CEMENTITIOUS MATRICES WITH LIGHT AGGREGATE BASED ON POLYESTER WASTE AND LAMINATED PVC EXTRUDED WITH POLYSTYRENE : USO DE AGREGADO LEVE À BASE DE RESÍDUOS DE POLIÉSTER E LAMINADO DE PVC EXTRUSADOS COM POLIESTIRENO EM MATRIZES CIMENTÍCIAS

Bruna Silva da Cruz; Alexandre Silva de Vargas; André Lübeck; Patrice Monteiro de Aquim; Luiz Carlos Robinson

doi:10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n5.183-199

Autores

Bruna Silva da Cruz UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Alexandre Silva de Vargas UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
André Lübeck UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
Patrice Monteiro de Aquim FEEVALE - FEDERAÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS DE ENSINO SUPERIOR EM NOVO HAMBURGO
Luiz Carlos Robinson FEEVALE - FEDERAÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS DE ENSINO SUPERIOR EM NOVO HAMBURGO

DOI:

https://doi.org/10.29183/2447-3073.MIX2024.v10.n5.183-199

Palavras-chave:

Indústria calçadista, resíduo, agregado leve

Resumo

A geração de resíduos provenientes dos diversos setores da economia tem gerado estudos e pesquisas relacionados ao consumo e descarte dos mais variados produtos. Neste contexto, inserem-se as indústrias do setor calçadista, tradicionais no Estado do Rio Grande do Sul (Brasil), as quais têm a necessidade de buscar ações sustentáveis no reaproveitamento das sobras de matérias-primas da produção de calçados. Este trabalho teve como objetivo produzir um agregado leve à base de resíduos de poliéster e laminado de PVC extrusados com poliestireno reciclado e utilizá-lo em matrizes cimentícias. Foram preparadas argamassas referência com traço, em massa, de 1:3 (cimento: areia quartzosa) e relação água/cimento (a/c) de 0,48. Outras quatro argamassas foram preparadas com teores de substituição da areia quartzosa, em volume, pelo agregado leve, em 25%, 50%, 75% e 100%. No estado fresco, foi determinado o índice de consistência das argamassas. No estado endurecido, as amostras foram submetidas a ensaios de resistência à compressão, densidade, absorção de água e porosidade. A consistência das argamassas reduziu com o aumento do percentual do agregado leve nas argamassas. Da mesma forma, o aumento do percentual do agregado leve conduziu a uma diminuição da resistência à compressão e da massa específica das amostras.

Biografia do Autor

Bruna Silva da Cruz, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Engenheira Civil Empresarial, graduada pela Universidade Federal do Rio Grande - FURG (2019). Licenciada em Matemática pela Sociedade Educacional Leonardo da Vinci Ltda - UNIASSELVI (2022). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria - UFSM (2023). É técnica em obras na Prefeitura Municipal de Santa Maria.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7042601812296138

ORCID: https://orcid.org/0009-0008-7911-0291

Alexandre Silva de Vargas, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2000), mestrado em Engenharia na Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2002) e doutorado em Engenharia pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2006). No Período 2004/2005 parte do Curso de Doutorado foi realizado na Escola de Engenharia Civil da Universidade do Minho (Portugal). Trabalhou como Professor/Pesquisador na Universidade Feevale de 2007 a 2019 nos cursos de cursos de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo e no Mestrado Profissional em Materiais e Processos Industriais. Neste período também trabalhou como Engenheiro civil na Prefeitura de Novo Hamburgo, principalmente na Fiscalização de obras Públicas (Execução de Escolas, Unidades de Saúde, pavimentação, drenagem urbana, entre outros serviços) assim como elaboração de Laudos e Relatórios Técnicos .Tem experiência na área de Engenharia Civil, com ênfase em construção civil, tecnologias e sistemas construtivos, desenvolvimento de novos materiais e componentes para a construção civil, principalmente no estudo de potenciais resíduos para substituição de materiais tradicionais na construção civil. Em Janeiro de 2019 ingressou como Professor Adjunto no Departamento de Estruturas e Construção Civil da Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) e em 2020 ingressou como professor permanente do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPGEC/UFSM). Participa do grupo de Pesquisa em Desempenho do Sistema Construtivo, da UFSM. Desenvolve trabalhos na Linha de Pesquisa de Caracterização e Desenvolvimento de materiais e componentes para a construção civil.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/6501148372644975

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5247-3235

André Lübeck, UFSM - UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

Possui graduação em Engenharia Civil pela Universidade Federal de Santa Maria (2006), mestrado (2008) e doutorado (2016) pela mesma universidade. É professor adjunto no Departamento de Estruturas e Construção Civil da Universidade Federal de Santa Maria.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7511022637484145

ORCID: https://orcid.org/0000-0001-5772-9933

Patrice Monteiro de Aquim , FEEVALE - FEDERAÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS DE ENSINO SUPERIOR EM NOVO HAMBURGO

Possui graduação em Engenharia Química pela Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (2002), mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2004), doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (2009), atualmente é professora e pesquisadora da Universidade Feevale, atuando principalmente nos seguintes temas: couro, curtumes, minimização de efluentes, meio ambiente, energia e reúso de água.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/7098931445685566

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4908-6445

Luiz Carlos Robinson, FEEVALE - FEDERAÇÃO DOS ESTABELECIMENTOS DE ENSINO SUPERIOR EM NOVO HAMBURGO

Possui graduação em LICENCIATURA PLENA PARA GRADUAÇÃO DE PROFESSORES pelo CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DO PARANÁ (1996) e pós-graduação (especialização) em GESTÃO DA PRODUÇÃO, pela UNIVERSIDADE FEEVALE (1996). É Mestre e Doutor em QUALIDADE AMBIENTAL (PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUALIDADE AMBIENTAL da UNIVERSIDADE FEEVALE). Atualmente é professor ensino superior-adjunto nível 1A e pesquisador da UNIVERSIDADE FEEVALE. Consultor Sênior da Robinson Assessoria Industrial Ltda nas áreas de materiais, controle da qualidade, processos industrias e desenvolvimento de novos produtos.

LATTES: http://lattes.cnpq.br/8168117699690746

ORCID: https://orcid.org/0000-0003-1109-6127

Referências

AATTACHE, A.; SOLTANI, R.; MAHI, A. Investigations for properties improvement of recycled PE polymer particles-reinforced mortars for repair practice. Construction and Building Materials. v. 146. p. 603-614, 2017. Retrieved from: < http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.04.110> Date accessed: 25 May 2023.

AGÊNCIA BRASIL. Índice de reciclagem no Brasil é de apenas 4%, diz Abrelpe. 2022. Retrieved from: https://agenciabrasil.ebc.com.br/geral/noticia/2022-06/indice-de-reciclagem-no-brasil-e-de-4-diz-abrelpe. Date accessed: 08 Jun. 2023.

ALBANIO, L. D. S.; TATSCH, M. P. A percepção de empresas do setor calçadista sobre práticas sustentáveis. Revista Organizações em Contexto. v. 12, n. 23, p. 241-260, 2016. Retrieved from: < http://dx.doi.org/10.15603/1982-8756/roc.v12n23p241-260>. Date accessed: 21 Mar. 2021.

ALVES, V. C.; BARBOSA, A.S. Práticas de gestão ambiental das indústrias coureiras de Franca-SP. Gestão da produção, São Carlos, v. 3, n 4, p. 883-898, 2013. Retrieved from: < https://doi.org/10.1590/S0104-530X2013005000006>. Date accessed: 21 Mar. 2021.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM D2240: Standard Test Method for Rubber Property—Durometer Hardness. 2021.

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. ASTM C150/C150M-21.: ASTM International: Standard Specifcation for Portland Cement. West Conshohocken, PA (2021)

ANGELIN, A.F. et al. Rubberized mortar: The influence of aggregate granulometry in mechanical resistances and acoustic behavior. Construction and Building Materials. v.200, p. 248-254, 2019. Retrieved from:< https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.12.123> Date accessed: 06 Jun. 2023.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS DE CALÇADOS – ABICALÇADOS. Relatório Setorial Indústrias de Calçados no Brasil. 2019. Retrieved from: https://abicalcados.com.br/publicacoes/relatorio-setorial. Date accessed: 06 Apr. 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DAS INDÚSTRIAS DE CALÇADOS – ABICALÇADOS. Relatório Setorial Indústrias de Calçados no Brasil. 2022. Retrieved from: https://abicalcados.com.br/publicacoes/relatorio-setorial. Date accessed: 15 May 2023.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE EMPRESAS DE LIMPEZA PÚBLICA E RESÍDUOS ESPECIAIS. ABRELPE. Panorama dos resíduos sólidos no Brasil. 2020. Retrieved from: https://abrelpe.org.br/panorama-2020/ Date accessed:18 Oct. 2023.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9778: Argamassa e concreto endurecidos: Determinação da absorção de água, índice de vazios e massa específica. Rio de Janeiro, 2009.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5738: Concreto- Procedimento para moldagem e cura de corpos de prova. Rio de Janeiro, 2015.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13276: Argamassa para assentamento e revestimento de paredes e tetos: Determinação do índice de consistência. Rio de Janeiro, 2016c.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 7215: Cimento Portland: Determinação da resistência à compressão de corpos de prova cilíndricos. Rio de Janeiro, 2019b.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 16916: Agregado miúdo – Determinação da densidade e da absorção de água. Rio de Janeiro: ABNT, 2021.

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 17054: Agregados – Determinação da composição granulométrica: Método de ensaio. Rio de Janeiro: ABNT 2022.

BABAFEMI, A.J. et al. Engineering Properties of Concrete with Waste Recycled Plastic: A Review. Sustainability. v.10, p. 1-26, 2018. Retrieved from: < https://doi.org/10.3390/su10113875> Date accessed: 20 Mar. 2021.

BADACHE, A. et al. Thermo-physical and mechanical characteristics of sand-based lightweight composite mortars with recycled high-density polyethylene (HDPE). Construction and Building Materials. v. 163, p. 40-52, 2018. Retrieved from: < https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.12.069> Date accessed: 20 Mar. 2020.

BAHIJ, S. et al. Fresh and hardened properties of concrete containing different forms of plastic waste – A review. Waste Management. v. 113, p. 157-175, 2020. Retrieved from: < https://doi.org/10.1016/j.wasman.2020.05.048> Date accessed: 21 Mar. 2021.

BLAZY, J.; BLAZY, R. Polypropylene fiber reinforced concrete and its application in creating architectural forms of public Spaces. Case Studies in Construction Materials. v. 14, 2021. Retrieved from: <https://doi.org/10.1016/j.cscm.2021.e00549> Date accessed: 4 Jun. 2023.

CALIXTO, T. F. et al. Estudo da viabilidade da utilização de resíduos de poliestireno expandido (isopor) em argamassas. Educação Ambiental em Ação. nº. 60, 2017. Retrieved from: <http://revistaea.org/artigo.php?idartigo=2762> Date accessed: 11 May 2023.

FLACH, M. V.; SEIBT, E.; SCHNEIDER, E. L.; de LIMA, V.; SOLDI, V.; ROBINSON, L. C.; BIANCHIN, L.; JAHNO, V. D. Reciclagem de Resíduos da Indústria Calçadista e Avaliação da Degradação em Solo Revista Virtual de Química, v. 09, n. 06, p. 2178-2192, dezembro/2017. Retrieved from: http://static.sites.sbq.org.br/rvq.sbq.org.br/pdf/v9n6a02.pdf. Date accessed:10 May 2021.

GU, L.; OZBAKKALOGLU, T. Use of recycled plastics in concrete: A critical review. Waste Management. v. 51, p. 19-42, 2016. Retrieved from: < http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2016.03.005>. Date accessed: 20 Mar. 2021.

GUPTA, T.; CHAUDHARY, S.; SHARMA, R.K. Mechanical and durability properties of waste rubber fiber concrete with and without silica fume. Journal of Cleaner Production. v. 112, p. 702-711, 2016. Retrieved from: <http://dx.doi.org/10.1016/j.jclepro.2015.07.081> Date accessed: 04 Jun. 2023.

HARTMANN, W. L. Avaliação do uso de agregado leve à base de resíduos de placa de circuito impresso (pci) em matrizes cimentícias. 2019. 116 p. Dissertação (Mestrado Profissional em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais) – Universidade Feevale, Novo Hamburgo, RS, 2019.

HITA, P. R. de et al. Reuse of plastic waste of mixed polypropylene as aggregate in mortars for the manufacture of pieces for restoring jack arch floors with timber beams. Journal of Cleaner Production. v. 198, p. 1515-1525, 2018. Retrieved from: < https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.07.065>. Date accessed: 20 Mar. 2023.

HWANG, J.P.; KIM, M.; ANN, K.Y. Porosity generation arising from steel fibre in concrete. Construction and Building Materials. v. 94, p. 433-436, 2015. Retrieved from: <http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.044> Date accessed: 04 Jun. 2023.

KOKSAL, F.; GENCEL, O.; KAYA, M. Combined effect of silica fume and expanded vermiculite on properties of lightweight mortars at ambient and elevated temperatures. Construction and Building Materials. v. 88, p. 175–187, 2015. Retrieved from: <http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.04.021> Date accessed: 24 Jun. 2023.

KROEFF, L.A.R. Avaliação de resíduos de EVA e têxteis recobertos com PU como agregado leve em matrizes à base de cimento Portland. 2016. 80 f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais) – Universidade Feevale, Novo Hamburgo, RS, 2016.

LANSING, L. H. Avaliação da incorporação de agregados leves à base de resíduos de poliéster e algodão extrusados com polipropileno em matrizes à base de cimento Portland. 2018. 109 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais) – Universidade Feevale, Novo Hamburgo, RS, 2018.

LIU, X.; CHIA, K.S.; ZHANG, M.H. Water absorption, permeability, and resistance to chloride-ion penetration of lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials. v. 25, p. 335-343, 2011. Retrieved from: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2010.06.020> Date accessed: 08 Jun. 2023.

LV, J. et al. Effects of rubber particles on mechanical properties of lightweight aggregate concrete. Construction and Building Materials. v. 91, p. 145-149, 2015. Retrieved from: <http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.05.038> Date accessed: 06 Jun. 2023.

MELLO, A.L. Utilização dos resíduos de PEAD como alternativa aos agregados naturais em argamassa. 2011. 173 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana) - Universidade Federal da Bahia. Salvador, BA, 2011.

MIAH, M.J. et al. Mechanical strength, shrinkage, and porosity of mortar reinforced with areca nut husk fibers. Construction and Building Materials. v. 363, 2023. Retrieved from: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.129688> Date accessed: 29 May 2023.

MOAYERI, M.S.; ASHRAFI, H.R.; BEIRANVAND, P. Investigating the Physical Characteristics of Non-Structural Lightweight Aggregate Blocks of Built with Region Materials. Buildings. V. 7, p. 1-15, 2016. Retrieved from:< https://doi.org/10.3390/buildings7010002>. Date accessed: 29 May 2023.

SAIKIA, N.; BRITO, J. Use of plastic waste as aggregate in cement mortar and concrete preparation: a review. Construction and Building Materials, v. 34, p. 385 – 401. 2012. Retrieved from: < http://dx.doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.02.066>. Date accessed: 08 Apr. 2021.

SCHNEIDER, E.L. et al. Cement Matrix Containing Lightweight Aggregate Based on Non-Metallic Fraction Printed Circuit Boards (NMFPCB'S). Journal of Materials Research and Technology-JMR&T, v. 14, p. 2992-2997, 2021. Retrieved from: < https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.08.090> Date accessed: 26 Mar. 2023.

SILVEIRA, V. S. Produção de agregado leve reciclado a partir de encapsulamento de resíduos de couro Wet-Blue em polipropileno reciclado para emprego em matriz cimentícia. 2020. 124f. Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais e Processos Industriais) - Universidade Feevale. Novo Hamburgo, RS, 2020.

SILVEIRA, VANESSA S. et al. Novel solidification/stabilization process of wet blue leather waste to produce recycled lightweight aggregates. Waste and Biomass Valorization , v. 14, p. 377-387, 2022.

SINHORELLI, K. dos S. Estudo das propriedades reológicas e térmicas das argamassas de revestimento contendo adições minerais e vermiculita. 2019. 100 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Universidade Federal da Paraíba. João Pessoa, PB, 2019.

SOARES, E. A; ARAÚJO, G. C. de. GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS NO PROCESSO PRODUTIVO: um estudo de caso em uma indústria calçadista. Revista da Universidade Vale do Rio Verde, [S.L.], v. 14, n. 2, p. 171-181, 2016. Universidade Vale do Rio Verde (UninCor). http://dx.doi.org/10.5892/ruvrd.v14i2.2622. Date accessed: 08 Jun. 2023.

SOARES, I. H. de L. Análise do uso de resíduo polimérico em substituição parcial ao agregado miúdo na fabricação de argamassa para placa cimentícia. 2016. 76 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Universidade Federal do Amazonas. Manaus, AM, 2016.

TREIN. F. A. Influência do uso de Resíduos de EVA e de têxteis recobertos com poliuretano como agregado leve em argamassas álcali-ativadas. 2015. 191 f. Tese (Doutorado em Qualidade Ambiental). Universidade Feevale. Novo Hamburgo, RS, 2015.

TUTIKIAN, B. F. et al. Uso de agregado leve de EVA em contrapiso argamassado para isolamento ao ruído de impacto em edificações residenciais. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 17, n. 3, p. 295-306, jul./set. 2017. ISSN 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído. Retrieved from: < http://dx.doi.org/10.1590/s1678-86212017000300177> Date accessed: 10 Apr. 2023.

ZÁLESKÁ, M. et al. Structural, mechanical and hygrothermal properties of lightweight concrete based on the application of waste plastics. Construction and Building Materials, v. 180, p. 1-11, 2018. Retrieved from: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.05.250> Date accessed: 21 Jun. 2023.

ZHANG, X. et al. Polymer-modified cement mortars: Their enhanced properties, applications, prospects, and challenges. Construction and Building Materials. v. 299, 2021. Retrieved from: < https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124290> Date accessed: 30 May 2023.

ZHOU, H.; BROOKS, A.L. Thermal and mechanical properties of structural lightweight concrete containing lightweight aggregates and fly-ash cenospheres. Construction and Building Materials. v. 198, p. 512-526, 2019. Retrieved from: <https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.11.074> Date accessed: 05 May 2023.

USO DE AGREGADO LEVE À BASE DE RESÍDUOS DE POLIÉSTER E LAMINADO DE PVC EXTRUSADOS COM POLIESTIRENO EM MATRIZES CIMENTÍCIAS