15° Concurso Falcão BauerESTUDO DA UTILIZAÇÃO DE RESÍDUO DE CORTE DE MÁRMORES E GRANITOS PARA PRODUÇÃO DE LAJOTAS 1 Introdução Sendo o concreto um material largamente utilizado nos mais diferentes fins dentro das áreas da arquitetura e engenharia, se torna de vital importância o conhecimento sobre suas propriedades, a fim de se buscar novas técnicas e tecnologias de produção, controle e uso de estruturas de concreto. Calmon et al.(2005), ao citarem publicação de Mehta (1999)1, consideram não ser estranho o fato da indústria de concreto ser a principal consumidora de recursos naturais como água, rochas e areia, o que a tornaria um setor crítico do ponto de vista ambiental. Isto porque o concreto de cimento Portland se consolidou como o material preferencial para as demandas de infra-estrutura do século XX. Em uma outra abordagem, porém, o concreto também tornou-se, com o passar dos anos, um produto que incorporou beneficamente resíduos e subprodutos da própria industria da construção e mesmo de outros setores produtivos. Se por um lado o concreto é um material que consome grande quantidade de recursos naturais, por outro lado também tem contribuído, através desta reciclagem de resíduos nele incorporados, para o advento de uma visão voltada para a preservação ambiental. Quando fala-se em preservação ambiental e produção mais limpa, o primeiro pensamento em busca de uma visão mais sustentável deve ser sempre a de EVITAR a existência de resíduos ou então MINIMIZAR a geração dos mesmos. Uma vez que depois destas duas primeiras premissas ainda existam resíduos com os quais as indústrias tenham que possuir cuidados de disposição, e da qual não exista possibilidade de reaproveitamento interno, a RECICLAGEM EXTERNA passa a se configurar como uma importante alternativa. No caso da chamada Indústria da Construção, a consagração do processo de reciclagem dentro da própria indústria (como, por exemplo, na fabricação de aço), bem como a incorporação de resíduos de outros setores (como o uso de cinzas e escórias provenientes de processos agrícolas ou siderúrgicos) transformaram definitivamente a questão de gerenciamento e reaproveitamento de subprodutos. 1 MEHTA, P. K. Concrete technology for sustainable development. Concrete International, V. 21, n. 11, p. 47- 53, 1999. 1 peças cerâmicas (Lima Filho et al. transformando-se em pó. concretos (Gonçalves. 2006). Esta alternativa para a destinação do RCMG ou lama de marmoraria. em chapas. lama e fragmentos de rocha.000 toneladas/ano (Gonçalves e Moura. esta questão representa um paradigma de desenvolvimento sustentado inevitável à sociedade (PAGNUSSAT. a quantidade estimada de geração conjunta do resíduo de corte de mármore e granito é de 240. Para sua viabilização técnica. No Brasil. por sua vez. A produção de rochas ornamentais. Na serragem. também é responsável por diversos impactos ambientais desde a prospecção mineral até a fase de polimento das placas e ladrilhos. Somente no estado do Espírito Santo cerca de 65. 2005). tijolos cerâmicos (Neves et al. busca-se avaliar as possibilidades de utilização dos resíduos provenientes do corte de rochas ornamentais na fabricação de lajotas de concreto para piso. é necessário que o RCMG seja inicialmente caracterizado física. Concretos auto adensáveis (Pagnussat. 1999). Para tal. Dentro deste cenário. vem ao encontro da crescente preocupação com o meio ambiente.000 toneladas do resíduo de serragem de mármore e granito são gerados a cada mês (CALMON et al. ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade . como adição em propriedades mecânicas do solo (Gonçalves. 2005). gerando um resíduo na forma de lama. Esses impactos incluem poeira. já foi estudado a utilização deste resíduo na produção de argamassas (Calmon et al. em grande parte das empresas brasileiras. que é depositado nos pátios das empresas. pavimentação asfáltica (Carvalho. em equipamentos chamados teares... cerca de 25 a 30% de cada bloco de granito ou mármore é perdido. de grandes blocos de pedra. 1999). fortemente relacionada com a indústria de construção civil. é feita a partir da serragem. ruído e vibrações. este trabalho insere-se dentro de uma linha de pesquisa de reaproveitamento de resíduos em concretos. Estudar possibilidades de reaproveitamento dessa lama residual poderia diminuir os impactos gerados por este setor industrial. A indústria de rochas ornamentais. Com a grande quantidade de resíduo gerada e tentando contribuir par um desenvolvimento sustentável e um maior aproveitamento de resíduos na construção civil. 2002). 1997)..15° Concurso Falcão Bauer Atualmente. 2004). química e ambientalmente.. 2000). bem como gerar benefícios ambientais e econômicos através da reciclagem da mesma. 2002). da África com 6.3%.5%) a ardósias. O Brasil é enquadrado no grupo dos grandes produtores e exportadores mundiais de rochas ornamentais e de revestimento. 3 . permanecendo à frente da Europa com 38.1%.4%.9%) relativos a rochas carbonáticas.1% dessa produção. No ranking do mercado mundial de rochas processadas especiais. o Brasil saltou da 12ª posição em 1999 para a 4ª posição em 2006. o Brasil é o segundo maior exportador de granitos brutos e também o 2º maior exportador de produtos de ardósia. Como objetivo complementar pretende-se comparar o desempenho de lajotas produzidas com e sem resíduos de corte de mármores e granitos. atuando como um efetivo global player. sendo 43. aqui chamado RCMG. das Américas com 11. Além disso. neste caso superando China e Índia. 33.5 milhões (5.1 Objetivos Este trabalho tem como objetivo principal avaliar tecnicamente a utilização do resíduo de corte de mármore e granito. que são seus mais diretos competidores no mercado internacional.15° Concurso Falcão Bauer 1.1 Indústria de rochas ornamentais Os dados apresentados pela Abirochas(005/2006) demonstram que a produção mundial noticiada de rochas para ornamentação e revestimento totalizou 81. As tabelas 1 e 2 apresentam um panorama do mercado de rochas.6%) a rochas silicáticas e 4.0 milhões (40. A Ásia respondeu por 44.75 milhões (53. A distribuição da produção mundial de rochas é melhor visualizada na figura 1.25 milhões t em 2004.1% e da Oceania com 0. 2 Resíduo de Corte de Mármores e Granitos (RCMG) 2. como substituição de parte do agregado miúdo na argamassa para produção de lajotas para piso. Figura 1: distribuição da produção mundial de rochas. são o da construção civil e o de máquinas.62% em valor e 3.5 bilhão de m /ano.1% do total mundial). A DIMENSÃO DO SETOR BRASILEIRO DE ROCHAS – 2007 Produção de 8 milhões de toneladas.093bilhão e 2. 2008).5 milhões tons exportadas.800 pedreiras ativas. Uma parte significativa desses revestimentos. 4º maior exportador de rochas processadas especiais (5. de mais ou menos 50 milhões m /ano. 140. o macro setor da construção civil consome cerca de 1. ligados ao de rochas ornamentais.8% do total mundial).15° Concurso Falcão Bauer O BRASIL NO MERCADO INTERNACIONAL DE ROCHAS – 2006 4º maior produtor (8. em materiais diversos de revestimento para edificações.8 milhões m equivalentes de chapas de granito e mármore (2 cm de espessura). US$ 1.3% do total mundial).300 empresas operando na cadeia produtiva.1 bilhões nos mercados interno e externo Tabela 2: A dimensão do setor brasileiro de rochas (Abirochas. 2008). ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade 2 2 2 2 2 . 2º maior exportador de ardósias (16. Segundo a Abirochas (informe 005/2006). Os dois principais setores de atividade. equipamentos e insumos para lavra e beneficiamento de rochas. 1.000 empregos diretos e 420.5% do total mundial). Capacidade de produção de 70milhões m /ano de rochas processadas especiais e 50 milhões m /ano de rochas processadas simples. 5º maior exportador em volume físico (6. 2º maior exportador de granitos brutos (11.00 empregos indiretos. Transações comerciais de US$ 4. é representada por materiais rochosos naturais. Tabela 1: O Brasil no mercado internacional de rochas (Abirochas. Crescimento de 4. 1.1% da produção mundial). Exportações de 16.200 variedades comercializadas nos mercados interno e externo. 11.39% em volume de exportações em relação a 2006. Mais de 600 empresas exportadoras em 23 estados da federação (vendas para mais de 120 países). apresentam-se as empresas do setor de rochas no Brasil. 2008). por tipo de rocha. de rochas extraídas como blocos (mármores. etc. e a sua distribuição pelas regiões e estados brasileiros. O perfil dessa produção. 5 . são mostrados nas figuras 2 e 3. bem como de outros 50 milhões m /ano para rochas de processamento simples (ardósias. Figura 3: distribuição regional da produção bruta de rochas no Brasil(Abirochas. granitos. etc. quartzitos foliados. na figura 4. 2008). A produção brasileira de rochas ornamentais e de revestimento foi estimada em 8 milhões t no ano de 2007.). 2 2 Figura 2: perfil da produção por tipo de rocha (Abirochas.).15° Concurso Falcão Bauer O parque brasileiro de beneficiamento tem capacidade estimada de serragem e polimento para 70 milhões m /ano. Figura 1: processo de produção de rochas ornamentais.2 Processo de beneficiamento de rochas e geração de RCG O processo de produção de chapas de pedras ornamentais envolve basicamente três processos distintos. o aumento da demanda de produção de rochas ornamentais – em especial na construção civil – pelas características de estética e durabilidade . a um aumento de resíduos gerados e uma maior preocupação com o impacto ambiental resultante.15° Concurso Falcão Bauer Figura 4: empresas no setor de rochas operantes no Brasil (Abirochas. A busca pela diminuição dos impactos ambientais inerentes do setor de rochas ornamentais. no volume de resíduo gerado.leva. ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade . 2. Como perspectiva futura. igualmente. descritos na figura 4. 2008). principalmente no que se refere à quantidade produzida e. conseqüentemente. atenua a necessidade de aproveitamento deste resíduo. granalha. servir de veículo abrasivo (granalha de aço) e limpar os canais entre as chapas..15° Concurso Falcão Bauer A primeira etapa consiste na caracterização da jazida.7m) ou por apresentarem trincas. Ainda 7 . Esta etapa tem por finalidade conferir à superfície da peça brilho e lustre de tal forma que realcem a coloração dos diferentes minerais constituintes da rocha. porém diversos autores (GONÇALVES. (1997) afirmam que: O sistema de desdobramento de blocos de rochas ornamentais para a produção de chapas.0x1. Na etapa de lavra é gerado principalmente resíduo de lavra. devido à variabilidade das etapas e dos processos. Tal material é proveniente da polpa abrasiva utilizada no tear para lubrificar e esfriar as lâminas de aço usadas para o corte e evitar a oxidação das mesmas. Este resíduo é composto por pedaços de rochas não aproveitados. que consiste na padronização dimensional (gerando um subproduto chamado costaneira) e desdobramento em chapas. gera uma quantidade significativa de rejeito na forma de lama. A etapa seguinte consiste no acabamento das placas nas marmorarias. os blocos são transportados ás serrarias. A serragem dos blocos ocorre em teares. trincas. Nesta etapa são utilizados elementos abrasivos de granulometria decrescente que. seja por não atenderem às dimensões padronizadas (aproximadamente 3. alterações etc. CALMON et al.. sob a forma de lama.000 toneladas/ano no Brasil. Calmon et al. através de polimento das chapas. e é este o momento onde é gerado o maior volume de resíduo. Gonçalves (2000) ainda estima a produção de pó de mármores e granitos em 240. o processo de acabamento das chapas inicia-se na maioria das vezes com o polimento das peças que saem dos teares.0x2. cal e rocha moída. Não há estimativas precisas da quantidade de RCMG gerado. vão desbastando-o até alcançar o grau de polimento almejado. tais como: impurezas. Essa polpa é geralmente constituída de água. Posteriormente. corte e polimento de topo. 2003) colocam que na produção de chapas de 2cm de espessura o resíduo gerado corresponde a 20-25% do bloco. 2000. Para Pontes e Stellin Jr. a fim de impedir o aparecimento de manchas nas chapas acabadas. onde acontece o desdobramento. (2001). onde são definida as condições da rocha a ser explorada. através de movimentos de fricção sobre a chapa. MOREIRA et al. Isto é conseguido através da eliminação da rugosidade da superfície da peça e pelo fechamento dos poros dos diferentes minerais ou cristais que constituem o material. 1997. através de equipamentos denominados teares. 15° Concurso Falcão Bauer segundo Pontes e Stellin Jr.83 1.”.30 --0. é gerado o resíduo de corte de mármore e granito – RCMG. A tabela 03 apresenta a caracterização química de amostras de RCG estudadas por diferentes autores.28 6.03 2. maior velocidade de polimento e seu uso está consagrado na Europa.92 --3. “o conhecimento das características químicas é de fundamental importância para o conhecimento do resíduo e avaliação do desempenho da aplicação em que este foi utilizado.49 12. A rocha ornamental quando especificada. conforme sua aplicação. o RCG é geralmente levado às lagoas de resíduos. Devido à quantidade de água contida no resíduo.84 3.77 4.3 Caracterização do RCG As amostras de RCG aqui caracterizadas foram as descritas pela bibliografia e correspondem ao resíduo gerado na etapa de fracionamento de chapas de mármore e granito.92 Moreira et al. é fracionada na marmoraria. é uma prática comum utilizar tanques de decantação para se efetuar um reaproveitamento da água no processo. pó de rocha e restos dos abrasivos utilizados.39 1.96 5.01 1. 2. nas dimensões referidas no projeto. Segundo Gonçalves (2000).47 4.19 0. formando rebolos de formas distintas.05 10. (2001). O resíduo de polimento é o resíduo gerado nesta fase de processamento das chapas e é constituído por uma grande quantidade de água. (1997) 59. Os rebolos que utilizam grãos de diamante como elemento abrasivo apresentam.74 Gonçalves (2000) 59.89 12.51 3.93 --2.95 7. Teor (%) SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO K2O TiO2 SO3 Na2O Perda ao Fogo Calmon et al.72 1.62 9. A partir do corte da chapa e do polimento do topo da mesma.48 0. Após a retirada de uma grande quantidade da água. em diferentes granulometrias e formas. o abrasivo comumente utilizado é o carbeto de silício. (2003) 65. onde são misturados aos outros resíduos do processamento das rochas.95 6.33 ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade .25 4.39 4. em relação ao primeiro. 67g/cm³.68 Tabela 1: caracterização química do RCG Verifica-se a similaridade na composição química dos diversos resíduos apresentados. 2000) demonstra que o RCG apresenta-se como um material cristalino. o que conferiria um potencial pozolânico para o material em estudo no caso deste ser reativo. não reativo. GONÇALVES. os quais apresentam um alto teor de SiO2 + Fe2O3 + Al2O3.28 81. na faixa de 0. uma massa específica do resíduo de 2. Code Compound Name Chemical Formula Si O2 Ca C O3 K Al Si3 O8 Na ( Al Si3 O8 ) 00-005-0490 Quartz.. buscando uma granulometria ótima para 9 . Calmon et al. (1997) apresentam.88 86. C o u n ts a m o s tr a 3 1 6 0 0 9 0 0 4 0 0 1 0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 P o s i t i o n [ °2 T h e t a ] 5 0 6 0 7 0 Figura 4: difratograma de raio-x de amostra de RCG Ref. intermediate 01-089-6429 Albite (heat-treated) Tabela 4: minerais presentes na difração de raios X Quanto à caracterização física. a caracterização mineralógica apresentada por alguns autores (MOREIRA et al. Já Gonçalves (2000). low 01-072-1937 Calcite 00-019-0932 Microcline. constatam que o RCG é constituído por partículas irregulares e diâmetro variável dos grãos. Na caracterização granulométrica. conforme apresentado em difratograma de raio-x.78g/cm³ e 2. Entretanto. 2003.15° Concurso Falcão Bauer SiO2 + Fe2O3 + Al2O3 76. Gonçalves (2000) e Calmon et al.8µm a 25µm. respectivamente. 2. Quanto à caracterização ambiental.4 Lajotas de concreto As lajotas de concreto são amplamente utilizadas em pisos externos. o que classifica este resíduo – pela nova classificação da NBR 10. Tabela 2: características do cimento CPIV utilizado Compostos Teor (%) SiO2 39.74µm. areia.1.39 MgO 5. ensaios de lixiviação e solubilização demonstrados por Gonçalves (2000) apontam a solubilização de fluoreto em uma concentração superior ao limite definido pela NBR 10. chegando a diâmetros na faixa de 3. por ser o de uso mais comum no estado do Rio Grande do Sul. resíduo de corte de mármore e granito (RCMG) e água. cujas características passam a ser apresentadas. 1991).1 Cimento Dentre os diversos tipos de cimento disponíveis nacionalmente. realizou a moagem de amostras do resíduo em diferentes tempos. praças. optou-se pelo uso do cimento pozolânico tipo CP-IV (NBR 5736.92µm a 6.15° Concurso Falcão Bauer viabilizar a utilização do RCG como adição em concretos.32 Fe2O3 4. 3 Programa Experimental 3. Figura 5: Lajotas de concreto.76 Al2O3 10.62 CaO 34.004 (2004) – como classe II-a (não inerte). A tabela 4 apresenta os dados do cimento utilizado.1 Materiais utilizados Os materiais utilizados foram cimento. 3.004 (1987).05 SO3 1. calçadas e jardins.85 ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade . 2001).8 0. proveniente da região de Porto Alegre/RS.1 3.5 mm 31 71 6.9 300 µm 18.075 mm) Tempo de início de pega (min) 1.1.3 mm 20 91 4. que incluem composição granulométrica.4 mm 1.8 mm 4 100 Dimensão Máxima Característica (DMC):19 mm Massa específica = 2.4 1. Tabela 4: distribuição granulométrica da brita utilizada Abertura % retida % acumulada 25 mm 0 0 19 mm 2 2 12.69 3.3 Agregado graúdo Neste trabalho. tendo sua granulometria exposta na tabela 6. Tabela 3: distribuição granulométrica e caracterização física da areia média utilizada Abertura % retida % acumulada 4.15° Concurso Falcão Bauer Perda ao fogo Resíduo insolúvel Finura (resíduo na peneira #0. Os ensaios de caracterização.18 423 3.6 2.2 98.5 600 µm 56.8 mm 0. a brita utilizada é de origem basáltica.4 79.1 150 µm 1.62 g/cm3 Módulo de finura = 3.82 g/cm3 Módulo de finura = 6.4 mm Massa específica = 2.8 5.3 23. A caracterização está exposta na tabela 5.8 2.1.1.4 RCMG 11 .9 100 < 150 µm Dimensão Máxima Característica (DMC): 2.5 mm 38 40 9.2 18.2 Agregado miúdo Foi utilizada uma areia de quartzosa de rio.8 mm 5 96 <4. foram realizados em conformidade com a NM 248 (Associação Brasileira de Normas Técnicas.2 mm 2. módulo de finura e dimensão máxima característica.88 0.90 40. através de ensaio de caracterização granulométrica a laser. As lajotas são executadas em duas etapas: pasta de cimento e base. o RCG é classificado como um resíduo nãoinerte (classe II-a. situada na região metropolitana de Porto Alegre. Figura 6: granulometria a laser da RCG utilizada Nota-se que o diâmetro médio dos grãos (21 µm) é bastante superior ao encontrado por Gonçalves (2001). areia fina e água. que cita diâmetros médios da ordem de 6 µm. ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade . dos quais 1 cm corresponde a pasta de cimento (goma) e 2 cm á base (concreto simples). Na pasta de cimento. conforme a nova classificação da NBR 10004 .1. está descrita na figura 6. 3.Associação Brasileira de Normas Técnicas. 4 Estudo da utilização de RCMG para confecção de lajotas para pisos As lajotas foram confeccionadas em laboratório.15° Concurso Falcão Bauer O resíduo de corte de mármores e granitos (RCMG) utilizado neste trabalho é o proveniente da fase de corte e polimento das chapas das rochas ornamentais em uma marmoraria localizada na região metropolitana de Porto Alegre. mas bem próximo dos valores descritos por Neves et al. As fôrmas possuíam dimensões 49cm x 49cm com 3 cm de espessura. Conforme coloca Gonçalves (2000).5 Água A água utilizada para a produção dos concretos foi a utilizada para abastecimento local no município de Porto Alegre. Esta pasta possui a espessura se 1 cm. (2000) (10-20 µm). sendo utilizada para melhor preencher os sulcos da fôrma onde é moldada. foram utilizados dois teores de substituição em massa da areia fina pelo RCMG. A caracterização física do RCG utilizado neste estudo. formada por cimento. utilizando-se as formas de uma fábrica de lajotas de concreto. 2004). no caso de flexo compressão e 4 x 4 x 3 cm para compressão simples. 13 .57 Ensaios realizados Os ensaios realizados para a avaliação das lajotas produzidas foram o ensaio de resistência à compressão simples e o ensaio de flexo compressão.45 50 0.57 0. puderam-se observar alguns aspectos interessantes acerca das dificuldades de ajuste dos traços. Tabela 8: resultados dos ensaios de flexão e compressão. Amostras Referência Cimento A10 B50 C100 Pasta de cimento Base % substituição Traço a/c % substituição Traço 0 0. B50 e C100. consiste em uma lajota executada habitualmente na fábrica.1 Considerações sobre a dosagem com RCG Durante o processo de dosagem. realizou-se a substituição em 10% da areia média por RCMG na base.89 0 Tabela 5: Substituições de RCMG nas amostras. foram rompidas juntamente com as amostras A10.83 0 100 0. 5.2 Resultados dos ensaios Os resultados obtidos estão expostos na tabela 8 e explicitados nas figuras 7 e 8. para a amostra B 50 não houve alteração visível.69 0. ambas executadas na fábrica.83 10 :3.57 0. executadas em laboratório aos 28 dias. Nas amostras A10 e C 100 foi necessário alterar a relação a/c para se obter a mesma trabalhabilidade.94 0. Ambos foram adaptados para uma lajota nas dimensões 49 x 20 x 3 cm.25 0 1 : 1.15° Concurso Falcão Bauer Mantendo a pasta de cimento original da fábrica. 5 Resultados 5. onde explicita-se os resultados das amostras com a substituição de areia por RCMG e das amostras executadas na fábrica e rompidas aos 28 dias.57 0. A amostra chamada referência. a/c 0. A tabela 7 apresenta o traço e a relação a/c para cada amostra. possui em sua pasta apenas cimento e água. e a amostra chamada cimento.83 0 1 : 2. As amostras referência e cimento.83 0 0 0. 8 C100 0.3 24.0 Cimento 0.9 25.0 0.3 29.7 0. conjugado aos resultados obtidos no programa experimental.9 1.5 15.8 B50 0.0 16. Conclusões As características do RCMG.15° Concurso Falcão Bauer Lajotas de concreto com RCG Flexão (KN) Compressão (KN) Substituição 7 dias 28 dias 7 dias 28 dias Referência (Normal) 0.8 36.0 A10 0.5 18.5 Figuras 7: resultados flexão.8 30. indicam o potencial de utilização do material como finos na produção ___________________________________________________________________________________ Câmara Brasileira da Indústria da Construção Civil Premiando a Qualidade . Figuras 8: resultados compressão simples. observa-se que a substituição na base não conferiu características interessantes a lajota. feita na pasta (amostras B50 e C100) atingiram seu objetivo. utilização esta. 15 . já as substituições na pasta acrescentaram resistência ao conjunto (pasta+base). Considerando os resultados obtidos e comparando-os com os resultados das lajotas feitas na fábrica (referência e cimento) pode-se afirmar que a substituição com RCMG. referendada pelas experiências anteriores de outros autores.15° Concurso Falcão Bauer de lajotas de concreto. Com relação aos teores de substituição utilizados.
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