FACULDADE DE ENGENHARIA CAMPUS DE ILHA SOLTEIRADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTUDO DAS PROPRIEDADES DE CONCRETO COM RESDUO DE LEO LUBRIFICANTE

MARCELO SANTANA

Orientadora: Prof. Dr. Maria da Consolao Fonseca de Albulquerque

Trabalho de Concluso de Curso apresentado Faculdade de Engenharia do Campus de Ilha Solteira UNESP, como parte dos requisitos para obteno do grau de Engenheiro Civil.

Ilha Solteira - So Paulo fevereiro de 2015

FACULDADE DE ENGENHARIA CAMPUS DE ILHA SOLTEIRADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

ESTUDO DAS PROPRIEDADES DE CONCRETO COM RESDUO DE LEO MECNICO

MARCELO SANTANA

Orientadora: Prof. Dr. Maria da Consolao Fonseca de Albulquerque

Trabalho de Concluso de Curso apresentado Faculdade de Engenharia do Campus de Ilha Solteira UNESP, como parte dos requisitos para obteno do grau de Engenheiro Civil.

Ilha Solteira - So Paulo fevereiro de 2015

Dedico este trabalho minha famlia, que sempre me apoiou e me deu suporte para trilhar meu prprio caminho

AGRADECIMENTOS

Aprender a nica coisa que a mente nunca se cansa, nunca tem medo e nunca se arrependeLeonardo da Vinci

Gostaria de agradecer primeiramente a meus pais Lourival e Silvia, pelo amor, dedicao, carinho e compreenso comigo, tornando se exemplos a serem seguidos.A meu irmo Mateus, por estar comigo por sempre me apoiar a todo momento desde criana. minha namorada Luana Messias, por todo amor, respeito e compreenso, companheirismo e muita pacincia comigo. minha orientadora Prof. Dr. Maria da Consolao Fonseca de Albuquerque pela disposio, pacincia e auxlio prestado durante todo esse perodo.A meus amigos Raphael Capuzi, Rafael Pereira, Guilherme Avino e Pedro Martinez, que estiveram comigo nos momentos bons e ruins durante a faculdade.Ao antes mestrando e agora doutorando Michael de Melo, pela ajuda e acompanhamento durante os ensaios.Ao amigo Rodrigo Kumagai, dedicado ao extremo, com quem tive o prazer de trabalhar, me auxiliando nos ensaios do comeo ao fim. Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira, por toda a experincia e conhecimento fornecidos durante esses cinco anos.

RESUMO

Todo equipamento que trabalha com peas ou componentes em movimento sofre desgaste de suas partes mveis. Para reduzir os desgastes gerados pelo equipamento, utilizam-se fluidos lubrificantes, diminuindo o atrito entre as peas. Tais leos, em funo do uso normal ou circunstncias acidentais, acabam se degradando a ponto de no mais prestarem a suas finalidades, originando um resduo perigoso com cidos orgnicos, compostos aromticos polinucleares potencialmente carcinognicos. O reaproveitamento do leo usado importante ambientalmente, pois evita o descarte no solo ou nos cursos dgua, evitando danos ambientais. Este trabalho pretende obter uma nova forma de reaproveitamento de resduos de leo lubrificante. Sabe-se que o leo, quando adicionado ao concreto, influencia suas propriedades mecnicas. Portanto, foi estudado o comportamento da resistncia compresso uniaxial, do mdulo de elasticidade, resistncia compresso diametral e na trao na flexo. A fim de comparar os resultados, foram confeccionados trs traos similares, um de referncia (sem leo) e outros com adio de 5% e 10% de olo lubrificante (ROL). Os resultados de resistncia, tanto para o concreto com 5 e 10% de ROL se mostraram de acordo com a literatura, ou seja, suas propriedades resistentes do concreto com ROL estavam um pouco abaixo as do concreto convencional, contudo os resultados de trao na flexo e mdulo de elasticidade se mostraram similares. O resultado do tempo de pega apresentou um valor superior para o concreto com 10% de ROL. O resultado do ensaio de abatimento tambm fi similar literatura, com o acrscimo de ROL foi possvel diminuir a relao gua-cimento para um mesmo abatimento. Os resultados se mostraram promissores para dar continuidade aos estudos, principalmente para a aplicao de pavimentos, onde a solicitao mais efetiva a de trao na flexo.

LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Srie de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria9Tabela 2: Massa mnima da amostra em funo da dimenso caracterstica10Tabela 3: Sries de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria do agregado mido12Tabela 4:Classificao do agregado mido12Tabela 5: Limites da distribuio granulomtrica do agregado mido (NBR 7211, 2009)13Tabela 6: Srie de peneiras utilizadas no ensaio de granulometria do agregado grado (NBR NM 248, 2003)13Tabela 7: Limites da composio granulomtrica do agregado grado14Tabela 8: Massa mnima de amostra por ensaio (NBR 53, 2002)16Tabela 9: Valores da determinao da relao Brita 1/Brita 020Tabela 10: Resultado do Ensaio Granulomtrico das amostras M1 e M2 de areia35Tabela 11: Ensaio granulomtrico da brita 0 das amostras M1 e M237Tabela 12: Ensaio granulomtrico da brita 1 das amostras M1 e M238Tabela 13: Massa especfica do agregado seco e massa especfica do agregado na condio saturado superfcie seca39Tabela 14: Trao do concreto utilizado para a elaborao dos corpos-de-prova40Tabela 15: Resultado do ensaio de abatimento das amostras41Tabela 16: Estudo da determinao do tempo de pega da argamassa livre de resduo de ROL (Amostra de Referncia)44Tabela 17: Estudo da determinao do tempo de pega da argamassa com 5% de ROL45Tabela 18: Resultado de resistncia trao na flexo (Mpa)50Tabela 19: Resultado de tenso mxima de resistncia compresso axial dos corpos-de-prova (MPa)52Tabela 20: Resultado da determinao do mdulo de elasticidade dos corpos-de-prova (MPa)53

LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Balde contendo areia grossa utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)4Figura 2: Balde contendo brita 0 utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)4Figura 3: Frma contendo brita 1 utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)5Figura 4: Saco de cimento utilizado no projeto (Fonte: arquivo pessoal)5Figura 5: Balde contendo gua de amassamento (Fonte: arquivo pessoal)6Figura 6: ROL medido dentro de recipiente (Fonte: arquivo pessoal)7Figura 7: Betoneira utilizada para confeco do concreto (Fonte: arquivo pessoal)8Figura 8: Frmas prismticas utilizadas para corpos-de-prova (Fonte: arquivo pessoal)8Figura 9: a) Cilindro e b) soquete metlico de compactao (Fonte: arquivo pessoal)19Figura 10: Representao grfica da massa otimizada de brita 0 e brita 120Figura 11: Aparelho de Vicat e molde troncocnico utilizado na determinao dos tempos de pegas do cimento Portland (Fonte: NBR 11581, 2009)26Figura 12: Corpo-de-prova cilndrico preparado para ensaio de compresso diametral (Fonte: arquivo pessoal)28Figura 13: Corpo-de-prova prismtico preparado para ensaio de trao na flexo (Fonte: arquivo pessoal)29Figura 14: Ensaio de compresso axial com corpo-de-prova cilndrico (Fonte: arquivo pessoal)31Figura 15: Corpo-de-prova cilndrico preparado para ensaio de mdulo de elasticidade (Fonte: arquivo pessoal)33Figura 16: Representao esquemtica do carregamento para a determinao do mdulo de elasticidade. (Fonte: NBR 8522 (2008))34Figura 17: Curva granulomtrica do agregado mido das amostras M1 e M236Figura 18: Curva granulomtrica do agregado grado (brita 0), amostras M1 e M237Figura 19: Curva granulomtrica do agregado grado (brita 1) das amostras M1 e M239Figura 20: Ensaio de abatimento do concreto convencional, trao de referncia (Fonte: arquivo pessoal)42Figura 21: Ensaio de abatimento do concreto com ROL em substituio 10% de gua (Fonte: arquivo pessoal)42Figura 22: Ensaio de abatimento do concreto com ROL em substituio 10%, trao corrigido (Fonte: arquivo pessoal)42Figura 23: Ensaio de abatimento do concreto com ROL em substituio 5%, trao corrigido (Fonte: arquivo pessoal)43Figura 24: Determinao do Tempo de Pega das amostras de referncia44Figura 25: Determinao do Tempo de Pega das amostras com 10% de ROL46Figura 26: Teste de resistncia trao na compresso diametral dos corpos-de-prova dos concretos de referncia e dos concretos com adio de 5% e 10% de ROL47Figura 27: Ruptura por trao na compresso diametral dos corpos-de-prova do concreto a) de referncia b) concreto com adio de 10% de ROL c) concreto com adio de 5% de ROL (Fonte: arquivo pessoal)47Figura 28: Ruptura por trao na flexo dos corpos-de-prova do concreto a) concreto com adio de 10% de ROL b) concreto com adio de 5% de ROL (Fonte: arquivo pessoal)49Figura 29: Teste da trao na flexo dos corpos-de-prova dos concretos de referncia e dos concretos com adio de 5% e 10% de ROL49Figura 30: Ruptura por compresso axial dos corpos-de-prova do concreto a) concreto com adio de 10% de ROL b) concreto com adio de 5% de ROL (Fonte: arquivo pessoal)51Figura 31: Teste de resistncia compresso axial dos concretos de referncia e com adio de 5% e 10% de ROL em massa de gua51Figura 32: Teste do mdulo de elasticidade dos corpos de provas com adio de 5% e 10% de ROL e concreto referncia53

ndice

1INTRODUO TERICA12MATERIAIS E MTODOS32.1Materiais utilizados32.2Mtodo de caracterizao dos agregados92.2.1Granulometria e mdulo de finura92.2.2Classificao do agregado mido112.2.3Classificao do agregado grado132.2.4Determinao da massa especfica142.2.5Determinao da absoro de gua172.3Preparao das amostras192.3.1Determinao da relao brita1/brita0 (agregados grados)192.3.2Determinao da dosagem de concreto212.3.3Moldagem, cura e capeamento242.4Ensaio de abatimento de tronco de cone252.5Tempo de Pega252.6Ensaios mecnicos272.6.1Resistncia trao por compresso diametral272.6.2Resistncia trao na flexo292.6.3Resistncia compresso axial312.6.4Determinao do Mdulo de Elasticidade323RESULTADOS E DISCUSSES353.1Caracterizao dos agregados353.1.1Agregado mido - Areia353.1.2Agregado grado363.2Ensaio de abatimento de tronco de cone403.3Ensaio de Tempo de Pega433.4Resistncia trao por compresso diametral473.5Resistncia trao na flexo493.6Resistncia compresso axial513.7Determinao do Mdulo de Elasticidade534CONCLUSO555REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS56

i

INTRODUO TERICA

Concreto uma mistura de cimento, agregado mido e agregado grado, do qual seu endurecimento mais se parece com uma pedra. (Diab, 2012). O concreto o material mais usado que qualquer outro feito pelo homem no mundo. Entretanto, a produo de cimento Portland, um constituinte essencial do concreto, ocasiona uma liberao significativa de gases CO2, contribuindo para o aumento do efeito estufa. (Naik, Moriconi, 2005). Naik e Moriconi, 2005, afirmam tambm que apesar da emisso de gases prejudiciais na produo de cimento Portland, o concreto considerado como um material ambientalmente sustentvel por possuir caractersticas prprias de durabilidade, resistncia e baixo impacto ambiental, alm de contribuir para o progresso social e crescimento econmico. Mehta, 2001, afirma que somente 6% dos materiais produzidos, cerca de 500 bilhes de toneladas por ano, atualmente finalizado como produtos desejveis, enquanto que a maior parte da matria prima retorna ao meio ambiente como resduo prejudicial. Estes resduos so um dos principais fatores de impactos ambientais existente, devido sua disposio inadequada na natureza, poluindo o meio ambiente. Vrios autores tm proposto alternativas de adicionar os resduos de materiais dentro das misturas de concreto, como alternativas de reduo do impacto ambiental. Estes estudos tm sido fundamentais para contribuir com o desenvolvimento sustentvel, apresentando uma destinao mais nobre aos resduos que simplesmente so dispostos no meio ambiente. (Oliveira e Modro, 2009). Como parte desses resduos se encontram os derivados de leo. A poluio dos rios e lagos pelo leo extremamente prejudicial natureza, causando desoxigenao e impedindo a continuao da vida marinha. Sobre o ponto de vista de desenvolvimento sustentvel, meios e propostas de reduo de impactos ambientais causados por estes resduos na natureza de extrema importncia. Dessa maneira, o concreto pode ser utilizado como meio de disposio e reduzir o impacto causado por estes resduos de leo. Pukhov, 2001, estudou os efeitos do leo mineral nas estruturas reforadas de concretos em instalaes de usinas hidreltricas. Constatou-se que compostos de leo lubrificante (leos de turbina, mquinas, transformador) so agressivos s estruturas de concreto, mas o nvel de agressividade depende da qualidade do concreto e de sua densidade. Nesse estudo, a resistncia compresso do concreto impregnado com leo mostrou uma reduo de 20-63% com relao ao concreto sem impregnao de leo. Baszczyski, 2002, analisou a durabilidade de estruturas de concreto armado. Nessas estruturas, observou a influncia de hidrocarbonetos e as falhas progressivas causadas pelas mesmas, identificando que os produtos de leo com baixo nmero de neutralizadores so agentes fsico-qumicos ativos no concreto, afetando sua resistncia compresso e suas ligaes interfsicas. Ejeh e Uche, 2009, prepararam amostras de concreto com controle da varivel gua/leo. Os corpos de provas foram curados temperatura ambiente aos 3, 7, 28 e 56 dias, onde foi possvel observar que o concreto com cimento Portland suscetvel agressividade de solues com diferentes concentraes de leo, apresentando baixa taxa de desenvolvimento de resistncia e baixa taxa de corroso para os concretos que continham em sua composio a mistura de leo quando comparadas com as amostras que no tinham leo. Al-Attar, 2013, apresenta uma proposta de clculo quantitativo para a resistncia ruptura, sendo esta dependente principalmente da compresso uniaxial do concreto. Al-Attar intencionalmente tratou os agregados grados com leo de motor e com tinta leo para investigar os efeitos destes envoltrios nas ligaes interfsicas, influenciando as propriedades de resistncia do concreto. O autor concluiu que o efeito destes agregados, cobertos de leo de motor e de tinta, foi a reduo da ligao entre agregado e a pasta de cimento, ou seja, a ligao interfacial, diminuindo suas propriedades mecnicas consideravelmente. Diab, 2012, em seus estudos sobre a influncia da resistncia compresso dos concretos mergulhados em leo, observou que o derramamento de leo em antigas estruturas de concreto tem resultado em uma melhora nas propriedades de resistncia ao gelo-degelo, sugerindo estudos para tcnicas de disposio de resduos de leo dentro do concreto. O autor sugere que o acrscimo de leo no concreto pode ser similar adio qumica para incorporao de ar no concreto, aumentando algumas propriedades de durabilidade do concreto. Ajagbe et al., 2012, investigaram algumas propriedades do concreto fresco e propendurecido para determinar a influncia da areia contaminada com leo no concreto. Os autores realizaram testes em amostras com diferentes nveis de contaminao de leo, em peso. As propriedades como trabalhabilidade, fator de compactao, resistncia compresso, resistncia flexo, absoro de gua, resistncia ao fogo, entre outras, foram determinadas utilizando mtodos padronizados. Os resultados mostraram que a trabalhabilidade e o fator de compactao aumentaram com os nveis de contaminao, enquanto as propriedades relativas resistncia compresso, resistncia trao, absoro de gua e resistncia ao fogo diminuram significativamente com o aumento da contaminao de leo na areia. Os autores afirmam que areia contaminada com leo abaixo de 10% em peso adequado para uso de estruturas com baixa solicitao de resistncia mecnica. O principal objetivo deste estudo analisar os efeitos dos ROL no concreto, verificando suas propriedades mecnicas, a fim de dar uma destinao para estes resduos, caso isto seja tcnica e economicamente vivel.

MATERIAIS E MTODOS

Materiais utilizados

Na figura 1 pode-se observar a areia grossa, componente utilizado como agregado mido na preparao das amostras de concretos. Material doado pelo Porto de Areia de So Judas Tadeu, localizada na cidade de Andradina, Estado de So Paulo, prximo cidade de Ilha Solteira.

Figura 1: Balde contendo areia grossa utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)

As britas 0 e 1, esto ilustradas nas Figuras 2 e Figura 3, respectivamente. Estas foram utilizadas como agregado grado e obtidas por doao da empresa Minerao Grandes Lagos, localizada na cidade de Trs Fronteiras, Estado de So Paulo.

Figura 2: Balde contendo brita 0 utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)

Figura 3: Frma contendo brita 1 utilizada no concreto (Fonte: arquivo pessoal)

O cimento utilizado foi o Cimento Portland CP II-Z32, mostrado na Figura 4.

Figura 4: Saco de cimento utilizado no projeto (Fonte: arquivo pessoal)

A gua de amassamento foi proveniente da prefeitura da cidade de Ilha Solteira e assim sendo, presume-se isenta de substncias prejudiciais hidratao do cimento, ilustrada na Figura 5.

Figura 5: Balde contendo gua de amassamento (Fonte: arquivo pessoal)

Os Resduos de leo Lubrificante (ROL) foram coletados postos de gasolina da cidade de Ilha Solteira (figura 6).

Figura 6: ROL medido dentro de recipiente (Fonte: arquivo pessoal)

A betoneira utilizada foi a betoneira do Laboratrio Central de Engenharia Civil da UNESP de Ilha Solteira, ilustrada na Figura 7.

Figura 7: Betoneira utilizada para confeco do concreto (Fonte: arquivo pessoal)

As frmas prismticas foram utilizadas para a os corpos-de-prova (15 x 15 x 50) cm, conforme mostra a Figura 8.

Figura 8: Frmas prismticas utilizadas para corpos-de-prova (Fonte: arquivo pessoal)Mtodo de caracterizao dos agregados

Granulometria e mdulo de finura

Os ensaios granulomtricos dos agregados foram realizados conforme NBR NM 248:2003. Esta norma prescreve o mtodo para a determinao da composio granulomtrica dos agregados grados e midos para o concreto.Os ensaios granulomtricos foram realizados atravs de um conjunto de peneiras sucessivas, em conformidade com a NBR NM-ISO 3310-1 (2010). As respectivas peneiras possuem aberturas de malhas, conforme apresentada na Tabela 1.

Tabela 1: Srie de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometriaSrie NormalSrie Intermediria

75 mm-

-63 mm

-50 mm

37,5-

-31,5 mm

-25 mm

19 mm-

-12,5 mm

4,75 mm-

2,36 mm6,3 mm

1,18 mm-

600 m-

300 m-

150 m-

A massa mnima de cada amostra funo dimenso mxima caracterstica do agregado, conforme apresentada na Tabela 2.

Tabela 2: Massa mnima da amostra em funo da dimenso caractersticaDimenso mxima caracterstica do agregado (mm)Massa mnima de amostra de ensaio (kg)

< 4,80,5

6,33

255

32 e 3810

5020

64 e 7630

De acordo com a NBR NM 26 (2000), foram coletadas e utilizadas duas amostras de cada agregado, as quais foram nomeadas M1 e M2.As amostras foram colocadas dentro de bandejas metlicas, secas em estufa e resfriadas at a temperatura para manuseio. As estufas mantiveram as duas amostras a uma temperatura de oC, conforme respectiva norma. Aps alcanar a temperatura de manuseio, as amostras foram colocadas em peneiras limpas. Estas foram sobrepostas em ordem decrescente de abertura da peneira, do topo para a base, sobre o agitador mecnico. O ensaio se passou conforme a NBR NM 248:2003.A partir de ento, o material retido foi colocado em bandejas identificadas conforme a abertura da peneira, sendo retirado todo o material da tela das peneiras, por meio de um pincel de cerdas flexveis. O material, retirado do lado interno da peneira, foi identificado como retido e do lado externo foi identificado como passante, este vai para a bandeja identificada pelo nmero seguinte da malha da peneira. Depois de toda a remoo dos materiais das peneiras, foi determinada a massa do material retido nas mesmas, sendo que a soma das massas de todas as peneiras no podia diferir mais que 0,3% de M1, o que no ocorreu. Todo o processo descrito foi repetido para a amostra M2.Aps as respectivas massas retidas terem sido determinadas, foram calculadas as massas, em termos de percentagem, de cada peneira, com aproximao de 0,1%. Os clculos foram efetuados para se obter os percentuais mdios e acumulados de cada peneira, o mdulo de finura e a dimenso mxima caracterstica. A dimenso mxima caracterstica (DMX) corresponde abertura nominal, em milmetros, da malha da peneira da srie normal ou intermediria, na qual o agregado apresenta porcentagem retida acumulada menor ou igual a 5% em massa. O mdulo de finura (MF) foi obtido pela soma das porcentagens retidas acumuladas em massa nas peneiras da srie normal (Tabela1) dividida por 100, conforme equao 1.

[eq 1]

onde a quantidade de massa retida nas peneiras de serie normal. Aps o trmino dos clculos, obtida a curva de granulometria em escala mono-logartmica.

Classificao do agregado mido

A srie de peneiras utilizadas para o ensaio de granulometria do agregado mido segundo a NBR NM 248:2003, est apresentada na Tabela 3.

Tabela 3: Sries de Peneiras utilizadas no ensaio de granulometria do agregado midoPeneira (mm)Srie

4,80Normal

2,40Normal

1,20Normal

0,60Normal

0,30Normal

0,15Normal

Aps o clculo do mdulo de finura (MF), classifica-se a areia conforme as relaes na Tabela 4: Tabela 4:Classificao do agregado midoIntervalos de Dimenses CaractersticasClassificao do Agregado Mido

2,90