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ESTUDO DAS PROPRIEDADES FÍSICAS, MECÂNICAS E
APLICAÇÃO DO CONCRETO LEVE COM A UTILIZAÇÃO DE
AGREGADOS DE POLIESTIRENO EXPANDIDO - EPS
STUDY OF PHYSICAL AND MECHANICAL CONCRETE AND APPLICATION
OF LIGHT WITH POLYSTYRENE HOUSEHOLDS USING EXPANDED - EPS
Bárbara Florrance de Melo Rocha, Filipe Bittencourt Figueiredo;
Daniele Araujo Altran;
Universidade do Oeste Paulista-UNOESTE. Faculdade de Engenharia, Presidente
Prudente, SP. Email:barbaraflorrance@hotmail.com
RESUMO - Este trabalho consiste no estudo das propriedades do
concreto leve com a utilização de agregados de poliestireno expandido
– EPS através de estudo teórico e metodologia experimental. Tem
como objetivo analisar o concreto leve com a substituição do agregado
graúdo pelo EPS, por não ser solúvel em água e não liberar substâncias
ao meio ambiente, pode se tornar um agregado leve alternativo e uma
solução para a redução de impactos ambientais. Os traços utilizados
foram identificados em porcentagem de massa segundo a inclusão do
EPS reciclado em substituição ao agregado graúdo. O piloto (0%), traço
5%, traço 10% e traço 15%. Foram realizados 23 amostras de corpos de
provas para cada traço. As amostras produzidas, 7 amostras foram
submetidas à ensaios de absorção de água, índice de vazios e massas
específicas do concreto endurecido. As 16 amostras restantes de cada
traço foram subdivididas em 4 grupos de 4 corpos de provas para os
ensaios de compressão mecânica a 7, 14, 21 e 28 dias. Os resultados
mostraram que aos 28 dias, o traço de 5% atingiu resistência média de
20,53 MPa, e o traço de 10% atingiu resistência média de 20,21 MPa.
O traço de 15% obteve resistência média menor, de 18,45 MPa aos 28
dias.
Palavras-chave: Poliestireno Expandido; Concreto Leve.
Recebido em: 05/08/2016
Revisado em: 26/08/2016
Aprovado em: 08/09/2016
ABSTRACT – This work is the study of light concrete properties with the
use of expanded polystyrene aggregates - EPS through theoretical and
experimental methodology. It aims to analyze the lightweight concrete
with the replacement of coarse aggregate by EPS, not being soluble in
water and does not release substances to the environment, can
become an alternative lightweight aggregate and a solution for
reducing environmental impacts. The strokes used were identified in
mass percentage after the inclusion of EPS recycled to replace the
coarse aggregate. The pilot (0%) 5% trace, trace 10% and stroke by
15%. 23 samples were made for evidence bodies for each trace. The
produced samples, 7 samples were subjected to the water absorption
test, voids and specific mass of hardened concrete. The remaining 16
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samples of each trace were subdivided into 4 groups of 4 test samples
for mechanical compression tests 7, 14, 21 and 28 days. The results
showed that at 28 days, the 5% average reached trait resistance 20.53
MPa, and the 10% average reached trait resistance 20.21 MPa. The
trace of 15% had lower average strength of 18.45 MPa at 28 days.
Keywords: Expanded Polystyrene; Light Concrete.
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graúdo por pérolas de EPS, verificando as
1 INTRODUÇÃO
propriedades físicas e mecânicas dos traços
O concreto leve pode ser utilizado em
realizados.
diversas áreas da construção civil. Entre os
benefícios promovidos, está à diminuição da
2 METODOLOGIA
massa especifica proporcionada pelo uso de
Para a realização dos traços de
agregados leves que substituem total ou
concreto, foram utilizados os materiais
parcialmente os agregados convencionais.
descritos a seguir:
Entre suas vantagens ressalta-se a redução
•
Cimento: utilizado o cimento -
nos esforços na estrutura e na infraestrutura
Portland II – F32 (CPII -Z- F32), composto para
das edificações, a economia com fôrmas e
uso geral;
cimbramentos, pela redução das solicitações,
bem como a diminuição dos custos com
transporte e montagem de construções pré-
•
Agregado Graúdo e Miúdo:
Foram utilizados a brita tipo 1 e areia;
•
Poliestireno Expandido – (EPS):
fabricadas, pela redução no peso dos
Utilizou-se pérolas de EPS de granulometria
materiais
de 5 mm fornecida pelo fabricante de
manuseados
e
aumento
da
produtividade (CATÓIA, 2012).
Entre os materiais utilizados como
densidade de 8 kgf/m³.
•
Cola Branca (PVA): Para melhor
agregados leve, o Poliestireno Expandido
aderência utiliza-se a cola branca de madeira
(EPS) destaca-se por ser um material isolante
extra adesivo de Poliacetato de Vinila (PVA)
térmico, leve devido sua baixa densidade,
diluído na água de amassamento;
resistente, fácil de manusear e de baixo
•
Adesivo
Chapix
Quartzolit:
custo. Segundo Oliveira (2013), o EPS foi
empregou-se o adesivo em emulsão de
descoberto em 1949, é classificado como um
polivinila
polímero. A produção de EPS no mundo
desenvolvidos para proporcionar melhor,
supera os 2,95 Milhões de toneladas ano e é
diluído na água de amassamento.
(PVA)
e
aditivos
especiais
utilizado em diversos setores de embalagens
Para as preparações dos concretos
industriais, artigos de consumo, alimentício,
leves com a utilização de agregados de EPS o
agricultura e também na construção civil.
traço escolhido foi desenvolvido por Silva
Neste trabalho foi executado um
(1975), para atingir, após 28 dias de tempo de
programa experimental com objetivo de
cura, a resistência mecânica mínima de 25
estudar e analisar a substituição de diferentes
MPa, para concreto de uso geral. A partir
proporções de substituições de agregado
deste, procurou-se verificar a influência da
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participação dos agregados de EPS quando
Foram produzidos 92 corpos de prova no
inserida ao concreto na substituição parcial
total, sendo que cada um possui 10 cm de
do agregado graúdo.
diâmetro e 20 cm de altura.
Utilizou-se o ensaio de granulometria
Os corpos de provas foram capeados
para conhecer melhor as características e
com enxofre derretido para o devido
determinar a distribuição granulométrica do
nivelamento
agregado miúdo (areia), graúdo (brita nº1) e
compressão.
leve (EPS), seguindo a NBR NM 248/2003.
mecânica à compressão foram realizados
Também foram realizados ensaios para a
seguindo a NBR 5739/2007, no laboratório de
determinação das densidades do agregados
engenharia civil da Universidade do Oeste
através do método de volume conhecido.
Paulista – UNOESTE, em uma prensa com
Para os traços de 5, 10 e 15% de EPS,
da
Os
área
ensaios
submetida
de
à
resistência
capacidade de carga de 20 toneladas.
no início da mistura colocou-se na betoneira
Seguindo a NBR 9778/2005, foram
em movimento com parte da água, seguindo
realizados os ensaios de absorção de água
por 1/3 da quantidade de cimento e o EPS.
por imersão, índice de vazios e massa
Foram adicionados o adesivo e a cola branca
especifica para cada traço de concreto
(PVA) diluídos em 1000 ml da água de
produzido. Para a realização destes ensaios,
amassamento do concreto. Misturou-se por
foram utilizados 7 corpos de provas de cada
aproximadamente
traço, após 28 dias de tempo de cura.
3
minutos
e
foram
adicionados parte da areia e a brita nº1. O
restante do cimento, água, areia e brita,
foram adicionados até que apresentassem
3 RESULTADOS
Nos
ensaios
de
granulometrias
consistência adequada para utilização como
realizados, os agregados graúdos e miúdos
concreto. O concreto foi misturado durante 3
mostraram-se
minutos, com volume de 44 litros de concreto
granulométrica, e o EPS com distribuição
por traço produzido. Após o preparo dos
granulométrica
traços de concreto, foi realizado o ensaio de
identificados nos Gráficos 1, 2 e 3.
abatimento do tronco cone seguindo as
recomendações da NBR NM 67/1998 e
procedeu-se seguindo a NBR 5738/2015 para
a moldagem dos corpos de provas e cura,
para a realização dos ensaios para verificar as
propriedades físicas e mecânicas do concreto.
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com
boa
uniforme
distribuição
de
5mm
40
% Retida Acumulada
Gráfico 1. Curva granulométrica da areia.
100
100
99,409
95,596
80
70,316
60
40
31,226
20
9,784
0
FUNDO
0,074
0,149
0,297
0,590
Peneira (mm)
1,190
2,833
2,380
0,886
4,760
Gráfico 2. Curva granulométrica da brita 1.
% RetidaAcumulada
100
100
100
99,17
87,44
80
60
40
20
10,18
0
0
4,760
6,300
9,520
12,700
19,100
Peneira (mm)
25,400
Gráfico 3. Curva granulométrica das pérolas de EPS.
% Retida Acumulada
100
100
100
100
100
100
100
100
98,6
80
60
40
20
0
FUNDO
0,074
0,149
0,297
0,590
1,190
2,380
4,760
Peneira (mm)
A seguir são apresentados os resultados
do ensaio de densidade dos agregados,
através da Tabela 1.
Tabela 1. Ensaio de densidade dos agregados.
Método de volume conhecido
Agregado
Massa específica (g/cm³)
Graúdo - Brita 1
1,475
Miúdo - Areia
1,643
Pérolas de EPS
0,008
foi de 20,00 cm, que os traços de 5% e 10%
obtiveram maiores valores de abatimento,
porém o traço de 15% obteve menor
abatimento
No ensaio de abatimento do tronco-
influenciado
em
pelas
relação
ao
substituições
piloto,
em
cone (Slump Test) foi possível analisar
diferentes proporções do agregado leve de
comparando com o valor do traço piloto que
pérolas de EPS, cola branca de PVA e adesivo
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Chapix Quartzolit. Os resultados do ensaio
são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Ensaio de abatimento do tronco-cone.
substituição
Método de ensaio NBR NM 67: 1998
Amostras
Abatimento (cm)
Piloto (0%)
20,0
Traço (5%)
22,0
Traço (10%)
21,0
Traço (15%)
19,5
do
agregado
graúdo
por
agregado leve (Gráfico 1), e também o
aumento das proporções de cola branca de
PVA e adesivo Chapix Quartzolit. Observa-se
Os ensaios de resistência à compressão
como também verificado seguindo a NBR
12644:2014, apresentaram uma diminuição
que nos traços que quanto maior a
porcentagem substituída menor foram os
resultados.
nesta capacidade quando aumentada a
Resistência a
Compressão (MPa)
Gráfico 4. Ensaio de resistência mecânica no módulo de compressão (em MPa) dos corpos de
prova fabricados com 0, 5, 10 e 15% de EPS e curados a 7, 14, 21 e 28 dias.
25
20
15
17,0216,22
15,36
13,95
18,9218,73
16,32 15,6
21,68
19,39
16,1 15,32
21,1320,5320,21
18,45
10
5
0
7 dias
14 dias
21 dias
28 dias
Idade de Ruptura (Dias)
Piloto (0%)
Traço (5%)
Traço (10%)
amostras
Entre as amostras utilizadas para o
ensaio de resistência a compressão, foram
Traço (15%)
utilizadas
para
o
ensaio
de
resistência à compressão e a redução,
apresentados na Tabela 3.
verificadas as médias das massas das
Tabela 3. Médias das massas das amostras utilizadas para o ensaio de resistência à compressão.
Amostras
Piloto (0%)
Traço (5%)
Traço (10%)
Traço (15%)
Massa média das amostras (kg)
3,836
3,727
3,574
3,499
Massa média em relação
ao piloto (%)
100,00%
97,18%
93,18%
91,23%
Redução da massa média
em relação ao piloto (%)
0,00%
2,82%
6,82%
8,77%
Constatou-se que a amostra referente ao
São apresentados a seguir (Tabela 4), os
resultados obtidos do ensaio de absorção e
índice de vazios das amostras de concreto no
traço piloto apresentou-se maior. Os traços
de 5%, 10% e 15% apresentaram menores
valores.
estado endurecido.
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Tabela 4. Ensaios de absorção de água e índice de vazios das amostras.
Amostras
Piloto (0%)
Traço (5%)
Traço (10%)
Traço (15%)
Método de ensaio NBR 9778:2005
Porcentagem de absorção (%)
Porcentagem de índices de vazios (%)
4,63%
10,16%
3,88%
8,37%
1,34%
2,61%
4,52%
9,10%
presença de EPS no concreto (Gráfico 2), foi
O resultado das massas especifica
obtidas a seguir mostram que com a
possível verificar redução de seus valores em
relação ao traço piloto.
Massa Específica
(g/cm³)
Gráfico 5. Comparação das massas específicas em g/cm³.
3
2,44 2,36
2,19 2,16 1,96 2,01
2,29 2,24
1,98 2,11
Massa específica seca (ρS)
Massa específica saturada
(ρSAT)
2,01 2,22
2
1
0
Piloto (0%)
Traço (5%)
4 DISCUSSÃO
Traço (10%)
que
Massa específica real (ρR)
Traço (15%)
a
resistência
trabalhabilidade
e
à
compressão,
densidade,
são
as
Existem muitos aspectos que ainda
propriedades que mais sofrem alteração com
podem ser estudados na utilização de EPS no
o emprego do EPS. Comparando-se os
concreto e aditivos, portanto, sugere-se a
ensaios de Slump Test, houve variações nos
procura por um aditivo que substitua a cola
valores de abatimento devido à influência das
branca (PVA) e que ajude na mistura do EPS
diferentes proporções usadas de EPS, cola
ao concreto, sem tanta perda de resistência.
branca e adesivo, fluido, contudo em
Indica-se o estudo da microestrutura das
condições para aplicação prática.
partículas do concreto produzido por EPS, e o
O
trabalho
se
apropriou
de
controle do fator de água e cimento do
metodologia experimental, onde a resistência
concreto, que é determinante para a sua
à
resistência, levando em consideração que as
referência obteve resultado de 21,13 MPa
pérolas de EPS possuem uma microestrutura,
aos 28 dias. Portanto possibilitando influencia
que contem mínima absorção de água.
de não consideradas as quantidades de
5 CONCLUSÃO
Com base nos experimento e nos
resultados dos ensaios realizados, conclui-se
compressão
do
traço
usado
como
umidade da areia utilizada nos traços
produzidos. A substituição do agregado
graúdo EPS, mostrou-se viável para o
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emprego de concreto que necessite de
REFERÊNCIAS
resistência de 20 MPa, para o traço de 5%
ABNT NBR NM 248. Agregados –
Determinação
da
composição
granulométrica. Rio De Janeiro: ABNT, 2003.
atingindo resistência média de 20,53 MPa, e
o traço de 10% atingindo resistência média
de
20,21 MPa. O traço de 15% obteve
resistência média menor, de 18,45 MPa aos
28 dias. O comportamento na ruptura do
concreto com EPS mostrou-se diferente do
traço piloto. No piloto, as falhas mostraramse unidirecional e concentrada. Os traços com
EPS houve o surgimento de fissuras ao redor
das pérolas, com aumento de porosidade
evidente, descontinuas, mostrando a falta de
rigidez do EPS.
Houve a redução da massa especifica
do concreto, possibilitando a diminuição do
peso
do
concreto,
consequentemente
contribuindo para a redução do peso próprio
estrutural e para economia no custo final da
obra. O emprego da cola branca de madeira
(PVA) contribuiu para valores inferiores de
resistência,
alteração
aumento
da
na
absorção
porosidade
de
e
água,
principalmente para o traço de 15%, onde se
utilizou uma maior quantidade em relação
aos outros traços. Isso acontece devido a
característica da cola, que após o tempo de
ABNT NBR 12644. Concreto leve celular
estrutural — Determinação da densidade de
massa aparente no estado fresco. Rio de
Janeiro: ABNT, 2014.
ABNT NBR 5738. Concreto: procedimento
para moldagem e cura de corpos de prova,
para realizar os ensaios de resistência à
compressão. Rio de Janeiro: ABNT, 2015.
ABNT NBR 5739. Concreto: ensaio de
compressão de corpos-de-prova cilíndricos.
Rio de Janeiro: ABNT, 2007.
ABNT NBR 9778. Argamassa e concreto
endurecido - Determinação da absorção de
água, índice de vazios e massa específica.
Rio de Janeiro: ABNT, 2005.
ABNT NBR NM 67. Concreto - Determinação
da consistência pelo abatimento do tronco
de cone. Rio de Janeiro: ABNT, 1998.
CATÓIA, T. Concreto Ultraleve® estrutural
com pérolas de EPS: caracterização do
material e estudo de sua aplicação em lajes.
2012. Tese (Doutorado) – Escola de
Engenharia de São Carlos, São Carlos, 2012.
OLIVEIRA, Lívia. S. Reaproveitamento de
resíduos de poliestireno expandido (ISOPOR)
em compósitos cimentícios. 2013. Programa
de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica,
Universidade Federal de São João Del-Rei,
2013.
secagem, torna-se um material elástico,
ocupando espaços na pasta de cimento, se
SILVA, G.R. Manual de traços de concreto.
São Paulo: Nobel, 1975. 113p.
comportando também como vazios.
Colloquium Exactarum, v. 8, n.3 , Jul-Set. 2016, p.36 –43. DOI: 10.5747/ce.2016.v08.n3.e164
Filipe Bittencourt