Avaliação do Potencial Pozolânico das Cinzas do Lodo de Esgoto Calcinado em Argamassas de Revestimento

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1 Avaliação do Potencial Pozolânico das Cinzas do Lodo de Esgoto Calcinado em Argamassas de Revestimento J. V. da Cunha Oliveira Instituto Federal da Paraíba Campus Campina Grande L. S. V. B. Chagas Universidade Federal de Pernambuco Campus Recife F. F. D. de A. Meira Instituto Federal da Paraíba Campus Campina Grande A. M. P. Carneiro Universidade Federal de Pernambuco Campus Recife A. A. de Melo Neto Universidade Federal de Pernambuco Campus Recife R. Tranqüilino Coelho Lemos, Dinamérica - Campina Grande Paraíba, Brasil. CEP: / Telefone: (83) joaovictorwo@gmail.com RESUMO Um grande desafio para construção civil é ingressar técnicas inovadoras que não apenas reduzam o custo de construção, mas que ao mesmo tempo reduzam também os impactos ambientais. Neste sentido, este trabalho objetiva analisar a viabilidade do uso das cinzas do lodo proveniente da Estação de tratamento de Esgoto (ETE) Centro, da COMPESA da cidade de Petrolina-PE. Para tanto, estudou-se o uso de cinzas de lodo de esgoto avaliando-as quanto ao índice de atividade pozolânica, por meio da NBR 5752/2015. Definiu-se os traços a serem utilizados em 1:3, 1:4,5 e 1:6, com fatores a/c de 0,60; 0,80 e 1,00 respectivamente. O lodo oriundo da ETE foi calcinado nas temperaturas 600 C, 700 C, 800 C e 900 C, com período de isoterma de três horas. Os resultados demonstraram o potencial da cinza de lodo da ETE Centro, como material pozolânico quando substituindo parcialmente o Cimento Portland na produção de argamassas. Palavras-chave: Índice de atividade pozolânica, lodo de esgoto, cinzas, resíduos sanitários. 3316

2 INTRODUÇÃO Diante dos avanços na construção civil resultantes do desenvolvimento de novas tecnologias que envolvem resíduos como materiais suplementares no melhoramento das propriedades físico-mecânicas, o lodo de esgoto emerge como uma fonte de matéria-prima com potencial inovador que promove a produção de materiais ecoeficientes que atendem aos requisitos normativos que atestam tal viabilidade de uso com qualidade superior aos materiais convencionais (1). Através do estudo da pozolanicidade, pode-se conferir a determinados resíduos, o potencial de interagir diretamente com o cimento Portland em materiais de base cimentante, como as argamassas de revestimento. Inserir resíduos em uma cadeia produtiva alavanca o pensar sustentável na redução do uso de matéria-prima não renovável, além de baratear os custos envolvidos no processo de beneficiamento do novo material, como também, representar uma opção na reciclagem de tais resíduos que prosperam ambientalmente e economicamente (2). O aumento pela demanda dos serviços quem envolvem o saneamento básico está diretamente ligado ao crescimento acelerado nos grandes centros urbanos, e o grande volume de esgoto tratado diariamente produz um subproduto denominado lodo de esgoto, que possui problemática destinação pelo teor elevado de metais pesados e agentes deletérios que dificultam o processo de destinação final do resíduo gerado nas estações de tratamento de esgoto (3). As argamassas de revestimento que são estudadas com o objetivo de possibilitar a inserção do lodo de esgoto como substituto parcial do aglomerante hidráulico atuam beneficamente no melhoramento das propriedades mecânicas no estado fresco e endurecido, com ínfimas diferenças entre os valores obtidos do traço de controle frente ao aditivado com as cinzas (4). Com amparo nas reações de hidratação do cimento, o material de potencial marcadamente pozolânico atua de forma a melhorar a durabilidade das argamassa mediante o consumo de hidróxido de cálcio (Ca(OH)2), ao qual produz C-S-H de baixa densidade e de efeitos cimentícios (5). Conforme o que foi supracitado, objetiva-se com esse estudo validar o desempenho pozolânico das cinzas do lodo de esgoto através da técnica que envolve o cimento Portland perante a norma brasileira, com foco na aplicação em argamassas de revestimento, testando o lodo in natura e o calcinado em diferentes temperaturas. 3317

3 MATERIAIS E MÉTODOS A normativa estabelece as condições físicas e químicas para um determinado material ser considerado pozolânico e o conceitua como sendo um material silicoso ou silicoaluminoso que, sozinho, possui pouca ou nenhuma propriedade ligante, mas que quando finamente dividido e na presença da água reage com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente, formando compostos com propriedades ligantes. A norma conceitua atividade pozolânica como a capacidade de determinado material de reagir com o hidróxido de cálcio em presença de água e formar compostos com propriedades cimentícias (6). O índice de atividade pozolânica do lodo de esgoto calcinado para esta pesquisa foi analisado seguindo os critérios estabelecidos na literatura utilizada como amparo na execução dos testes. Como preconiza a norma, a água utilizada deve ser suficiente para a obtenção de um abatimento de 225mm e foram produzidos corpos de prova cilíndricos (5x10cm), no traço 1:3 (cimento: areia), com dois tipos de argamassa, a tipo A contendo apenas o cimento Portland e a tipo B com substituição de 25% do volume do cimento pelo resíduo estudado, calcinado e moído. Após o processo de moagem do lodo de esgoto calcinado em um moinho de bolas, com posterior peneiramento em malha ABNT #200 (75 µm) o mesmo apresentou-se como um pó fino, bem característico à pozolana (Figura 1). Figura 1. Apresentação visual característica de um material pozolânico Escala 1/100. Foram produzidas outras argamassas, uma com o lodo in natura seco em estufa e moído em processo semelhante ao lodo calcinado, substituindo 25% pelo volume do cimento, no traço 1:3 (cimento e areia), e as demais argamassas foram produzidas utilizando-se diferentes traços, sendo eles 1:4,5 e 1:6 (cimento e areia), 3318

4 utilizando a mesma proporção de 25% do volume de substituição do cimento pelo lodo de esgoto calcinado nas temperaturas 600ºC, 700ºC, 800ºC e 900ºC, objetivando validar a pozolanicidade do resíduo em traços ao qual a norma não envolve, entretanto que são adotados na prática. Foram moldados três corpos de prova cilíndricos (50 x 100mm) para cada formulação executada. RESULTADOS E DISCUSSÃO Em consonância com a norma que rege o ensaio de índice de atividade pozolânica, a Tabela 1 apresenta os índices referente às argamassas executadas no traço 1:3, a Tabela 2 para o traço 1:4,5, e a Tabela 3 para o traço 1:6, utilizando a cinza do lodo de esgoto calcinada nas temperaturas 600 C, 700 C, 800 C e 900 C, além do lodo in natura. Tabela 1. Potencial pozolânico das argamassas com traço 1:3. Corpos de Prova Compressão Índice de Atividade (Mpa) (%) Referência 1:3 26,2 In natura 19, ,7 82, ,2 84, ,7 90, ,7 Tabela 2. Potencial pozolânico das argamassas com traço 1:4,5. Corpos de Prova Compressão Índice de Atividade (Mpa) (%) Referência 1:4,5 25,7 In natura 19, ,1 74, ,9 81, ,2 90, ,7 88,3 Tabela 3. Potencial pozolânico das argamassas com traço 1:6. Corpos de Prova Compressão Índice de Atividade (Mpa) (%) Referência 1:6 23,4 In natura 17 72, ,1 81, ,6 83, , ,

5 Pode-se compreender que, a partir da análise do percentual que ratifica o resíduo como sendo pozolânico, os valores obtidos para o lodo calcinado nas 4 temperaturas atentem ao mínimo estabelecido de 75% para o traço de 1:3 (6). Perante os valores obtidos para as formulações complementares de 1:4,5 e 1:6, observou-se um comportamento semelhante na evidenciação dos percentuais que classificam o resíduo, com apenas a temperatura de 600 C para o traço de 1:4,5 são atingindo o valor mínimo referenciado. O lodo in natura comportou-se de forma adequada apenas para o traço de 1:4,5, podendo em instâncias mais peculiares ser utilizado para aplicações especificas, em que a granulometria depois da moagem e a não ativação térmica são fatores preponderantes no desempenho mecânico das argamassas, e que necessitam ser investigados conforme cada parâmetro laboratorial averiguado. Com foco nas cinzas do lodo de esgoto, a temperatura que melhor revelou pozolanicidade a partir dos testes realizados foi a de 800 C, por superar a marca de 90% no traço padrão e em traço complementar à norma, seguido de 900 C, que também adequou-se aos parâmetros estabelecidos em norma. A temperatura de 700 C também expôs resultados satisfatórios, todavia com menor folga frente aos resultados das outras temperaturas, juntamente com a de 600 C. CONCLUSÃO Buscando contribuir com as necessidades atuais em designar uma melhor destinação quanto ao lodo de esgoto, o procedimento de calcinação é visto como uma forma eficaz para posterior inserção em materiais de construção na produção de tecnologias não convencionais que atendem aos parâmetros normativos nacionais, e visto que as temperaturas adotadas para o procedimento de ativação térmica do resíduo atuam de maneira peculiar, a temperatura de 800 C concretiza-se como a melhor por superar com maior folga o valor de 75%. AGRADECIMENTOS Ao IFPB Campus Campina Grande pelo apoio financeiro. REFERÊNCIAS (1) VOUK, D. et al. Use of sewage sludge ash in cementitious materials. In: Reviews on Advanced Materials Science. v. 49, p ,

6 (2) MENEZES, R. R.; NEVES, G. A.; SOUZA, J.; MELO, W. A.; FERREIRA, H. S.; FERREIRA, H. C. Atividade pozolânica dos resíduos do beneficiamento do caulim para uso em argamassas para alvenaria. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 13, n. 6, p , (3) BAHADORI, H.; HOSSEINI, P. Developing green cement paste using binary and ternary cementitious blends of low pozzolanic sewage sludge ash and colloidal nanosilica (short-term properties). In: Asian Journal of Civil Engineering. v. 19, p , (4) KAPPEL, A. et al. Utilization of Electrodialytically Treated Sewage Sludge Ash in Mortar. In: Waste and Biomass Valorization. p. 1-13, (5) COSTA, F. M. S. Estudo da viabilidade da utilização de cinza de lodo de esgoto como adição em argamassa de cimento Portland. 2014, 122 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal. (6) ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5752 Materiais pozolânicos Determinação do índice de desempenho com cimento Portland aos 28 dias. Rio de Janeiro, EVALUATION OF POZZOLANIC POTENTIAL OF ASH FROM CALCINED SEWAGE SLUDGE IN COATING MORTARS ABSTRACT The major challenge for civil construction is technological innovation that not only reduces the cost of construction, but also reduces the environmental impact. In this sense, this work aimed to analyze the feasibility of the use of ashes from the life cycle provoked at the Sewage Treatment Plant (ETE) Centro, in the city of Petrolina-PE. For this purpose, the use of sewage sludge ash is evaluated by evaluating the pozzolanic activity index, through NBR 5752/2015. The traits to be used in 1: 3, 1: 4.5 and 1: 6 were defined, with the factors a / c of 0.60; 0.80 and 1.00 respectively. Sludge from the ETE was calcined at temperatures of 600 C, 700 C, 800 C and 900 C, with a three hour isotherm frequency. The results demonstrated the potential of the sludge ash of the ETE Centro as pozzolanic material when partially replacing the Portland cement in the production of mortars. Keywords: Index of pozzolanic activity, sewage sludge, ash, sanitary waste. 3321