ENGENHARIA GEOTÉCNICA E DE MATERIAIS SUSTENTÁVEIS NA AMAZÔNIA

Apresentação em tema: "ENGENHARIA GEOTÉCNICA E DE MATERIAIS SUSTENTÁVEIS NA AMAZÔNIA"— Transcrição da apresentação:

1 ENGENHARIA GEOTÉCNICA E DE MATERIAIS SUSTENTÁVEIS NA AMAZÔNIA
Prof. Dr. Nilton de Souza Campelo PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL – PPGEC UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM

2 1. Contextualização. Por definição, “Sustentabilidade” é a condição do que é planejado com base na utilização de recursos e na implantação de atividades industriais, de forma a não esgotar ou degradar os recursos naturais; A Sustentabilidade moderna exige meios de emprego de materiais – mormente na Indústria da Construção Civil - com menores dispêndios de energia, no processo de fabricação ou de processamento; Nesse intuito, a Reciclagem e o Reuso de materiais proporcionam economia de insumos, podendo-se garantir as mesmas qualidades do material virgem a ser empregado nas obras;

3 1. Contextualização. Em adição, Novos Materiais podem ser pesquisados, vindo a serem utilizados para atenderem a uma demanda específica, em que os Materiais Convencionais falham em propriedades físicas e/ou mecânicas, ou em custos ou questões ambientais; Por definição, “Desenvolvimento Sustentável” é aquele que atende às necessidades do presente, sem comprometer a possibilidade de as gerações futuras atenderem às suas necessidades.

4 1. Contextualização. O Desenvolvimento Sustentável é construído sobre três pilares interdependentes e mutuamente sustentadores: desenvolvimento econômico, desenvolvimento social e proteção ambiental; Algumas medidas para a implantação de um programa minimamente adequado de desenvolvimento sustentável são: uso de novos materiais na construção; reestruturação da distribuição de zonas residenciais e industriais; aproveitamento e consumo de fontes alternativas de energia, como a solar, a eólica e a geotérmica; reciclagem de materiais reaproveitáveis; consumo racional de água e de alimentos; redução do uso de produtos químicos prejudiciais à saúde na produção de alimentos.

5 1. Contextualização. As exigências para uma “Construção Sustentável” são: aproveitamento de condições naturais locais; utilização mínima de terreno e integração ao ambiente natural; implantação e análise do entorno; não provocar ou reduzir impactos no entorno (paisagem, temperaturas e concentração de calor, sensação de bem-estar, etc.); qualidade ambiental interna e externa; gestão sustentável da implantação da obra; adaptar-se às necessidades atuais e futuras dos usuários; uso de matérias-primas que contribuam com a ecoeficiência do processo; redução do consumo energético; redução do consumo de água; reduzir, reutilizar, reciclar e dispor corretamente os resíduos sólidos; introduzir inovações tecnológicas sempre que possível e viável; educação ambiental: conscientização dos envolvidos no processo.

6 1. Contextualização. As exigências para um “Material Sustentável” ser empregado numa “Construção Sustentável” são: Escolha e uso de materiais para o projeto com base em critérios sustentáveis: Deve-se fazer uso restrito de materiais com alto valor energético e materiais que representem danos à saúde; A especificação de materiais deve ser feita em função da durabilidade, do transporte (dando preferência a materiais locais e regionais) e do custo energético do material (baseado no ACV – Análise do Ciclo de Vida, que considera sua extração, transporte, fabricação, incorporação na obra e seu potencial de reutilização).

7 2. Consumo de insumos na região.
A Indústria da Construção Civil responde por 5% do PIB brasileiro; Em contrapartida, consome 80% dos recursos naturais extraídos e produz 80 milhões de toneladas por ano de resíduos; O funcionamento dos edifícios responde por cerca de 18% do consumo total de energia do país e 20% da água (boa parte dela desperdiçada).

8 2. Consumo de insumos na região.
A indústria de agregados minerais proporciona insumos para a infraestrutura urbana, industrial e malha viária nacional, de maneira à atender a crescente demanda por espaços urbanizados e localidades com acessibilidade para redes de transporte de bens, informações, energia e água; No processo de urbanização, as áreas rurais são adaptadas para o funcionamento da cidade por meio da construção de equipamentos urbanos, incluindo-se aqueles que elevam as condições de vida da sociedade;

9 2. Consumo de insumos na região.
Há uma interface estreita entre o consumo de minerais agregados na sociedade e o padrão de vida desfrutado por uma população;

10 2. Consumo de insumos na região.

11 2. Consumo de insumos na região.
Emprego de agregados e aglomerante em concreto estrutural;

12 2. Consumo de insumos na região.
Evolução do consumo de agregados graúdo e miúdo no Brasil;

13 2. Consumo de insumos na região.
Preço médio da tonelada de areia fina e de brita no 2, por região brasileira;

14 2. Consumo de insumos na região.
Número de fábricas de cimento no Brasil e produção e consumo regional;

15 3. Exploração de agregados na região.
Seixos rolados, areias e argilas para a indústria de cerâmica vermelha são explorados em depósitos aluviais; Pedra britada é explorada nas formações rochosas aflorantes, ou em pouca profundidade;

16 3. Exploração de agregados na região.
Mapa de exploração de argila para aplicação em cerâmica vermelha, no polo oleiro dos municípios de Manacapuru e Iranduba, AM;

17 3. Exploração de agregados na região.
A produção anual dos dois polos oleiro-cerâmico fora da ordem de 128 milhões de peças, das quais cerca de 112 milhões de blocos cerâmicos (CPRM, 2007); Foi estimado em 268,8 mil m3/ano o consumo de lenha e seus derivados. Esse insumo representa cerca de 60% do custo de produção.

18 4. Reciclagem de materiais.
O Brasil vem utilizando, há décadas, a reciclagem de resíduos. Como exemplos de emprego de Materiais Reciclados na Construção Civil e Pavimentação, de uso frequente em obras nacionais, podem-se citar os seguintes, entre muitas outros: Resíduos Cerâmicos (“Chamote”) reutilizados na própria indústria cerâmica, para redução de plasticidade da massa cerâmica verde; Resíduos Cerâmicos para uso como agregados graúdos em camadas de base e sub-base de pavimento; Moagem de Resíduos Cerâmicos, para aproveitamento das propriedades pozolânicas da argila calcinada, reduzindo-se a adição de aglomerantes hidráulicos (cimento, cal, etc.), em argamassas e concretos estruturais;

19 4. Reciclagem de materiais.
Resíduos Industriais Poliméricos e Vidrados, para emprego como agregados miúdo e graúdo em argamassas e concretos estruturais; Resíduos da Construção e Demolição (RCD), para utilização em camadas de pavimentos e concretos estruturais; Resíduos de Fresagem de Pavimentos, para uso em camadas de pavimento; Resíduos Siderúrgicos (escória de aciaria) como agregado graúdo em camadas de pavimento e em concretos estruturais; Resíduos inorgânicos, provenientes da cinza volante e cinza de casca de arroz, em concretos estruturais e em camadas de base e sub-base, em misturas com aglomerantes;

20 4. Reciclagem de materiais.
Fabricação de pastas cimentícias de sílica-gel, proveniente das cinzas da casca de arroz, como redutor de adição de aglomerantes; Resíduos Madeireiros, para emprego como insumo energético (biomassa) e em reuso em compósitos para painéis ou módulos na construção civil, por meio de prensagem e colagem;

21 5. Novos Materiais. O termo “Novos Materiais” refere-se não somente a materiais recém-descobertos ou desenvolvidos, mas, também, aos materiais já há mais tempo conhecidos, mas que hoje são fabricados com maior qualidade e elevado desempenho funcional, em decorrência do domínio e das melhores condições de controle dos processos de fabricação alcançado nas últimas décadas; Nesse sentido, materiais processados, tais quais os agregados sintéticos de argila expandida e calcinada, e os polímeros (fibras) naturais, e.g., juta, malva, arumã, piaçava, curauá, etc., que são empregados há muito tempo, possuem, agora, processo de fabricação mais controlado, conduzindo a produtos de melhor qualidade e com melhores propriedades físicas, químicas e mecânicas;

22 5. Novos Materiais. Fabricação da argila expandida e calcinada. Histórico. No mundo. 1908: Stephen Hayde, de Kansas City, Missouri, EUA, obteve a produção de agregado sintético de argila expandida, obtida pela calcinação de folhelhos argilosos, em forno rotativo; 1918: Stephen Hayde obteve a patente da fabricação da argila expandida; 1918 e 1919: Construção dos primeiros navios de guerra americanos – USS Atlantis e USS Selma -, fabricados em concreto estrutural de agregado leve de argila expandida; 1919: Eng.o-Chefe da Turner Construction Co., de Nova Iorque, EUA, sugeriu que o concreto leve poderia oferecer economia significativa de custos construtivos, em prédios comerciais elevados;

23 5. Novos Materiais. Na I Guerra Mundial, construíram-se 14 navios de guerra, ao passo que na II Grande Guerra foram construídos 104 navios, em concreto leve, nos EUA; 1922: Primeira construção predial em concreto leve no mundo (Ginásio da Westport High School, Kansas City, Missouri, USA); 1923: Dan Servey, de Kansas City, introduziu a primeira construção em alvenaria de bloco estrutural de concreto de agregado leve. 1929: Construção do primeiro “arranha-céu”, com 28 andares, em St. Louis (Park Plaza Hotel), em concreto leve;

24 5. Novos Materiais. 1936: Primeira construção de ponte em concreto leve (sobre o rio Oakland, São Francisco, Califórnia, EUA); 1946: A patente de Hayde foi expirada. 1951: Relatório do Road Research Laboratory, de Londres, Inglaterra, abordou o uso de agregado leve, pela queima de argila, em fornos estáticos, na Guiana Inglesa e no Sudão Anglo-Egípcio, para emprego em obras viárias; 1955: Teste da bomba atômica em Yucca Flats, Nevada, EUA: apenas as habitações feitas em alvenaria de bloco de concreto leve e em concreto leve pré-moldado resistiram ao impacto da explosão de uma bomba atômica, a 1,5 km de distância;

25 5. Novos Materiais. Final da década de 1950: Emprego de concreto de leve de argila expandida em obras viárias nos EUA; Início da década de 1960: Vários estados americanos, como Texas, Louisiana, Alabama, Missouri, etc., regulamentam, através de seus órgãos estaduais rodoviários, o uso da argila expandida na infraestrutura viária;

26 5. Novos Materiais. Fabricação da argila expandida e calcinada. Histórico. No Brasil. Final da década de 1960: Instalada a primeira usina de argila expandida, denominada CINASITA S.A., em Jundiaí, SP.; Décadas de 1970 até a presente data: Empregada a argila expandida em obras viárias na ponte Rio- Niterói, viaduto Paulo de Frontin, concretos estruturais de edifícios, elementos de estacas pré-moldadas, rodovias, jardinagens, etc.;

27 5. Novos Materiais. Fabricação da argila expandida e calcinada. Histórico. No Amazonas. 1967: O empresário Danúzio Pinheiro, juntamente com um Eng.o da empresa inglesa Booth, enviaram a Londres amostras de argila de Manaus (Formação Alter do Chão), para fins de aplicação como agregado sintético; 1976/1978: O Departamento de Estradas de Rodagem do Estado do Amazonas (DER-AM) fez os primeiros estudos sobre a aplicação de agregado sintético de argila calcinada no estado do Amazonas; 1980/1981: O Instituto de Pesquisas Rodoviárias (IPR/DNER-RJ) apresentou o relatório do projeto de pesquisa intitulado “Pesquisa de Viabilidade de Implantação da Fábrica de Argila Expandida na Região Amazônica”;

28 5. Novos Materiais. 1990: A Usina Protótipo Móvel de Agregados de Argila foi instalada em Manaus, na sede do 1o DRF; 1998: O geólogo Benzion David realizou o “Pré-Estudo de Viabilidade Técnica e Econômica da Pelotização de Argilas”; 2000/2001: A Usina Móvel fora doada à UFAM; 2001/Presente: O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Faculdade de Tecnologia da Universidade Federal do Amazonas (PPGEC/FT/UFAM) vêm realizando uma série de pesquisas sobre a aplicação do agregado sintético de argila calcinada em concretos estruturais e pavimentos (camadas de base, sub-base e misturas asfálticas);

29 5. Novos Materiais. 2004: O Instituo Militar de Engenharia (IME) realizou o depósito de Pedido de Invenção (Patente), junto ao INPI, sob o no PI , de 27/12/2004, relativo ao processo de fabricação do agregado sintético de argila calcinada, tanto em olarias convencionais, como em usinas pré-fabricadas; 2005/Presente: O IME passou a fabricar o agregado sintético de argila calcinada em olaria convencional, na cidade de Santarém, PA, resultando em inúmeras pesquisas sobre a temática, em pavimentação e em concretos estruturais; Em 2009, o Prof. Raimundo Pereira de Vasconcelos, do PPGEC, coordenou o projeto denominado “Produção de Agregado Sintético de Argila Calcinada, para Utilização em Concreto Cimento Portland”, desenvolvido na Indústria Cerâmica da Amazônia Ltda. (Litiara), situada no município de Itacoatiara (AM), em que o agregado sintético fora cortado em dimensões prévias, sendo, então, secado e queimado em fornos oleiros convencionais.

30 5. Novos Materiais.

31 5. Novos Materiais.

32 6. O Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da Universidade Federal do Amazonas (PPGEC/UFAM).
O PPGEC fora implantado visando, entre outros objetivos: ao atendimento às demandas pelo emprego de materiais “verdes” regionais, buscando a mitigação de impactos na cadeia produtiva da Construção Civil e de Infraestrutura Viária, além de agregar valores técnicos, econômicos e ambientais aos citados materiais; à busca dos 3Rs: Redução, Reutilização e Reciclagem dos materiais; à formação de recursos humanos especializados, para atendimento às necessidades técnico-científicas locais e regionais da Amazônia; O PPGEC realiza, desde 2008, o Amazonic Green Materials Meeting, reunindo palestrantes renomados de universidades brasileiras, americanas e europeias, em troca de experiência no trato com os materiais “verdes”.

33 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
O PPGEC fora implantado em 2006, recebendo, em média, cerca de 10 discentes ao ano; Até o presente momento, 28 defesas de Dissertações de Mestrado foram defendidas, com ênfase em materiais a serem aplicados na Construção Civil e em Infraestrutura Viária e Geotecnia; O Programa mantém parceria com os laboratórios da COPPE e da USP/São Carlos, de modo a permitir a realização de ensaios laboratoriais mais complexos, necessários à complementação das pesquisas;

34 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Comportamento de concreto asfáltico tendo lodo da ETA da cidade de Manaus como filler” Orientado: José Francisco Aleixo da Silva Orientador: Prof. Dr. João Bosco Ladislau de Andade Ano de Defesa: 2008 Objetivos da Dissertação: “Gerar alternativas para a pavimentação local, com a utilização de materiais regionais e não convencionais na mistura asfáltica, em substituição aos elementos tradicionais, utilizando-se o lodo, resíduo gerado na Estação de Tratamento de Água (ETA), responsável pelo tratamento da água do rio Negro, que abastece a cidade de Manaus, AM” Conclusão: “Os resultados dos ensaios mostraram desempenho adequado da mistura confeccionada com o lodo como fíler, comparado à mistura convencional, confeccionada com cimento Portland”

35 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “O efeito da temperatura de queima no agregado sintético de argila calcinada, aplicado em concreto asfáltico ” Orientada: Arlene Maria Lamêgo da Silva Campos Orientador: Prof. Dr. Nilton de Souza Campelo Ano de Defesa: 2008 Objetivos da Dissertação: “Verificar qual a temperatura ótima de calcinação dos agregados sintéticos de argila calcinada, proveniente de argila in natura do polo oleiro de Iranduba, AM, para uso em mistura asfáltica” Conclusão: “Os resultados mostraram que todas as misturas confeccionadas com agregado sintético apresentaram maiores estabilidades Marshall, comparadas à mistura convencional, tornando tecnicamente viável para essa região, a construção de revestimentos asfálticos com tais agregados”

36 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Fabricação de concreto com agregado de argila calcinada produzida com solo do pólo oleiro do amazonas “ Orientado: Edisley Martins Cabral Orientador: Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos Ano de Defesa: 2008 Objetivos da Dissertação: “Estudo das características e propriedades tecnológicas de duas massas cerâmicas utilizadas para produção de tijolo, oriundas dos polos oleiros de Iranduba e Manacapuru, AM, com a finalidade de fabricar agregado sintético de argila calcinada, para uso em concreto estrutural, em substituição ao agregado natural, o seixo rolado ” Conclusão: “Com os resultados obtidos das dosagens, observou-se que o agregado sintético calcinado a 850 oC apresenta-se como uma promissora alternativa de substituição do seixo rolado, tendo em vista que a resistência à compressão simples superou os 20 MPa exigidos pela norma, para o concreto dito estrutural”

37 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Caracterização dos resíduos de construções residencias de multipavimentos da cidade de Manaus “ Orientada: Luciane Farias Ribas Orientador: Prof. Dr. Raimundo Kennedy Vieira Ano de Defesa: 2008 Objetivos da Dissertação: “Caracterização do resíduo de obras residenciais de multipavimento para seu beneficiamento como agregado para concreto sem função estrutural, analisando os fatores que influenciam sua produção e qualidade para a reciclagem” Conclusão: “Um dos fatores que mais influenciaram nas propriedades dos agregados foi o tipo de material. Os concretos com substituição de 100% dos agregados miúdos naturais por reciclados obtiveram melhores resultados da resistência à compressão, devido à presença de argamassa e de fragmentos de materiais cerâmicos”

38 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Avaliação da utilização do granito da região de Moura, do município de Barcelos, como agregado graúdo em concreto” Orientado: Rogério Salles Perdiz Orientador: Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos Ano de Defesa: 2009 Objetivos da Dissertação: “Caracterização física, química, mineralógica e tecnológica do agregado graúdo de granito, proveniente de Moura, AM” Conclusão: “A análise da caracterização tecnológica permite aferir que esse agregado possui os requisitos normalizados para o uso em concretos estruturais, e as resistências obtidas para as dosagens utilizadas foram superiores às resistências características estabelecidas. Concluiu-se que o concreto com agregado graúdo de granito é tecnicamente viável, e seu uso pode trazer para a comunidade local benefícios com o desenvolvimento sustentável da região ”

39 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Caracterização das propriedades da fibra vegetal de arumã para aplicação como reforço à matriz cimentícia” Orientada: Maria Gorett dos Santos Marques Orientador: Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos Ano de Defesa: 2009 Objetivos da Dissertação: “Avaliar, a partir de embasamento técnico e científico, a potencialidade da fibra vegetal de Arumã, com a possibilidade de reforço de matrizes cimentícias” Conclusão: “As análises dos resultados dos ensaios demonstraram o potencial do uso dessa fibra, como reforço à matriz cimentícia”

40 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Estudo da produção e aplicação em pastas cimentícias de sílica-gel proveniente das cinzas da casca de arroz ” Orientada: Samantha Pinheiro Buás de Lima Orientador: Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos Ano de Defesa: 2009 Objetivos da Dissertação: “Avaliar, através de programa experimental, o desempenho da sílica-gel em matriz de cimento Portland” Conclusão: “A sílica-gel promoveu um aumento da resistência à compressão simples, em amostras cilíndricas de pastas de cimento, de até 46% aos 28 dias, e consumiu mais de 50% do hidróxido de cálcio, fato que se atribui à elevada atividade pozolânica da sílica-gel”

41 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “Estudo de matriz polimérica produzida com resina natural e fibra da  semente de açaí (Euterpe precatoria)” Orientada: Magnólia Grangeiro Quirino  Orientador: Prof. Dr. Raimundo Pereira de Vasconcelos Ano de Defesa: 2010 Objetivos da Dissertação: “Desenvolvimento de painéis com a  fibra da semente do açaí  (Euterpe precatoria), a partir da caracterização morfológica,  física, química  e mecânica  da  fibra ” Conclusão: “De acordo com a norma NBR 14810­3, foram  realizados os ensaios de   flexão estática,  tração perpendicular e arrancamento de parafuso de  superfície. Os  resultados obtidos  foram  satisfatórios,  com  valores  acima  da  norma  NBR  14810­3,  atendendo aos requisitos técnicos para a construção civil e a indústria moveleira ”

42 7. Pesquisas desenvolvidas no PPGEC/UFAM.
Título da Dissertação: “reutilização do resíduo produzido pela fresagem de pavimento asfáltico, na estabilização granulométrica de base e sub-base e recapeamento de vias de rolamento da cidade de Manaus ” Orientado: Eduardo Souza da Silva   Orientador: Prof. Dr. Nilton de Souza Campelo Ano de Defesa: novembro/2013 Objetivos da Dissertação: “Estudar a reutilização do resíduo fresado do pavimento asfáltico, retirado nas manutenções de vias de rolamento” Conclusão: “A partir da análise dos resultados da pesquisa experimental, constatou-se a viabilidade econômica do Resíduo Fresado do Pavimento Asfáltico (RFPA) nas misturas de solo e material fresado, com adição de 2% e 4% de cimento, e o seu emprego em concreto asfáltico reciclado a quente”

43 Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Faculdade de Tecnologia Universidade Federal do Amazonas Av. Gen. Rodrigo Otávio Ramos, 3000 – Coroado Manaus, AM (92)

44 GRATO PELA ATENÇÃO!!!