi utilizada uma adição de 1,25%, 2,5% e 5% de fibra, e obtidos resultados semelhantes ao estudo atual. Com relação à resistência à compressão e tração as duas pesquisas tiveram decréscimo em seus resultados e no ensaio de permeabilidade os dois trabalhos não tiveram diminuição em quantidade de água passante pela adição da fibra PET. Nesta pesquisa, 1L de água foram despejados diretamente sobre o corpo de prova e foi medida a quantidade de água que atravessou o material. Esse resultado (Tabela 3) confirma que concretos permeáveis que em sua composição apresentem pouca ou nenhuma quantidade de materiais finos têm uma boa taxa de permeabilidade (Brito, Sanches e Pinheiro, 2021).
Tabela 3 - Ensaio de Permeabilidade
Os resultados obtidos apresentam contribuições relevantes para o estudo na área, ressaltando aspectos de sustentabilidade. Referente à carga máxima de compressão pode-se observar que o traço 2 (cimento, brita 1, brita 0) foi o que mais resistiu, obtendo 5,35 MPa devido à diminuição dos vazios referente ao traço 1 (cimento, brita 1). Já os traços com a adição de fibra (PET), o que mais se destacou foi o traço 4 com 4,21 Mpa. que em sua composição
também possui brita 0 e a diferença entre o traço com e sem adição de fibra é de 21,35%. O ensaio de tração apresentou próxima relação de proporcionalidade entre o traço 2, com 1,46 MPa e o traço 4, com 1,12 MPa. O objetivo do uso da fibra (PET) de aumentar a resistência mecânica não foi alcançado devido, possivelmente, ao tamanho da fibra (5cm x 3mm). Foi observado que ela não aderiu como o esperado no concreto. Os resultados do ensaio de permeabilidade mostraram que a permeabilidade do concreto varia conforme o traço, sendo o traço o mais permeável, devido ao seu índice de vazios, adequado para locais com alta demanda de drenagem. O traço 4 apresentou menor permeabilidade devido ao menor índice de vazios, sendo mais apropriado para áreas que necessitam de controle na infiltração de água.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este estudo proporcionou uma visão sobre o impacto da incorporação de fibra de politereftalato de etileno (PET) no desempenho de concreto permeável para a finalidade não estrutural. A análise dos dados coletados permitiu uma compreensão mais ampla das complexidades envolvidas nesse processo. Segundo Holtz (2011), o concreto permeável geralmente apresenta uma resistência à compreensão na faixa de 3,5 a 28 MPa. Assim, concluímos que é possível a utilização do concreto permeável com fibra de PET em tráfego leve e tráfego de pedestres, como calçadas, praças, quadras esportivas e ciclovias, conforme está definido na NBR 16416 (ABNT, 2015).
Palavras-chave: Concreto permeável; Sustentabilidade; Resíduos plásticos; Garrafas PET.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR NM 67: Concreto — Determinação da consistência pelo abatimento do tronco de cone. Rio de Janeiro: ABNT 1998, 1998.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5739: Concreto — Ensaio de compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro: ABNT, 2018, 2018.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos – Determinação da absorção de água, índice de vazios e densidade. Rio de Janeiro: ABNT, 2009.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16416: Sistemas de gestão da qualidade para organizações de saúde – Requisitos. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.
COMITÊ MERCOSUL DE NORMALIZAÇÃO. NM 77:96 – Hormigón – Preparación de las bases de probetas y testigos cilíndricos para el ensayo de compresión. 1ª ed. 1996.
HOLTZ , F. C. "Uso de concreto permeável na drenagem urbana: análise da viabilidade técnica e do impacto ambiental", Dissertação de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Escola de Engenharias, 2011.
SILVEIRA, D. T., & CÓRDOVA, F. P. A pesquisa científica. Métodos de pesquisa. Porto Alegre: Editora da UFRGS, 2009. p. 33-44, 2009.
BRITO, A.W.S, SANCHES, A. E., PINHEIRO, É. C. N. M. Uma análise da viabilidade técnica da aplicação do concreto permeável na pavimentação de calçadas públicas: Um estudo de caso. Brazilian Journal of Development, 7(12), 114140-114140, 2021.
TESSARO, A. B. et al. Incorporação de fibras de polipropileno comercial e reciclado em concretos permeáveis para pavimentação. CONCRETO & Construções-ISSN 1809-7197, 113(113). DOI http://dx.doi.org/10.4322/1809-7197.2024.113.0002, 2024