Conferência Interamericana sobre Materiais e Tecnologias não-convencionais na Construção Ecológica e Sustentável .IAC-NOCMAT 2005 Rio de Janeiro, Brasil, 11 a 15 de novembro de, 2005 AVALIAÇÃO DA CONTRIBUIÇÃO DA ATIVIDADE POZOLÂNICA DO RESÍDUO DE TIJOLO MOÍDO NA RESISTÊNCIA DE ARGAMASSAS Jean Marie Désir 1 ,Prof. Dr., Dylmar Penteado Dias 2 , Prof. Dr., Camila Aparecida Abelha Rocha 3 , Deborah Ferreira Dantas4 1 Prof. Associado, Laboratório de Engenharia Civil, Universidade Estadual Norte Fluminense. Campos dos Goytacazes - RJ, Brasil,
[email protected] 2 Prof. Associado, Laboratório de Engenharia Civil, Universidade Estadual Norte Fluminense. Campos dos Goytacazes - RJ, Brasil,
[email protected] 3-4 Alunas de Iniciação Cientifica, Laboratório de Engenharia Civil, Universidade Estadual Norte Fluminense. Campos dos Goytacazes - RJ, Brasil, 3
[email protected], 4
[email protected] RESUMO A construção civil, por englobar atividades que consomem grandes volumes de recursos naturais, apresenta-se como um dos setores mais indicados para a reutilização de produtos de demolição e a incorporação de resíduos industriais. Este trabalho visa estudar o desempenho do resíduo de tijolos cerâmicos (RTM) fazendo uma comparação com o resíduo de corte de rocha (RCR), um subproduto inerte gerado no beneficiamento de rochas ornamentais. Fixada a granulometria considerada mais adequada na caracterização do RCR, foram selecionadas duas curvas granulométricas do RTM muito próximas a do RCR, porém, para tijolos queimados a duas temperaturas diferentes. Com estes materiais foram moldadas argamassas para a determinação da resistência à compressão, do teor de ar incorporado e da retenção de água, visando utilização como argamassa de revestimento e assentamento. Estes valores foram analisados comparando os dois resíduos entre si e com os valores obtidos para uma argamassa de referência de cimento e areia. O estudo identificou dois aspectos importantes: por um lado o efeito filer dos dois resíduos proporcionou uma matriz mais densa enquanto, o efeito pozolânico do RTM influenciou bastante na evolução da resistência à compressão das argamassas. PALAVRAS CHAVE: atividade pozolânica, efeito filer, resíduo de corte de rochas, resíduo de tijolo moído. seja na linha de produção ou na estocagem. foi seco ao ar livre por 3 dias. verificando tanto o efeito filer dos dois resíduos assim como o efeito pozolânico do RTM na resistência à compressão das argamassas. oriundo do metamorfismo de . papel significativo neste processo. Este pólo é responsável por 35% da produção cerâmica do Estado do Rio de Janeiro. o material. um pólo cerâmico constituído atualmente por cerca de 100 indústrias cerâmicas. resultando um material em forma de torrões. é um dos maiores exportadores do material acabado. vem se mostrando um veículo apropriado para o aproveitamento de resíduos. um dos setores que mais polui em nossa sociedade. visando viabilizar a utilização dos resíduos nos próprios lugares de origem. Diversos setores da sociedade têm buscado minimizar os impactos causados pela geração de resíduos em geral. Coletado do tanque de decantação.000 toneladas por ano. ainda com alto teor de umidade. superfície específica Blaine (NBR 3 NM 76/1998 [5]) de 340 m /kg e massa específica (NBR 6508/1984 [6]) de 2. sobretudo a região Norte Fluminense. Geologicamente a rocha de origem é um Milonito Gnaisse. Gonçalves [1]. existe no Município de Campos dos Goytacazes. no mundo inteiro. No que tange a resíduo de tijolos cerâmicos. Este pólo é o segundo maior produtor de tijolos do Brasil. Neste trabalho. A construção civil. Após este tratamento. solução que reduz o impacto ambiental. O Brasil é um produtor de rochas ornamentais com grande potencial. segundo Afonso [4]. A pesquisa se insere tanto no cenário nacional quanto regional. O estado do Rio de Janeiro. muitas pesquisas são realizadas. conquistando um espaço cada vez maior no modelo de desenvolvimento sustentável almejado atualmente. o material apresentou. sendo a quantidade de resíduos gerada em torno de 200.INTRODUÇÃO Considerando os diversos aspectos favoráveis que envolvem a reciclagem de resíduos torna-se freqüente e relevante a prática de estudos que viabilizem a reciclagem em quantidade cada vez maior destes subprodutos. corresponde a um tempo razoável para uma melhor relação custo benefício. Estudo publicado por Saboya [3] estimou que 10% do total de cerâmica produzida por estas Cerâmicas transformam-se em resíduo durante o processo de fabricação. O destorroamento foi feito através de um moinho de bolas durante um período equivalente a 600 ciclos que. produzindo cerca de 90 milhões de peças por mês. tendo a região sudeste. Só no processamento de mármores e granitos perdem-se cerca de 25 a 30 % do bloco na forma de um resíduo constituído basicamente de pó de rocha e água. mais especificamente de uma serraria situada no município de Santo Antônio de Pádua. Sul Fluminense. incluindo o Rio de Janeiro. Zona da Mata Mineira e Espírito Santo.71 g/cm2 . Neste contexto. Neste trabalho será dada ênfase a pesquisas relacionadas ao emprego de dois destes resíduos no campo da construção civil: o resíduo de corte de rocha (RCR) e o resíduo de tijolo moído (RTM). MATERIAIS Resíduo do Corte de Rocha (RCR) O RCR utilizado neste trabalho é proveniente da região Norte Fluminense do estado do Rio de Janeiro. desperdício que corresponde a 19 mil toneladas/mês de resíduo. foi realizado um estudo para avaliar o comportamento destes resíduos quando incorporados a argamassas. As principais rochas beneficiadas são mármores e granitos. Segundo Ramos [2] o Município abastece com cerca de 400 caminhões diários os seguintes mercados: Grande Rio. 51 % 0. o qual pode ser determinado por vários procedimentos [8. sendo estas: 500ºC. Para este trabalho.58 % 0. 10] . provém da região norte do estado do Rio de Janeiro. para formar o vidrado e o rearranjo da estrutura cristalina dos argilominerais contidos na argila.7 1.rochas ígneas semelhantes a Gnaisses.6 2.20 % Resíduo de Tijolo Moído (RTM) O RTM. TABELA 1 – A NÁLISE POR EDX DO RCR Elementos SiO2 Al2 O3 K2 O Fe 2 O3 CaO SO3 TiO2 BaO Outros Percentual 64. por razões que serão detalhadas mais adiante. por seu lado.1 Os aditivos minerais com características pozolânicas têm a capacidade de consumir numa mistura. Neste trabalho utilizou-se a NBR5753 [8] .55% 9.5 2.16 % 3. 900ºC e 1000ºC. RETECMIN/RJ [7]. Esta capacidade é medida através do índice de pozolanicidade. 9. 700ºC.81 % 1. mostrando a grande semelhança entre os dois. Na Tabela 1 são mostrados os resultados da análise por fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX) do resíduo.0 8.70 % 2. foram utilizados resíduos de tijolos queimados a 500ºC e 800ºC. já que o ganho de atividade pozolânica decorrente da redução do tamanho das partículas não justifica o gasto de energia necessário para tempos de moagem maiores que uma hora. Esses materiais foram moídos em um moinho de bolas Sonex por uma hora. A Tabela 2 apresenta.6 800ºC 45. os compostos químicos para cada temperatura.3 1. a queima da argila só provoca a fusão parcial da sílica.55 % 0.95% 16. por considerar este um tempo adequado para a obtenção de uma finura economicamente viável. para formar outros hidratos. correspondendo cada um a uma temperatura de queima. 600ºC.1 8.7 0. ÓXIDOS (%) SiO2 Al2 O3 Fe2 O3 SO3 TiO 2 K2O Outros 500ºC 46.0 1. em forma de óxidos. mais especificamente das indústrias cerâmicas do município de Campos dos Goytacazes.5 1. parte do hidróxido de cálcio produzido na hidratação do cimento. No trabalho de caracterização do RTM [14] foram coletados resíduos em seis fábricas distintas. Amostras dos dois resíduos assim produzidos foram submetidas à análise para a determinação de sua composição química.7 2.3 39.9 38. De fato. TABELA 2 – ANÁLISE POR EDX DO RTM. 800ºC. na prática.15% 500ºC .50% Cimento Outros Materiais Os outros materiais utilizados nesta pesquisa foram: areia comum de rio da região. por ser. Os resultados obtidos para as misturas consideradas são apresentados na Figura 1. RTM 18 16 14 Teor de Cálcio 12 10 8 6 4 2 0 0 10 30 40 50 60 Alcalinidade FIGURA 1 – GRÁFICO TEOR DE CÁLCIO X . quanto maior o teor de RTM.65 (NBR 7211 [11]). as amostras com 15% de substituição se localizam mais próximas da curva que as com teor de 50%. visto que. Os valores médios das diversas determinações são representados graficamente junto com a isoterma de solubilidade proposta pela norma permitindo assim avaliar o IAP do cimento composto em estudo.que trata de cimento pozolânico e foram definidos quatro cimentos compostos contendo 15% e 50% de RTM para cada uma das duas temperaturas de queima consideradas. maior índice de pozolanicidade.15% 800ºC .65 g/cm3 (NBR 6508 [6]) e um cimento Portland composto com adição de escória de alto forno (CPII E32). massa específica aparente no estado solto de 1. O procedimento é um ensaio químico onde se compara a quantidade de hidróxido de cálcio presente na fase líquida em contato com o cimento hidratado com a quantidade de hidróxido de cálcio que poderia saturar um meio de mesma alcalinidade. a mais usualmente empregada para confecção de argamassas e que.50% 800ºC . Estes são bastante coerentes. caracterizado conforme recomendações da ABNT. da marca “Votoran” por ser o mais utilizado na região sendo suas características físicas as seguintes: Massa específica teórica de 2.39 g/cm3 (NBR 7251 [12]) e massa específica de 2. o mesmo é classificado como pozolânico. Quando o material está situado abaixo da isoterma. METODOLOGIA Este trabalho visou comparar o desempenho de dois resíduos quando incorporados em .92 g/cm3 (NBR 6474 [13]) e uma superfície específica (Blaine) de 342 m2 /kg (NBR NM 76 [5]). ou seja. O ensaio realiza a determinação da alcalinidade total (OH-/L) por titulação com ácido clorídrico e o teor de óxido de cálcio (CaO/L) por titulação com permanganato de potássio. numa mistura do cimento composto com água destilada mantida a 40o C por um período de 7 dias. possui módulo de finura de 2. A LCALINIDADE 20 Isoterma 500ºC . argamassas.001 0. A Figura 2 apresenta as curvas dos três materiais.1 Diâmetro (mm) FIGURA 2 – CURVA GRANULOMETRICA DOS MATERIAIS % Passando RCR RTM 500ºC RTM 800ºC 1 10 Traço Os traços das argamassas produzidas no âmbito deste trabalho foram definidos para atender alguns aspectos específicos. Por outro lado.01 0.25:3.. Ensaios de retenção e de teor de ar incorporado Estes ensaios. compacidade. as argamassas foram dosadas com teores de água de acordo com o índice de consistência determinado na mesa de consistência. o primeiro passo desta pesquisa consistiu na produção dos dois resíduos (RTM e RCR) com curvas granulométricas próximas. Este desempenho inclui a contribuição nas propriedades da mistura fresca (consistência. em todos os ensaios. Para garantir a aplicabilidade.. que podem ser considerados como secundários no que diz respeito aos . Como este efeito depende sobretudo da granulometria do material. Curva granulométrica A metodologia adotada neste trabalho procurou isolar a contribuição pozolânica do RTM comparando este com o resíduo inerte proveniente do corte de rochas ornamentais e do qual espera-se só uma contribuição do efeito filer. textura superficial. Portanto os seguintes traços foram escolhidos: para as argamassas com resíduos 1:0. Primeiro considerou-se uma incorporação de 20% dos resíduos. para uma energia mais ou menos equivalente. 7 e 28 dias. para garantir um efeito filer semelhante. considerou-se como base de comparação a granulometria do RCR que exige pouca energia para o destorroamento.) e nas propriedades da matriz endurecida (resistência à compressão. entre outros). aspecto intimamente ligado ao aumento de compacidade da matriz. mais viável a utilização do resíduo. permeabilidade. etc. Depois se procurou para o RTM a granulometria mais próxima. quanto menor o custo do beneficiamento. decidiu-se por usar uma mesma relação agregado/cimento para todas (m = 4). 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0. Como por razões econômicas. tixotropia. os resíduos de tijolos queimados a 500o C e 800o C têm a granulometria mais próxima do RCR. Um estudo completo [14] realizado no LECIV/UENF sobre os resíduos de várias empresas de cerâmica que queimam seus tijolos a temperaturas diferentes mostrou que.75 (cimento: resíduo: areia) e para a argamassa de referencia 1:4 (cimento: areia). Os corpos de prova para ensaio de resistência à compressão foram submetidos a cura submersa conforme as recomendações da NBR 13279 [16] e foram ensaiados aos 3. normalizada pela NBR 13276 [15]. .00 10.00 0 5 10 15 20 25 30 RTM 800ºC RTM 500ºC RCR REF Tempo (dias) FIGURA 3 – EVOLUÇÃO DA RESISTÊNCIA DAS ARGAMASSAS Aos 28 dias. mostrando que todas atendem às exigências da ABNT (Tabela 3).00 15. RESULTADOS E DISCUSSÕES A Figura 3 apresenta as curvas de evolução da resistência à compressão das quatro argamassas ensaiadas. avaliam dois parâmetros que devem atender as prescrições das normas NBR 13277 [17] para a retenção de água e NBR 13278 [18] para teor de ar incorporado. Cada ponto corresponde a resistência média de 4 corpos de prova de dimensões (Ø50x100)mm para uma determinada idade. de acordo com as curvas de granulometria mostradas na Figura 2. A diferença observada aos 7 dias entre a argamassa de referência se deve muito ao efeito filer que confere os resíduos em função de sua finura. o RCR é um pouco mais fino que o RTM. A Figura 4 apresenta os resultados do ensaio de retenção de água para as diferentes argamassas. É importante notar que aos 7 dias pouco aparece o efeito pozolânico. Existe também o fato destas misturas terem mais pastas do que a de referência. Isso significa que há formação de mais hidratos. Em relação ao teor de ar incorporado.00 5.00 0. Nesta figura cabem várias observações interessantes.objetivos deste trabalho. observa-se que a diferença de resistência entre RCR e REF se mantém quase constante (66%) enquanto aparece claramente a diferença entre a resistência do RTM e do RCR (aumento de 15% para o material queimado a 500o C e de 25% para o queimado a 800o C).00 25. De fato. a tal ponto que o RCR exibe uma resistência maior ou igual que o RTM.00 20. visto que são utilizados para a classificação das argamassas. Resistência à Compressão (MPa) 30. todas as argamassas se encontram abaixo de 8 %. os quais são responsáveis pelo aumento de resistência. 2. J. Porto Alegre/RS. do Programa de pós-graduação em engenharia civil da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Gonçalves. Utilização do resíduo de corte de granito (RCG) como adição para produção de concretos.0 NBR 13279 > 8. Sc. Este estudo considerou um teor médio de incorporação de 20% e os resultados apontam para a possibilidade de incorporar teores maiores sem afetar as características estabelecidas pelas normas. pelas bolsas de iniciação científica e à CAPES pelo suporte financeiro através do projeto PROCAD-0155/01-2.0 e ≤ 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1.1 e < 4.0 ≥ 4. Dimensionamento da industria cerâmica de Campos dos Goytacazes – RJ .0 ≥ 80 e ≤ 90 > 90 NBR 13277 <8 ≥ 8 e ≤ 18 NBR 13278 > 18 CONCLUSÕES Esta pesquisa confirmou o potencial de uso tanto do resíduo de corte de rocha quanto do resíduo de tijolo moído para a produção de argamassa mista. o maior ganho de resistência à compressão em relação à argamassa de referência deve ser atribuído ao efeito filer que ambos os resíduos proporcionam.Retenção de água (%) 98 96 94 92 90 88 REF RCR RTM 500ºC Argamassas RTM 800ºC FIGURA 4 – RETENÇÃO DE AGUA DAS ARGAMASSAS TABELA 3 – EXIGÊNCIAS MECÂNICAS E FÍSICAS PARA ARGAMASSAS DE REVESTIMENTO E ASSENTAMENTO Características Resistência à compressão aos 28 dias (MPa) Capacidade de retenção de água (%) Teor de ar incorporado (%) Identificação I II III Normal Alta A B C Limites Método ≥ 0. Contudo. I. Dissertação de M. A evolução de resistência mostra também que o resíduo de tijolo moído promove acréscimo de resistência à compressão devido à contribuição pozolânica. como mostram os trabalhos de dissertação de mestrado de Afonso [4] e Costa [14]. S. AGRADECIMENTOS Á Universidade Estadual Norte Fluminense Darcy Ribeiro (UENF). 2000. P. Ramos. D. Rio de Janeiro – 1995. Paillère. R. Estudos sobre a qualidades de peças estruturais em cerâmica vermelha englobando propriedades tecnológicas e procedimentos de execução. Rio de Janeiro – 1980. E.. NBR 6474. Rio de Janeiro – 1995. Rio de janeiro – 1984. Caracterização do resíduo do corte de rochas da região de Santo Antônio de Pádua para utilização na produção de argamassas. D. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas. M. M.gov.. ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas.. NBR NM 76.8 mm – determinação da massa específica. Rio de Janeiro – 1995. Rio de Janeiro – 1998. disponível em: http://www. 8. 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