Desenvolvimento de compósitos cimentícios com rejeitos de RSU para produção de elementos construtivos para a construção civil

Abstract

Resumo: Buscando alcançar os Objetivos de Sustentabilidade das Nações Unidas (ODS/NU) sendo o "OBJETIVO 11: Cidades e Comunidades Sustentáveis" e do "OBJETIVO 12: Assegurar padrões de produção e de consumo sustentáveis" (metas específicas 11.6, 12.2, 12.4 e 12.5), e considerando a diversidade de estudos que mostram as vantagens do estudo de materiais alternativos, nesta tese foram desenvolvidos compósitos de matriz cimentícia para a construção civil, com a adição de RSU comumente descartados como rejeitos. A premissa foi a necessidade de adequar procedimentos de construção civil aos ODS/ONU da agenda 2030, pois trata-se de uma pesquisa com vistas à inovação, sustentabilidade e uso racional de recursos naturais. Utilizaram-se materiais coletados em cooperativas de coleta de resíduos Sólidos Urbanos (RSU), com pouco ou nenhum valor comercial ou ainda, nenhuma possibilidade de reciclagem ou utilização por parte dos coletores. Assim, incluídos como materiais de adição em uma matriz de cimento Portland, investigou-se a hipótese de criar um novo ciclo de aproveitamento de papéis, papelões, plásticos, polímeros e serragem, enfatizando a importância da reutilização e recuperação de materiais a fim de minimizar o descarte de substâncias e reduzir o consumo de recursos naturais. A ferramenta utilizada para o desenvolvimento dos novos compósitos foi a Nível de Maturidade Tecnológica, do inglês, Technology Readiness Level (TRL), usada para classificar o estágio de maturação da evolução da tecnologia, limitando-se à fase de "conceito", abordando-se do TRL 0 até TRL 3, referente ao estágio inicial com 4 níveis de maturidade tecnológica. A seleção final dos compósitos levou em conta a resistência à tração na flexão, conforme quadro da NBR15498:16 produção de placas de fibrocimento. No entanto, os compósitos propostos também foram avaliados em suas características físicas e mecânicas, NBR13279:05, na determinação da velocidade de propagação de onda ultrassônica, NBR8802:19 e na determinação do índice de consistência (estado fresco), NBR13276:16. A absorção de água por capilaridade, NBR9779:12 e análise MEV foram utilizadas na primeira fase de testes dos compósitos. Nas duas fases finais foi utilizada a NBR 15630:08 para a determinação do módulo de elasticidade dinâmico pela propagação da onda ultrassônica e a NBR15261:05, na determinação da variação dimensional. Os materiais selecionados foram as aparas de papel termossensível e EPS triturado, extraídos exclusivamente de rejeitos de RSU e as fibras de lã de PET reciclado. Os dois compósitos quando comparados com compósitos padrão, sem adições que obtiveram os melhores resultados foram no traço 1:3 com [7,5%+0,2%], aparas de papel termossensível e fibra de lã de PET e no traço 1:5 com [1,5% + 0,2%], EPS e fibra de lã de PET com resultados de resistência à tração na flexão de 3,31MPa e 3,17MPa, respectivamente. Constatou-se que esses compósitos podem ser moldados para produção de peças para pisos do tipo bloquetes, placas, blocos vazados e blocos maciços

Abstract: Seeking to achieve the SDGs/NU of "OBJECTIVE 11: Sustainable Cities and Communities" and "OBJECTIVE 12: To ensure sustainable production and consumption patterns" (specific targets 11.6, 12.2, 12.4 and 12.5), and considering the diversity of studies that show the advantages of the study of alternative materials, this thesis was developed cement matrix composites for civil construction, with the addition of USW commonly discarded as tailings. The premise was the need to adapt construction procedures to the UN SDGs of the 2030 agenda, as it is research with a view to innovation, sustainability, and rational use of natural resources. Materials collected in Cooperatives for the collection of USW were used, with little or no commercial value or, no possibility of recycling or use by collectors. Thus, included as addition materials in an inorganic matrix of Portland cement, we investigated the possibility of identifying a new cycle of utilization of papers, cardboards, plastics, polymers, and sawdust, emphasizing the importance of reuse and recovery of materials to minimize the disposal of substances and reduce the consumption of natural resources. The tool used for the development of the new composites was TRL, used to classify the maturation stage of the evolution of technology, limiting itself to the "concept" phase, addressing TRL0 to TRL3, referring to the initial stage with 4 levels of technological maturity. The final selection of composites considered the tensile strength in flexion, according to the nbr15498:16 production of fiber cement plates. However, the proposed composites were also evaluated in their physical and mechanical characteristics, NBR13279:05, in the determination of ultrasonic wave propagation velocity, NBR8802:19 and in the determination of the consistency index (fresh state), NBR13276:16. Water absorption by capillarity, NBR9779:12 and SEM analysis were used in the first phase of composite testing. In the final two phases, NBR 15630:08 was used to determine the dynamic modulus of elasticity by ultrasonic wave propagation and NBR15261:05 in the determination of dimensional variation. The materials selected were the no sensitive paper shavings and crushed EPS, extracted exclusively from RSU tailings and recycled PET wool fibers. The two composites when compared with standard composites, without additions that obtained the best results were in the 1:3 trait with [7.5%+0.2%], shavings of no sensitive paper and PET wool fiber and in the 1:5 trait with [1.5% + 0.2%], EPS and PET wool fiber, with tensile strength results in flexion of 3.31MPa and 3.17MPa, respectively. It was found that these composites can be molded to produce parts for floors of the type blocks, plates, hollow blocks, and solid blocks.