Estudo da viabilidade da produção de tubos de concreto com redução do teor de cimento no traço e com aumento da espessura de parede

Abstract

O cimento se apresenta como o componente com o maior impacto nos custos de produção de componentes em concreto, além de representar importante elemento na geração de CO2 durante sua fabricação. Tubos de concreto para escoamento de águas pluviais são componentes de concreto de largo emprego, com forte impacto na urbanização e melhoria da qualidade de vida das populações. Portanto, a fabricação de tubos de menor custo e que empreguem menores quantidades de cimento tem impacto social e ambiental. Neste contexto, este trabalho avaliou a possibilidade de produção de tubos PA1 (NBR 88890) com 800 e 1000 mm de diâmetro a partir de traço com 50% de redução no teor de cimento. Para compensar a redução da resistência do concreto de menor teor de cimento foram empregadas espessuras de 100 e 120 mm respectivamente, contra 80 e 100 utilizadas nos tubos padrão. As matérias-primas utilizadas foram caracterizadas em termos de umidade, granulometria, material pulverulento. Os concretos obtidos tiveram sua resistência característica (fck) obtidas por ensaio de compressão, bem como densidade aparente. Os tubos tiveram suas resistências à fissuração e à ruptura obtidas por ensaio de compressão diametral tipo 3 cutelos. Os resultados obtidos indicam que as matérias-primas utilizadas possuem uma distribuição granulométrica similar e com material presente em toda a faixa analisada. O material pulverulento se mostrou um pouco (1,5%) acima dos padrões da fábrica. O traço com menor teor de cimento apresentou fck de 16,4 Mpa (33% menor que o traço padrão). No caso do tubo de 800 mm, a redução de cimento não comprometeu a resistência tanto à fissuração quanto à ruptura exigida pela norma, obtendo valores de 58,4±0,6 kN/m e 64,5±2,0 kN/m, em que os mínimos eram de 32 kN/m e 48 kN/m, respectivamente. O tubo de 1000, por outro lado, teve sua resistência à fissura comprometida, ficando abaixo do mínimo exigido por norma, embora tenha sido aprovado na carga de ruptura, obtendo valores de 37,0±2,5 e 65,3±4,1, com mínimos de 40,0 e 60,0 kN/m, respectivamente. A viabilidade econômica para implementar a produção de tubos de concreto para drenagem pluvial com um menor custo de produção por tubo foi analisada, realizando cálculos com base nas bateladas de concreto necessárias para a produção de um tubo. Obteve-se que os tubos novos possuem um custo de produção 27,0% e 10,4% menor para os tubos de 1000 mm e 800 mm respectivamente, em relação aos tubos padrões, resultando em uma economia significativa para a empresa.

Cement is the component with the greatest impact on the production costs of concrete components, in addition to representing an important element in the generation of CO2 during its manufacture. Reinforced concrete pipes for rainwater drainage are widely used concrete components, with a strong impact on urbanization and improvement of the quality of life of the people involved. Therefore, the manufacture of lower cost tubes and which use smaller quantities of cement has a social and environmental impact. In this context, this work evaluates the possibility of producing PA1 pipes (NBR 88890) with 800 and 1000 mm in diameter from a mixture with 50% reduction in cement content. To compensate for the reduction in resistance of concrete with a lower cement content, thicknesses of 100 and 120 mm were used, respectively, against 80 and 100 mm used in standard tubes. The raw materials used were characterized in terms of moisture, sieve analysis, and materials finer than 75μm. The obtained concretes had their characteristic resistance (fck) obtained by compression testing, as well as apparent density. The tubes were tested by compression/crushing tests. The results show that the raw materials used are similar in terms of granulometry, and with material in the whole range tested. The materials finer than 75μm turned out to be above (1,5%) the usual average of the factory. The mix with the lowest cement content had a fck of 16.4 Mpa (33% lower than the standard mix). In the case of the 800 mm tube, the cement reduction did not compromise the resistance to both cracking and rupture required by the standard, obtaining values of 58.4 +/- 0.6 kN/m and 64.5 +/- 2.0 kN/m, where the minimums were 32 kN/m and 48 kN/m, respectively. The 1000 tube, on the other hand, had its resistance to cracking compromised, being below the minimum required by standard, although it was approved in the rupture load, obtaining values of 37.0+/-2.5 and 65.3+/-4, 1, with minimums of 40.0 and 60.0 kN/m, respectively. The economic viability to implement the production of concrete pipes for rainwater drainage with a lower production cost per pipe was conducted, based on the batches of concrete necessary for the production of a pipe. It was found that the new tubes have a production cost 27.0% and 10.4% lower for the 1000 mm and 800 mm tubes respectively, compared to the standard tubes, resulting in significant savings for the company.