1. INTRODUÇÃO

Entre as diversas áreas do conhecimento, a preservação do meio ambiente é uma parte da engenharia civil que pode ser resolvida a partir da reciclagem de concreto, pois o seu uso: minimiza o descarte de resíduos sólidos que contaminam o meio ambiente, reutiliza materiais considerados como entulho, que não possuem em si um custo significativo, inova a concepção de materiais para se alcançar o máximo desempenho mecânico sob solicitações estáticas e dinâmicas para melhorar as condições de vida daqueles que usam os edifícios construídos com esses materiais; preserva o meio ambiente por evitar sua contaminação por resíduos sólidos, diminuem as emissões de COx no ar que todos respiramos e evita extrações desnecessárias de pedreiras, preservando a arquitetura da paisagem e da flora e fauna endêmicas.

Toda profissão do seu domínio específico do conhecimento tem a obrigação e responsabilidade moral de contribuir na medida do possível para melhorar e preservar o meio ambiente; de modo que a reciclagem de concreto é um tema de pesquisa fundamental para se evitar, como possível, o aquecimento global. Seu projeto, fabricação, durabilidade, desempenho, economia, viabilidade são pesquisados.

O emprego de materiais de construção reciclados tem origem no período pós-guerra, na década de 40 do século XX, pois a Europa possuía grandes quantidades de escombros resultantes dos bombardeios, que passaram a ser utilizados como materiais de reconstrução, com bons resultados. Os países mais devastados foram o Reino Unido e a Alemanha; as publicações da época, principalmente britânicas, alemãs e russas relatavam o uso dos escombros para a construção de novas obras civis, só que a maioria dos escombros eram materiais cerâmicos (ladrilhos, cerâmicas sanitárias), material pétreo natural, plásticos e borrachas (^{Hoffmann et al, 2012}, ^{Kulakowski et al, 2012}) e concreto; que posteriormente receberam adições como escórias, cinzas volantes, sílica ativa (^{González-Fonteboa et al, 2009}). O concreto reciclado veio para a América no final do século XIX (^{Torres et al., 2014}), e os EUA também começaram seus estudos no campo da reciclagem. O primeiro relatório sobre concreto reciclado foi feito na então União Soviética, por ^{Gluzhge, P. em 1946}, pouco tempo depois da 2ª Guerra Mundial.

Os primeiros estudos realizados nos EUA, posteriores aos estudos de Gluzhge, recomendaram em primeiro lugar empregar o concreto reciclado derivado da infraestrutura viária ou pavimento rígido, e somente em segundo lugar os originados de edificações residenciais, pois destacam que estes podem estar contaminados com produtos a base de enxofre, visto que o gesso é utilizado em revestimentos (sulfato de cálcio anidro ou semi-hidratado), podendo então causar ataque por sulfatos ao novo concreto, acarretando danos à sua armadura. O concreto reciclado era empregado principalmente em misturas de asfalto para pavimentação, substituindo os agregados pétreos, cujo problema era a falta de afinidade elétrica com materiais asfálticos (^{Harek et al., 1971}; ^{Buck, A., 1972}).

Durante muito tempo, tinha-se a ideia de que as rochas naturais de natureza ácida (base silica: ignimbritas, dacites, andesitas, plagioclasas, ortoclasas, quartzo, critobalita, tridimita, etc.) apresentavam carga elétrica superficial negativa, enquanto que as rochas naturais de caráter básico (os ferromagnesianos: basaltos) apresentavam cargas elétricas superficiais positivas. Pesquisas recentes destacam claramente que todos os agregados pétreos naturais (vulcânicos e triturados: arenitos, granitos, mármores, dacites, andesitas, riolitos, calcário, dolomita, quartzo, basaltos) possuem cargas elétricas negativas (^{Rodríguez Talavera et al., 2001}).

O pensamento anterior era de se fazer misturas asfálticas com emulsões aniônicas e catiônicas, o que é de crucial importância para saber se haverá afinidade. Também tem sido elaborado concreto reciclado com resíduos de pneus em pavimentos asfálticos (^{Kardos et al., 2015}). A intensidade da carga superficial do agregado, combinado com a intensidade da carga do agente emulsivo, pode influir consideravelmente na velocidade de ruptura, particularmente no caso de emulsões catiônicas. Íons de cálcio e de magnésio presentes na superfície do agregado podem reagir com - e desestabilizar - certas emulsões aniônicas, acelerando a ruptura da emulsão (^{Carrasco, 2004}). Este problema da afinidade elétrica superficial não ocorre nos casos de concreto reciclado com materiais cerâmicos.

2. ANTECEDENTES

Conseguir que materiais considerados como entulhos (lixo, resíduos), como é o caso do concreto demolido ou colapsado, sejam reutilizados na elaboração de novas misturas de concreto, resolve entre outros objetivos: (A) reutilização de resíduos sólidos, reduzindo a quantidade de resíduos ou entulhos que agridem o meio ambiente e consequentemente os seres humanos, como por exemplo, o problema dos liquídos lixiviados; (B) projeto, inovação e elaboração de novos materiais de construção ecoeficientes; (C) conservação de matérias-primas e suas jazidas, resultando na não exploração e na preservação do habitat natural da flora e fauna nativa, conservação da arquitetura da paisagem, geoparques. Os recursos minerais não são renováveis; (D) diminuição da contaminação atmosférica, dando um novo uso a um material que durante sua produção emitiu CO e CO₂.

A produção de agregados pétreos vulcânicos, como os regionais em Michoacán, México, por se tratar de rochas ígneas extrusivas, implica que são produtos de eventos vulcânicos e os derrames magmáticos são fontes de emissões de óxidos de enxofre, SOx. A atividade vulcânica se constitui uma importante fonte de emissões de SOx à atmosfera, sendo a principal fonte de enxofre a estratosfera (^{Amigo Ramos, 2000}; ^{López et al., 2015}; ^{Ruggieri, 2012}). Os compostos CO e CO₂ são materiais que, por fotossíntese, podem se converter em O₂, porém não há um processo que absorva compostos de enxofre produzindo oxigênio.

A fabricação de CP produz, aproximadamente, o mesmo peso em compostos de carbono liberados à atmosfera, como o CO e CO₂, portanto o concreto reciclado também reduz a pegada de carbono na atmosfera. A América Latina não é conhecida por sua grande contribuição para a poluição global.

No México, em 2002, a principal fonte de gases de efeito estufa foi o setor de energia, responsável por cerca de 70% das emissões. Outros processos industriais, como a produção do cimento, vidro, aço, papel, alimentos e bebidas, entre outros, contribuíram com cerca de 9% das emissões de gases de efeito estufa do país (Cambio Climático, 2009). 40% do dióxido de carbono produzido por uma família regular vêm de veículos automotivos movidos por combustíveis fósseis e da construção de residências (https://www.veoverde.com/2014/01/llegaron-las-viviendas-sustentables-a-mexico/).

O concreto é um dos materiais mais amplamente produzidos e utilizados no mundo, na construção de obras civis e também militares, mas é também um gerador de grandes quantidades de resíduos sólidos associados com os processos de demolição e desperdício (^{Valdés et al., 2011}). Para minimizar a mudança climática e a poluição ambiental, iniciou-se a assinatura do Protocolo de Quioto, que foi negociado em 1997 e entrou em vigor em 2005. O protocolo estabelecia que 37 países desenvolvidos reduzissem suas emissões de gases de efeito estufa em 5% até 2012, em relação aos seus níveis de emissões de 1990. O México, por não ser considerado um país desenvolvido, não o assinou.

O protocolo determinou que países desenvolvidos ao menos iniciassem políticas cujo foco seria a redução destes volumes de poluentes para a atmosfera, que também constitui um patrimônio de todos (^{Alonso et al., 2007}) através da reutilização, redução ou buscando outras alternativas de reciclagem (^{Debieb e Kenai, 2008}; ^{Rolón et al., 2007}; ^{G. Valdés et al., 2009}). Estudos realizados na União Européia (^{Etxeberria et al., 2007}; ^{Vázquez, E. et al., 2004}; http://ficem.org/publicaciones-CSI/DOCUMENTO-CSI-RECICLAJE-DEL-CONCRETO/RECICLAJE-D-CONCRETO_1.pdf; ^{Jianzhuang et al., 2012}; http://www.concretosreciclados.com.mx/; http://www.veoverde.com/2013/11/concretos-reciclados-otra-apuesta-mexicana-por-el-ambiente/) estabeleceram que a produção de resíduos da construção é de cerca de 900 milhões de toneladas/ano, conforme o exposto na Tabela 1. Estudos na Espanha, Alemanha, França e Inglaterra, países com escassez em jazidas de agregados pétreos, puderam determinar a viabilidade de se reutilizar o concreto procedente da construção como material granular, especialmente se houver uma falta dos mesmos. A busca por uma baixa demanda de combustíveis fósseis para a sua fabricação, transporte e reciclagem diminui a energia necessária à sua reutilização.

Observa-se que em relação à quantidade de produtos reciclados per capita, a Austrália se destaca com a melhor proporção, 25,78ton/habitante. Quanto à quantidade de concreto reciclado em função do território do país em questão, teoricamente, um maior território corresponderia a uma quantidade maior de obras da construção civil e, portanto, maior quantidade de resíduos; o Taiwan está, no entanto, com 1862,15 toneladas por km² de território, o maior índice encontrado nesta pesquisa. Também não se pode esquecer que muitos países ainda não têm um registro confiável.

Tem-se observado terremotos que assolaram países como a Turquia, Afeganistão, Nepal, mas não há registros na literatura indexada das quantidades de concreto utilizadas para reciclagem, sem esquecer tampouco que nestes países continua forte a tradição do uso de paredes de cerâmica e/ou adobe, com maiores módulos de elasticidade para absorção de energia dinâmica.

Estima-se que a produção anual de concreto seja de 25 bilhões de toneladas por ano. Devido à poluição ambiental e às alterações climáticas, torna-se importante iniciar a formação de uma consciência coletiva em países menos desenvolvidos a fim de reduzir a extração de materiais pétreos de ambientes naturais, reduzindo assim o esgotamento acelerado das reservas dos agregados provenientes tanto dos leitos de rios como das pedreiras (^{Rakshvir and Barai, 2006}; ^{Montoya et al., 2005}). A demanda por recursos naturais e a escassez de matérias-primas é importante; portanto, a necessidade de preservar e proteger o meio ambiente de uma crise ecológica faz com que a técnica do concreto reciclado (^{Oikonomou, 2005}) seja uma atividade de grande importância na construção (^{Aguilar et al., 2005}).

Pesquisas anteriores mostraram que as propriedades físicas e mecânicas dos concretos reciclados, composto por adições de agregados reciclados em sua matriz, podem garantir a sua resistência e desempenho mecânico (^{Topcu, 1997}; ^{Topcu & Sengel, 2004}; ^{Topcu & Guncan, 1995}). Estudos derivados de aplicações específicas em obras civis mostram que muitas vezes o resíduo de concreto não é suficiente e nem utilizado de forma eficiente. Este resíduo de concreto pode também ser usado para produzir elementos de concreto pré-fabricados, como blocos, materiais de isolamento, materiais leves e painéis.

O método para diminuir o tamanho do concreto endurecido para se obter britas, pode produzir perdas por pulverização, na forma de agregados com tamanhos ≤ 1/4 de polegada (6,4 mm), zonas porosas com suas correspondentes formas, tamanhos e distribuição dos poros nas matrizes, o que aumenta a área superficial e consequentemente a demanda de CP na nova mistura (^{Kou et al., 2011}, Gómez-Soberon, 2012); morfologia indesejável das partículas trituradas, onde as dimensões em relação aos eixos X, Y e Z são muito diferentes entre si, produzindo formas alongadas ou semicirculares (^{Eguchi et al, 2007}). Para evitar que os agregados no concreto reciclado apresentem problemas como os descritos, o produto da moagem fina e grossa deve ser caracterizado para a elaboração de traços otimizados; alguns países já possuem norma para pedras recicladas (^{Martín-Morales et al., 2011}).

Outro parâmetro a considerar é a porcentagem de pedra natural, que pode ser substituída por material reciclado (^{Etxeberria et al., 2007}), o consumo de cimento por m³ do concreto e a resistência mecânica dependem desta porcentagem (^{Marie and Quiasrawi, 2012}), algumas misturas somente substituem os agregados graúdos por material reciclado, outras somente substituem os agregados miúdos por material reciclado (^{Evangelista y Brito, 2007}; ^{Raoa et al, 2007}), a qualidade e as propriedades dos agregados dependem do leito de rocha ou do concreto de onde provêm, quanto maior a resistência do concreto original, maior será também a resistência dos agregados reciclados deste concreto (^{Kou et al., 2012}), porém também existe a possibilidade de que os concretos primários tenham origens distintas; outros traços empregam ambos os tipos de agregado reciclado, alguns autores trabalham com porcentagens específicas de cada agregado (^{Mas et al., 2012}). As alterações são dosadas e elaboradas de acordo com a as propriedades mecânicas de projeto necessárias ao concreto reciclado (^{Padmini et al., 2009}; ^{Tabsh y Abdelfatah, 2009}).

O consumo de CP depende do método de dosagem, do valor do desvio padrão da produção de concreto utilizado, do tipo de material, do coeficiente sísmico, da qualidade do solo e do uso da edificação. Não existem métodos de dosagem conhecidos universalmente para elaborar argamassas ou concretos com agregados provenientes do concreto reciclado, mas tem-se elaborado com êxito argamassas com material reciclado (^{Abbas et al., 2009}).

A dosagem de traços de concreto teve início no final do século XIX e início do século XX com o Duffy Abrams (Abrams, 1919). Até o final do século XX, o concreto era elaborado primordialmente com base na resistência mecânica à compressão, que é a propriedade referência do concreto, porém desde o início do século XXI esta premissa foi alterada, e devido o desempenho do concreto, a sua vida útil, a diminuição na necessidade de manutenção, a elaboração de traços de concreto passaram a contemplar também os critérios de durabilidade (^{Kwan et al., 2012}; ^{López Celis et al., 2006} ) sendo identificados como parâmetros a quantificar a resistividade e a velocidade do pulso ultrassônico.

Os traços de concreto com material reciclado são avaliados do ponto de vista do desempenho mecânico, desempenho físico, durabilidade (^{Casuccio et al., 2008}), configuração de ruptura (^{Liu et al., 2011}), fluidez, trabalhabilidade e abatimento (^{Guneyisi, 2010}), idade e hidratação do cimento (^{Katz, 2003}), grau de compactação do concreto, que pode ser alcançado com métodos vibratórios ou com concretos especiais autoadensáveis (^{Kou et al 2009}).

Normalmente, o desempenho mecânico é avaliado através do ensaio de resistência à compressão simples (^{Xiaoa et al., 2005}) em amostras cilíndricas ou cúbicas, mas se as arestas/lado das amostras apresentarem dimensões inferiores a 10cm, pode-se empregar nestas amostras, sem necessidade de preparo ou acabamento, o método de Point Load, tração simples e indireta, flexão ou módulo de ruptura. O módulo de ruptura é o valor de referência para o caso de projetos de pavimentos rígidos (^{Lye et al, 2016}). A avaliação do concreto reciclado também é realizada com o emprego de métodos de ensaio não destrutivos, que não demandam o preparo do material, podem ser repetidos e não provocam danos ao mesmo; os ensaios de resistividade elétrica e velocidade de pulso ultrassônico são os mais empregados (^{Park et al., 2005}). Para melhorar o desempenho das misturas de concretos são utilizados traços com fatores de segurança, menores relações a/c; cura prolongada por imersão ou aspersão (^{Fonseca et al., 2011}). Outra maneira de influenciar a modificação das propriedades do concreto reciclado é a utilização de aditivos e de adições ou substituições de cimento por materiais com atividade pozolânica. Podem-se elaborar concretos ativados alcalinamente com agregados originados na reciclagem do concreto (^{Kathirvel et al., 2016}).

3. ATUALIDADE

O problema mais comum atualmente é relativo às emissões de gases de efeito estufa e as ações realizadas para possivelmente diminuí-las.

De diversas maneira se está estudando propostas que contribuam para a redução das emissões e dos resíduos para a atmosfera.

O desempenho da elaboração de concretos empregando britas originadas da reciclagem do concreto tem sido em geral suficiente para produzir um novo material cujo desempenho mecânico e durabilidade atendam às prescrições normativas internacionais. Talvez sua principal desvantagem possa ser considerada a porosidade dos agregados graúdos e miúdos produzidos por trituração, o que pode ser solucionado tendo em conta para o estudo de novas misturas: 1º - A diminuição da relação água/cimento, que favorece a durabilidade e a obtenção da resistência mecânica necessária, porém esta premissa demanda o uso de aditivos plastificantes ou superplastificantes ou redutores de água (aditivos indicados no ASTM C-494) que permitam obter misturas com trabalhabilidade e fluidas. 2º - O emprego de resíduos agro-industrial que apresentem atividade pozolânica, ricos em aluminossilicatos, que "preencham" os vazios da pasta endurecida (recristalizem os poros, densificando a matriz), os oxalatos de cálcio, como a wewellita e o weddellite, têm mostrado que realizam a mesma função como adições ao concreto.

A hidratação e endurecimento de concreto continuam ao longo do tempo, onde se destacam contenções de concreto reciclado provenientes do concreto de uma construção da década de 60 demolida em 2011, que permaneceu sujeito às ações das intempéries durante os períodos de chuvas, formando novas ligas entre eles, solidificando-se e tornando difícil a sua ruptura com as mãos. O uso de resíduos com atividade pozolânica soluciona também, de forma indireta, o acúmulo de outros resíduos sólidos que contaminam e ocupam espaços; o emprego de adições ricas em silicoaluminatos que aumentam o desempenho mecânico das novas misturas; traços que aumentam a proteção da armadura ao se densificar, diminuindo o ataque por carbonatação nos concretos e, consequentemente, a corrosão das armaduras; outras maneiras de se evitar a corrosão das armaduras dos concretos é o uso de aço inoxidável, que é economicamente viável e reduz os custos de manutenção, aumentando a durabilidade (^{Pérez Quiroz et al., 2014}).

Os resultados das propriedades físicas e mecânicas obtidas com as adições, substituições e aditivos empregados nas novas misturas de concreto e argamassa base cimento e cal, no estado fresco e endurecido, mostram a veracidade destas afirmações (^{Martínez et al., 2015}; ^{Bernabé, 2015} y ²⁰¹²; ^{Jacobo, 2014}; ^{Guzmán, 2014}; ^{Villicaña, 2014}; ^{Arreola, 2013}; ^{Zalapa, 2013}; ^{Contreras, 2013}; ^{Figueroa, 2013}; ^{Campos, 2013}; ^{Flores, 2013}; ^{Arguello, 2012}; ^{Gómez Zamorano et al., 2004}; ^{Moreno et al., 2004}); e 3º - A adição de produtos pozolânicos químicos de grau de pureza industrial que podem ser ativados a temperaturas amenas; os materiais geopoliméricos (^{Rubio et al., Patente 2014}; ^{Rojas, 2013}; ^{Medina, 2011}) ou materiais alcalinamente ativados.

Atualmente, experimentam-se resíduos sólidos múltiplos como agregados, que podem ter origens orgânicas, como fibras, cascas e sementes; adições que são resíduos de outros processos industriais, tais como a cinza de bagaço de cana, cinzas de carvão mineral, cinzas de processamento de materiais cerâmicos artesanais feitos de argila, escória da produção metalúrgica e siderúrgica.

4. DISCUSSÃO

A Tabela 1 mostra que a Austrália é o país que recicla em maior quantidade de toneladas per capita, enquanto que o Taiwan é o país que, devido o seu território, recicla mais toneladas de concreto; na mesma tabela, que contém os dados de 28 países, o México ocupa o 11º, indicando que estamos longe de utilizar todo o nosso potencial de concreto demolido, mas o esforço é significativo e mantido, e compartilhado pela comunidade.

O uso de concreto reciclado é mais comum na Europa, talvez devido à escassez de agregados minerais naturais. Na América Latina, especificamente no México, caso que conhecemos um pouco mais, está se buscando o uso contínuo de materiais considerados como resíduos sólidos para permitir respostas à conservação do meio ambiente, a busca e inovação de adições, métodos, técnicas e processos que melhorem as propriedades mecânicas do concreto reciclado.

Outro ponto a destacar é o contínuo estudo realizado sobre as novas tendências de dosagem de concreto por índice de durabilidade, para aumentar a vida útil das estruturas de concreto, levando à possível diminuição na demolição de concreto.

A reutilização de resíduos sólidos tem permitido encontrar propriedades sobre os mesmos que têm permitido o seu uso em traços de concreto/argamassa, modificando algumas de suas propriedades a favor da durabilidade.

5. REFLEXÕES

O emprego do material reciclado evita o acúmulo de concreto colapsado ou demolido, que necessite ser removido ou transportado para aterros de resíduos sólidos, com o consequente custo do combustível para o transporte. O acúmulo destes resíduos sólidos também tem provocado alterações na arquitetura da paisagem ao modificar a morfologia da superfície ou topografia das áreas de destinação do material demolido.

O uso de agregados reciclados permite diminuir a quantidade de emissões contaminantes ao meio ambiente.

O material reciclado permite que as jazidas não sejam sobreexploradas desnecessariamente, preservando, tanto quanto possível, a arquitetura da paisagem e fomentando o turismo geológico especializado, que envolve a preservação da biota endêmica, diminuindo o impacto ambiental das extrações e as falhas por deslizamento dos bancos de material próximos dos centros populacionais, assim como as recargas dos aquíferos.

6. CONCLUSÕES

A reciclagem do concreto soluciona a falta de agregados pétreos e a proteção de suas jazidas, também resolve se os agregados não cumprem com as normas vigentes, como o caso de espuma vulcânica ou pumicitas. A utilização de agregados de concreto reciclado também permite a cura interna das novas misturas de concreto, quando adicionados saturados.

O agregado pétreo obtido como resultado da demolição do concreto pode não apresentar as condições ideais, mas também existe a realidade de que muitos agregados pétreos minerais naturais existentes na região não atendem a todas as recomendações existentes nas normas de construção vigentes, e os construtores, engenheiros e arquitetos buscam maneiras de se extrair o maior proveito possível, alcançando um desempenho mecânico significativo.

Ainda há muito que se estudar sobre agregados reciclados, mas é possível obter um desempenho de 35MPa em concretos reciclados, se a brita for dosada, as relações a/c forem reduzidas, se forem adicionados aditivos para alterar a reologia das misturas no estado fresco para possibilitar o seu lançamento e que simultaneamente permitam alcançar a resistência.

Concomitantemente ao projeto e elaboração do concreto reciclado, deve ser explorada a possibilidade de se adicionar outros materiais que modifiquem as propriedades dos concretos em questão, alcançando condições econômicas e de sucesso.

A fim de evitar as emissões de carbono, interromper a construção seria o equivalente a diminuir a infraestrutura e conforto dos habitantes de um país, mas não fazer nada nos faz cúmplices de alguma forma, e é por isso que se buscam alternativas para a produção de materiais de construção que resultam da utilização de materiais que se tornaram entulhos, lixo e resíduos industriais, e encoraja-nos a continuar buscando alternativas de modificação das propriedades de novos materiais.