AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE POZOLÂNICA DE RESÍDUOS DE CERÂMICA VERMELHA E DE LOUÇAS SANITÁRIAS

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1 AVALIAÇÃO DA ATIVIDADE POZOLÂNICA DE RESÍDUOS DE CERÂMICA VERMELHA E DE LOUÇAS SANITÁRIAS I.R. Vanin (1); L.O.M. Goulart (2); A.C. Albuquerque, (3) (1, 2) Curso Técnico em Edificações - IFMT - CAMPUS Cuiabá (3) Professora, DACC, IFMT-CAMPUS Cuiabá RESUMO Alguns estudos revelam que é significativo o índice de descarte de produtos não conformes nas indústrias de cerâmica vermelha, bem como nas indústrias de louça sanitária e na indústria da Construção Civil. Em todos os casos, trata-se de resíduos nobres, sem contaminação e de fácil coleta. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade da reutilização desses produtos, na forma de pozolanas, em substituição parcial ao cimento. Amostras de blocos cerâmicos e de louças sanitárias foram trituradas, moídas e peneiradas em malha de 75µm. Em seguida foram realizados testes para verificação do índice de atividade pozolânica com cal e com cimento, e verificação da capacidade de inibição da reação álcali-agregado (RAA). Resultados parciais indicaram que as amostras possuem atividade pozolânica. A eficiência desses materiais em inibir a RAA encontra-se em análise. Palavras-chave: Pozolana, Resíduos, Cerâmica vermelha, Louça Sanitária, Sustentabilidade. 2. REFERENCIAL TEÓRICO 2.1 Material Pozolânico O termo pozolana tem sua origem associada às cinzas vulcânicas e solos calcinados que reagem com cal, à temperatura ambiente, quanto em contato com a água. O termo foi estendido a todo material silicoso ou sílico aluminoso que em si mesmo possui pouca ou nenhuma propriedade cimentante, mas numa forma finamente dividida e na presença de umidade, reage quimicamente com o hidróxido de cálcio 3919

2 [Ca(OH)2], a temperaturas ambientes, para formar compostos com propriedades cimentantes (MEHTA e MONTEIRO, 1994). A reação pozolânica pode ser representada pela expressão a seguir: Pozolana +Ca(OH) 2 + H 2 O C S H Mehta e Monteiro (1994) destacam três aspectos importantes da reação pozolânica: primeiro, a taxa da reação é lenta e, portanto, a taxa de liberação de calor e de desenvolvimento da resistência serão lentos; segundo, a reação consome hidróxido de cálcio ao invés de produzi-lo, representando uma contribuição para a durabilidade da pasta de cimento endurecida; terceiro, os produtos da reação, como exemplo, o C-S-H que tem uma área específica maior do que o Ca(OH) 2, são eficientes no preenchimento dos espaços capilares grandes, melhorando a resistência e a impermeabilidade do sistema. As adições minerais podem também ser definidas como qualquer material, que contêm elementos que não são cimentates a si próprios, mas que na presença de água irão reagir com a cal em temperatura ambiente para formar componentes estáveis com propriedades cimentantes (LEA, 1970; NBR (ABNT, 1992)). A origem das adições minerais pode ser natural ou artificial (MEHTA e MONTEIRO, 1994; NEVILLE, 1997). Segundo os autores, os materiais de origem natural possuem atividade pozolânica no estado natural ou podem facilmente ser convertidos em pozolanas por britagem, moagem, classificação por tamanho e, em alguns casos, ativação térmica. Dentro desta categoria, estão incluídas as terras diatomáceas, os vidros e tufos vulcânicos e as argilas ou folhelhos calcinados. Os materiais artificiais são subprodutos das indústrias de transformação e beneficiamento, que requerem ou não processamento (secagem e pulverização) antes do emprego como adição mineral. Os principais subprodutos utilizados são a escória de alto-forno, a cinza volante, a sílica ativa e a cinza de casca de arroz. As adições minerais podem possuir propriedades pozolânicas, cimentantes ou pozolânicas e cimentantes. De acordo com essas propriedades, a norma NBR (1992) classifica as adições conforme apresentado a seguir. - Classe N pozolanas naturais e artificiais como certos materiais vulcânicos de caráter petrográfico ácido ( 65% de SiO2), cherts silicosos, terras diatomáceas e argilas calcinadas; 3920

3 - Classe C cinza volante produzida pela queima de carvão mineral em usinas termoelétricas; - Classe E qualquer pozolana cujos requisitos diferem das classes anteriores. Alguns materiais que se enquadram nesta classe podem ter propriedades aglomerantes Pozolanicidade da Argila Argila pode ser definida como a parte finamente dividida de uma rocha, constituída essencialmente de argilominerais, quartzo e óxido de ferro, podendo conter outros minerais (calcita, dolomita, gipsita, aluminita, pirita e outros), matéria orgânica, sais solúveis e impurezas. São quimicamente melhor definidos como silicatos hidratados de alumínio e ferro, podendo conter certos teores de elementos alcalinos e alcalinos terrosos. Os argilominerais dominantes são as caulinitas e as ilitas, com pequenas quantidades de montmoriloníticas (ou esmectitas) (SOUZA SANTOS, 1975; TAYLOR, 1990). A atividade pozolânica das argilas é obtida através do tratamento térmico da sua estrutura cristalina, de forma a transformá-la em uma estrutura amorfa ou de alto grau de desordem. Segundo Lea (1970), o desenvolvimento da atividade pozolânica está associado à temperatura de queima na qual a estrutura cristalina da argila perde água, resultando em um produto de elevada área superficial e alta reatividade química. Estando em desequilíbrio físico-químico, a argila termicamente ativada em contato com o meio alcalino das pastas hidratadas do cimento Portland promove, na superfície das suas partículas, a dissolução do silício e do alumínio que posteriormente, com a disponibilidade de cálcio, irão cristalizar-se em aluminatos (CHA), silicatos (C-S-H) e aluminossilicatos de cálcio hidratado (CASH) (TAYLOR, 1990; HE et al., 1995). A pozolanicidade desses materiais pode ser avaliada por meio de procedimentos padronizados pela ABNT tais como a determinação do índice de atividade pozolânica com cal e com cimento, e a capacidade de inibição da reção álcaliagregado (ABNT, 2012; ABNT, 1992; ABNT, 2008). Por se tratarem de materiais provenientes de argilas, e por já terem sido submetidos a processos de tratamentos térmicos prévios, os blocos cerâmicos comuns, blocos cerâmicos queimados e a louça sanitária podem ter sofrido alterações em sua 3921

4 microestrutura, que os tornaram materiais reativos. Assim sendo, este trabalho teve por objetivo testar a atividade pozolânica desses materiais, após finamente moídos, a fim de avaliar a possibilidade de sua utilização como materiais pozolânicos. 3. MATERIAIS E MÉTODODOLOGIA Inicialmente, os blocos cerâmicos comuns, os blocos cerâmicos queimados e a louça sanitária foram quebrados em pedaços pequenos com a utilização de marreta. Em seguida, os pedaços foram reduzidos por meio de um Britador para que depois pudesse ser pulverizado em moinho de bolas, uma vez que o grau de pozolanicidade é diretamente proporcional à área especifica do material. Finalmente cada material foi classificado por peneiramento, utilizando-se as peneiras de 200, 300, 600 milímetros. A fração de pó passante na peneira de #200 (0,75 milímetros) foi utilizada inicialmente para o ensaio de Massa Específica e para os testes de pozolanicidade. Feito o ensaio de Massa Especifica e o cálculo para a quantidade de cada material a ser misturada ao cimento e no caso da substituição do cimento pela cal, guia-se a mistura. Se junta a pozolana à quantidade de cimento juntamente com os quatro tipos de areia normalizada. Mantendo o ritmo da mistura dos ingredientes, adiciona pequenas quantidades de água para se aderir melhor aos materiais. Após a mistura, a argamassa é submetida ao teste de consistência. Este consiste em formar três camadas em uma forma, sendo que a primeira receberá quinze golpes do soquete, segunda dez e a última, cinco, todas à altura de um centímetro. Após a compactação das três camadas, a mistura precisava alcançar uma circunferência de 225 (+/-5) mm para a mistura ser considerada usável. Portanto, seguindo com o ensaio, usam-se as formas menores de corpo de prova cobertas por uma camada leve de óleo. Quatro camadas com 30 golpes do soquete cada. No caso do índice de atividade pozolânica com cal, leva-se as seis formas à câmara úmida onde permanecem por 24h antes de serem devidamente vedadas, a fim de manter a umidade, e mantidos em estufa, à 55ºC por um período de 7 dias. No caso do índice de atividade pozolânica com cimento, leva-se as seis formas à câmara úmida onde permanecem por 24h, depois são desmoldadas e devidamente vedadas, a fim de manter a umidade, e mantidos em estufa, à 38ºC por um período de 27 dias. Ao término do período de cura, são rompidas por compressão axial e a partir dos dados obtidos, realizam-se os cálculos da resistência à compressão. 3922

5 4. RESULTADOS E DISCUSSÕES Na tabela 1 são apresentados os resultados dos ensaios de massa específica dos materiais utilizados, necessários ao cálculo da quantidade de material pozolânico a ser usado nos traços de argamassa com cal e com cimento. TABELA 1 Massa Específica dos Materiais Material Massa Específica (g/cm³) Bloco Cerâmico Normal 2,70 Bloco Cerâmico Queimado 2,65 Louça Sanitária 2,65 Cimento CP II F 32 2,99 Cal 2, Índice de atividade pozolânica com cimento Nas tabelas 3, 4, 5 e 6 estão apresentados, respectivamente, os resultados da resistência à compressão das argamassas de referência, argamassa contendo pó de bloco cerâmico normal, argamassa com pó de bloco cerâmico queimado e argamassa com pó de louça sanitária. O índice de atividade pozolânica com cimento é dado pelo quociente entre a resistência média da argamassa com material pozolânico e a resistência média da argamassa de referência. TABELA 2 Quantidade de materiais utilizados (Conforme NBR 5752) Material Referência Bloco Cerâmico Normal Bloco Cerâmico Queimado Louça Sanitária Cimento 312 g 202,8g 202,8g 202,8g Material Pozolânico ,28g 96,46g 96,46g Areia Normal 936,0g 936,0g 936,0g 936,0g Água 200ml 200ml 200ml 200ml TABELA 3 compressão da argamassa de Referência Corpo de Diâmetro Altura Carga de Prova (mm) (mm) Ruptura (KN) compressão (MPa) 1 49,06 mm 99,04 mm 43,14KN 22,45Mpa 2 47,95 mm 98,60 mm 43,41KN 22,63Mpa 3 48,71 mm 98,49 mm 43,27KN 22,57Mpa Média 22,6 3923

6 TABELA 4 Resistência de compressão da argamassa com pó de Bloco Cerâmico normal Corpo de Diâmetro Altura(mm) Carga de Ruptura Prova (mm) (KN) compressão(mpa) 1 49,58 mm 96,74 mm 28,02 KN 14,5 2 49,89 mm 97,14 mm 27,08 KN 13,8 3 50,05 mm 97,42 mm 28,47 KN 14,5 Média 14,3 Índice de atividade pozolânica com cimento 63,3% TABELA 5 Resistência de compressão da argamassa com pó de Bloco Cerâmico Queimado Corpo de Diâmetro Altura Carga de Ruptura Prova (mm) (mm) (KN) compressão (MPa) 1 49,72 mm 98,18 mm 18,23 KN 9,4 2 49,58 mm 98,23 mm 21,88 KN 11,3 3 49,55 mm 100,12 mm 19,49 KN 10,1 Média 10,3 Índice de atividade pozolânica com cimento 45,5% TABELA 6 Resistência de compressão da argamassa com pó de Louça Sanitária Corpo de Prova Diâmetro (mm) Altura (mm) Carga de Ruptura (KN) compressão (MPa) 1 50,26 mm 98,54 mm 34,67 KN 17,4 2 48,75 mm 98,20 mm 34,13 KN 18,2 3 49,81 mm 98,16 mm 33,20 KN 17,0 Média 17,5 Índice de atividade pozolânica com cimento 77,4% 4.2. ÍNDICE DE ATIVIDADE POZOLÂNICA COM CAL Nas tabelas 8, 9 e 10 estão apresentados os resultados da resistência à compressão das argamassas com cal contendo, respectivamente, pó de bloco cerâmico normal, pó de bloco cerâmico queimado e pó de louça sanitária. O índice de atividade pozolânica com cal é dado pela resistência média de cada tipo de argamassa. 3924

7 TABELA 7 Quantidade de materiais utilizados no ensaio (Conforme NBR 5751) Material Bloco Cerâmico Bloco Cerâmico Louça Sanitária Normal Queimado Cal 104g 104g 104g Material Pozolânico Areia Normal 936,0g 936,0g 936,0g Água 200ml 200ml 200ml TABELA 8 Compressão da argamassa com cal e pó do Bloco Cerâmico Normal Corpo de Diâmetro Altura Carga de Prova (mm) (mm) Ruptura (KN) compressão (MPa) 1 49,79 mm 97,80 mm 5,81 KN 2,9 2 49,84 mm 97,28 mm 6,35 KN 3,2 3 50,01 mm 98,16 mm 5,83 KN 2,9 Média 3,0 TABELA 9 Compressão da argamassa com cal e pó do Bloco Cerâmico Queimado Corpo de Diâmetro Altura Carga de Prova (mm) (mm) Ruptura (KN) compressão (MPa) 1 49,93 mm 97,98 mm 3,64 KN 1,8 2 49,37 mm 98,63 mm 2,35 KN 1,2 3 49,68 mm 99,12 mm 2,27 KN 1,2 Média 1,4 TABELA 10 Compressão da argamassa com cal e pó da Louça Sanitária Corpo de Diâmetro Altura Carga de Prova (mm) (mm) Ruptura (KN) compressão (MPa) 1 49,06 mm 99,04 mm 0,61 KN 0,3 2 47,95 mm 98,60 mm 0,63KN 0,3 3 48,71 mm 98,49 mm 0,53KN 0,3 Média 0,3 3925

8 5. Conclusões Segundo a NBR 12653, para ser considerado um material pozolânico, os materiais devem apresentar os seguintes parâmetros mínimos: - índice de atividade pozolânica com cimento, maior ou igual a 75% da amostra de referência (sem pozolana); - índice de atividade pozolânica com cal maior ou igual a 6,0 Mpa. Dentre os materiais analisados, o pó de louça sanitária resultou índice de atividade pozolânica com cimento superior ao limite mínimo especificado pela norma, e o pó de bloco cerâmico normal apresentou resultado próximo ao esperado. O pó de bloco queimado, entretanto resultou em baixo índice de atividade pozolânica. Quanto ao índice de atividade pozolânica com cal, nenhum dos materiais analisados apresentou resultado satisfatório. Sendo assim, nas condições realizadas neste estudo, os materiais analisados não podem ser classificados como pozolânicos. Estudos futuros, incluindo uma preparação mais aprimorada das amostras, de modo a reduzir os tamanhos das partículas e, consequentemente, aumentar sua área superficial, podem levar a resultados mais satisfatórios. 6. Referências Bibliográficas ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Nm 23: Determinação da Massa Específica.São Paulo, NBR 9202: Determinação da finura por meio da peneira 0,044mm. Rio de Janeiro, NBR 5751: Índice de atividade pozolânica com cal. Rio de Janeiro, NBR 5752: Índice de atividade pozolânica com cimento. Rio de Janeiro, NBR Materiais pozolanicos especificação. Rio de Janeiro NBR Agregados - Reatividade álcali-agregado. Parte 2: Coleta, preparação e periodicidade de ensaios de amostras de agregados para concreto. Rio de Janeiro,

9 EVALUATION OF ACTIVITY POZZOLANIC OF WASTE RED POTTERY AND OF SANITARY WARES ABSTRACT Some studies reveal that there is a significant rate of rejection of non-conforming products in the ceramic industries as well as in the Construction industry. In all cases, it is about residues noble without contamination and easy collection. The objective of this study was to evaluate the feasibility of reusing these products, as pozzolan in partial cement replacement. Samples of ceramic bricks and sanitary ware were crushed, ground and sieved through 75μm mesh. Then were performed tests to check the pozzolanic activity index with lime and cement, and the capability of inhibiting alkali-aggregate reaction (AAR). Partial results showed that the samples possess pozzolanic activity. The efficiency of these materials in inhibiting AAR finds themselves in analysis. Key-words: Pozzolan, Waste, Red Ceramics, Sanitary Ware, Sustainability. 3927