Concreto sustentável com incorporação de resíduo de construção civil, vidro, raspa de couro e cinza de couro - Quatroque, Vitor Hugo Santana da Silva [UNESP] (Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024)
A indústria brasileira de construção civil, assim como muitos outros setores industriais, enfrenta dificuldades na utilização efetiva de recursos naturais e na redução de resíduos. A produção de concreto consome uma quantidade significativa de recursos. Sendo as emissões de dióxido de carbono (CO₂) grandemente influenciadas pela fabricação dos componentes do concreto. Este estudo propõe a utilização de resíduos de vidro, de construção civil e de raspas de couro como substitutos do agregado miúdo, e cinzas de couro como substituto do cimento Portland, visando mitigar os aspectos negativos do concreto e dos resíduos no meio ambiente. Os resíduos foram escolhidos devido à sua abundante disponibilidade e ao seu descarte incorreto nas cidades brasileiras. Quatro traços iniciais foram propostos em substituição ao agregado miúdo: T1 - 50% resíduo de vidro, T2 - 50% resíduo de construção, T3 e T4 - 3 e 4% resíduo de raspas de couro respectivamente. Além de uma composição com 5% de cinzas de couro adicionadas ao cimento, T5. Os resultados revelaram que o resíduo de couro reduziu significativamente a trabalhabilidade da massa fresca. A resistência à compressão mecânica aos 28 dias para T1, T3 e T4 foram 56,3, 93,3 e 89,9% respectivamente, abaixo do requisito mínimo de 20 MPa exigidos pela NBR 8.953/2015. T2 alcançou 25,83 MPa e T5 atingiu resistência 2,6% acima do traço Controle, 32,51 MPa. T5 foi testado mecanicamente aos 60 dias de cura, e sua resistência alcançou 32,78 MPa. Na segunda fase da pesquisa, foram propostas três combinações de materiais de resíduos: M1 - 50% vidro/50% resíduo de construção; M2 - 50% vidro/50% resíduo de construção / 5% cinzas de couro e M3 - 50% resíduo de construção / 5% cinzas de couro. M1, M2 e M3 alcançaram resistências à compressão mecânica aos 28 dias de cura de 24,93; 31,12 e 28,45 MPa, respectivamente. Entretanto, somente M3 manteve a resistência constante ao longo de 60 dias de idade. Durante o teste de resistência à tração por flexão, M1 e M3 exibiram perfis de ruptura incomuns, enquanto M2 demonstrou um perfil próximo do esperado. Os traços que não mantiveram a resistência requerida aos 60 dias apresentaram poros (vazios) na Microscopia Eletrônica de Varredura e na Microscopia Óptica, enquanto M2 exibiu uma microestrutura sólida. A presença de poros na estrutura interna de M1 e M3 pode ser a razão do aumento da absorção de água durante o ensaio de absorção de água por capilaridade, alcançando 8% e 37% respectivamente, acima do Controle. Em conclusão, T5 e M2 possuem características condizentes com o uso estrutural, pois atendem às especificações delineadas na NBR 8.953 e não houve queda de resistência aos 60 dias. A incorporação de resíduo de vidro, resíduo de construção civil e cinzas de couro na fabricação de concreto representa uma abordagem viável para reduzir o consumo de recursos da construção civil, bem como diminuir os resíduos despejados em lixões.

The Brazilian construction industry, like many other industrial sectors, faces challenges in the effective use of natural resources and waste reduction. Concrete production consumes a significant amount of resources, and carbon dioxide (CO₂) emissions are greatly influenced by the manufacturing of concrete components. This study proposes the use of glass waste, construction waste, and leather shavings as substitutes for fine aggregate, and leather ash as a substitute for Portland cement, aiming to mitigate the negative aspects of concrete and waste on the environment. The wastes were chosen due to their abundant availability and improper disposal in Brazilian cities. Four initial mixtures were proposed as substitutes for fine aggregate: T1 - 50% glass waste, T2 - 50% construction waste, T3 and T4 - 3% and 4% leather shavings respectively. Additionally, a composition with 5% leather ash added to the cement, T5, was tested. The results revealed that leather waste significantly reduced the workability of the fresh mix. The 28-day compressive strength for T1, T3, and T4 were 56.3%, 93.3%, and 89.9% respectively, below the minimum requirement of 20 MPa demanded by NBR 8.953/2015. T2 achieved 25.83 MPa, and T5 reached a strength 2.6% above the Control mix, 32.51 MPa. T5 was mechanically tested at 60 days of curing, and its strength reached 32.78 MPa. In the second phase of the research, three combinations of waste materials were proposed: M1 - 50% glass/50% construction waste; M2 - 50% glass/50% construction waste/5% leather ash; and M3 - 50% construction waste/5% leather ash. M1, M2, and M3 achieved 28-day compressive strengths of 24.93, 31.12, and 28.45 MPa, respectively. However, only M3 maintained consistent strength over 60 days. During the flexural tensile strength test, M1 and M3 exhibited unusual fracture profiles, while M2 showed an expected profile. The mixtures that did not maintain the required strength at 60 days showed pores (voids) in Scanning Electron Microscopy and Optical Microscopy, whereas M2 exhibited a solid microstructure. The presence of pores in the internal structure of M1 and M3 may be the reason for the increased water absorption during the capillary water absorption test, reaching 8% and 37% respectively, above the Control mix. In conclusion, T5 and M2 have characteristics suitable for structural use, as they meet the specifications outlined in NBR 8.953, and there was no strength loss at 60 days. The incorporation of glass waste, construction waste, and leather ash in concrete production represents a viable approach to reducing resource consumption in construction as well as decreasing waste disposed of in landfills.
Sustainable concrete with incorporation of civil construction waste, glass, leather scrap and leather ashes
Keywords: Concreto; Resíduo de vidro; Resíduo de construção civil; Cinzas de couro; Concrete; Glass waste; Construction waste; Leather scraps waste; Leather ashes