ANÁLISE DO EFEITO DO PROCESSO DE RECICLAGEM NAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE RESÍDUOS DE GESSO DE CONSTRUÇÃO. A. E. P. Silva; H. C. F.

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1 ANÁLISE DO EFEITO DO PROCESSO DE RECICLAGEM NAS PROPRIEDADES FÍSICO-MECÂNICAS DE RESÍDUOS DE GESSO DE CONSTRUÇÃO A. E. P. Silva; H. C. F. Cordon Instituto Mauá de Tecnologia Praça Mauá, 01, São Caetano do Sul, SP CEP RESUMO O gesso é um dos mais antigos materiais de construção civil. Por ser amplamente utilizado, gera grande quantidade de resíduos devido ao curto tempo de pega. Ao ser publicada a Resolução 431/2011 do CONAMA, o gesso tornou-se reciclável. O objetivo deste trabalho é analisar as propriedades físico-mecânicas de amostras de resíduos de gesso em placas coletadas em obra e submetidas a dois ciclos de reciclagem. As amostras foram moídas para obtenção do resíduo em pó e, em seguida, calcinadas em estufa a 160 C, com perdas de massa de 15%. Como principais resultados, verificou-se que a massa unitária do gesso dobrou entre ciclos. Houve diminuição de massa específica e o calor de hidratação de 3% e 26%, respectivamente, do primeiro ciclo para o segundo. Os tempos de início e fim de pega aumentaram, enquanto o fator água/gesso permaneceu constante. A resistência à compressão diminuiu aproximadamente 25% entre ciclos. Palavras-chave: gesso, construção civil, reciclagem, sustentabilidade. 902

2 INTRODUÇÃO Atualmente, o desenvolvimento mundial é fundamentado na exploração dos recursos naturais para produzir grande parcela dos produtos consumidos pela população ao redor do mundo. Esse fato colabora para a escassez de matérias primas disponíveis. Assim, um assunto importante a ser abordado é o desenvolvimento sustentável, definido pela Comissão Mundial sobre o Meio Ambiente, criada pela ONU em 1983, como o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades atuais da população sem comprometer, ou comprometer o mínimo possível, o futuro das próximas gerações. Por isso, deve-se elaborar para as atividades produtivas existentes técnicas e práticas novas com foco no conceito de sustentabilidade. O gesso é um dos materiais mais utilizados na construção civil brasileira e mundial. Derivado da calcinação da gipsita, o material é uma alternativa econômica para revestimentos internos. Entretanto, conforme se amplia o uso de gesso, cresce a quantidade de material consumido, são comprometidas as reservas de gipsita disponíveis e é gerado uma expressiva quantidade de resíduos. Devido às propriedades físicas do gesso, há um curto tempo para se trabalhar e se aplicar sua pasta (rápido tempo de pega). Dessa maneira, uma vez que a pasta de gesso endurece, ela deixa de ser trabalhável. Assim, é necessária que a indústria da construção se readeque a modelos baseados no desenvolvimento sustentável (1). É possível minimizar impactos ao meio ambiente com a reciclagem dos resíduos, uma vez que tal prática reduz tanto o desperdício e a demanda das matérias primas para a fabricação de produtos novos. A indústria de gesso possui uma cadeia produtiva própria composta pelas seguintes etapas: (i) extração e preparação da matéria prima; (ii) calcinação; (iii) pulverização; (iv) armazenamento e acondicionamento (2). Sua cadeia produtiva oferece uma grande viabilidade para se começar a trabalhar sobre os moldes da sustentabilidade devido à baixa complexidade e ao baixo consumo energético para sua fabricação. Em meio à discussão sobre geração de resíduos e sustentabilidade na construção civil, o CONAMA, por meio da resolução 431/2011, alterou a classe dos resíduos provenientes do gesso da classe C para a classe B. Com isso, esse 903

3 material passou a ser considerado reciclável para outras destinações, abrindo caminhos para estudos mais profundos na área. De acordo com a norma NBR13207 (3), ficam padronizadas as seguintes características físicas e mecânicas do gesso para construção civil (Tabela 1 a Tabela 3): Tabela 1 Requisitos físicos e mecânicos do gesso para construção civil. Propriedade Unidade Limite Massa unitária kg/cm 3 600,0 Dureza N/mm 2 20,0 Aderência MPa 0,2 Tabela 2 Requisitos físicos do gesso para construção civil (tempo de pega). Ensaios Tempo de pega (min) Início Fim Gesso para fundição Gesso para revestimento (sem aditivos) Gesso para revestimento (com aditivo) 4 50 Tabela 3 Requisitos físicos do gesso para construção civil (granulometria via seca). Classificação do gesso Gesso para fundição Gesso para revestimento Granulometria mínima (peneira abertura 0,29mm) 90% passante (peneira abertura 0,21mm) 90% passante Adicionalmente, de acordo com a norma NBR13207 (3), a resistência à compressão deve ser maior que 8,4 MPa. A partir dos parâmetros acima mencionados, serão julgados os valores obtidos para conclusão da pesquisa. OBJETIVOS O trabalho tem como objetivo analisar os efeitos de dois ciclos consecutivos de reciclagem nas propriedades físico-mecânicas de um resíduo de gesso coletado em obra. 904

4 MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho em questão se baseou na retirada de amostras de gesso obtidas em forma de placas em obra de reforma em Santos, na Baixada Santista. Os ensaios e testes foram realizados em quatro etapas, seguindo as normas NBR12127 (4), NBR12128 (5) e NBR12129 (6). 1. Etapa 1: Na etapa 1, moeu-se o gesso em placa em moinho de martelos elétrico a fim de se obter um pó. Para simplificação, tal gesso foi denominado gesso hidratado 1 GH1. 2. Etapa 2: Na etapa 2, o GH1 foi calcinado em estufa a 160 graus Celsius por 2,5 horas até constância de massa (Figura 1). Assim, obteve-se o gesso calcinado 1 GC1. Nessa etapa, houve uma perda de água equivalente a cerca de 17% da massa. Figura 1 Estufa utilizada para se obter os gessos GC1 e GC2. 3. Etapa 3: Já na etapa 3, fez-se a hidratação do GC1. A água empregada para a produção das pastas de gesso usadas nos ensaios foi fornecida pelo abastecimento público de São Caetano do Sul - SP, e é considerada própria para consumo na construção civil. Polvilhou-se o gesso sobre a água durante 1 minuto. Após 2 minutos em repouso, misturou-se manualmente o material por 1 minuto, até se obter 905

5 uma pasta uniforme. Distribuiu-se a pasta em uma bandeja, numa espessura de cerca de 1,0 cm. O gesso endureceu ao ar livre durante três dias. Triturou-se, então, o gesso hidratado da mesma maneira que se obteve o GH1 em pó. Dessa maneira, obteve-se o gesso hidratado 2 GH2. 4. Etapa 4: Por último, na etapa 4, o GH2 foi calcinado em estufa a 160 graus Celsius por 1,5 horas, se obtendo, assim, o gesso calcinado 2 GC2. Nessa última etapa, houve uma perda de água equivalente a cerca de 22% da massa. Assim, realizaram-se dois ciclos de reciclagem. Após finalizados os ciclos, iniciaram-se os ensaios. Primeiramente, analisaram-se as propriedades físicas do pó de todas as amostras de gesso GH1, GC1, GH2 e GC2 que incluem granulometria, massa específica, massa unitária e módulo de finura. Para tais ensaios, passaram-se as amostras de gesso na peneira de malha 2,0 mm, de acordo com a norma NBR (4). No ensaio de granulometria, separou-se 100 gramas de pó de gesso, que foram colocados sobre as peneiras indicadas por norma 0,840 mm; 0,420 mm; 0,210 mm e 0,105 mm. Utilizou-se um agitador de peneiras, que as vibrou por 15 minutos (Figura 2). Para cada amostra de gesso, realizaram-se as análises duas vezes. Figura 2 Peneiras e agitador empregados nos ensaios de granulometria. Na análise da massa unitária, empregou-se o aparelho para determinação de massa unitária de gesso (Figura 3), de acordo com a norma NBR (4). Mediram- 906

6 se o volume do recipiente e a massa de gesso que o ocupou ao ser despejada pelo funil do aparelho. A massa unitária se caracteriza pela razão entre a massa de gesso em pó e o volume do recipiente. Para cada amostra, o ensaio foi realizado três vezes. Figura 3 Aparelho para determinação de massa unitária de gesso. Para os ensaios de massa específica, usou-se o frasco de Le Chatelier, de acordo com a norma NBR NM23 (7). Como líquido, optou-se pelo querosone, pois não reage com o gesso calcinado. Para cada amostra, o ensaio foi realizado três vezes. Analisou-se, também, a compacidade das amostras de pó de gesso. A compacidade é dada pela razão entre as massas unitária e específica. Posteriormente, fez-se a análise das propriedades físicas da pasta de gesso, que incluem determinação da consistência normal e tempos de início e fim de pega, de acordo com a NBR (5). Tais análises foram realizadas apenas para as amostras GC1 e GC2. Para a determinação da consistência normal, empregou-se o Aparelho de Vicat modificado e água destilada. Utilizou-se o fator água/gesso igual a 0,7. Na medição dos tempos de início e fim de pega, utilizou-se o Aparelho de Vicat tradicional e fator água/gesso igual a 0,7. Em seguida, analisou-se o calor de hidratação das amostras GC1 e GC2. Utilizou-se uma caixa de isopor, com pérolas de isopor dentro. Criou-se, assim, um ambiente isolado termicamente. Com um datalogger de temperatura MadgeTech HiTemp140 (Figura 4), que automatizou o registro das temperaturas, mediu-se a temperatura da pasta de gesso de 5 em 5 segundos. O processo levou cerca de 1 hora, suficiente para a pasta atingir a máxima temperatura de hidratação. 907

7 Figura 4 Datalogger MadgeTech HiTemp140, que otimizou os processos de pesquisa. Por último, realizaram-se ensaios de compressão com as amostras GC1 e GC2. Elaboraram-se pastas de gesso de cada amostra e, com elas, preencheram-se moldes cúbicos de 5 cm (Figura 5). Obteve-se, assim, três corpos de prova de cada amostra (Figura 6). Após 7 dias, procedeu-se com os ensaios de compressão, realizados no laboratório de Engenharia Mecânica do Instituto Mauá de Tecnologia. Figura 5 Moldes cúbicos de 5 cm para os ensaios de compressão. Figura 6 Corpos de prova empregados para os ensaios de compressão. RESULTADOS E DISCUSSÃO Deve-se analisar as amostras de gesso hidratados e calcinados separadamente, por serem quimicamente diferentes. 908

8 Granulometria As curvas obtidas nos ensaios de granulometria são apresentadas na Figura 7. Figura 7 Curva granulométrica das amostras de gesso. A partir das porcentagens de massa retidas, conclui-se que as partículas do pó de gesso afinaram. Em uma análise tátil, masuseando os pós de gesso, facilmente já se notava o aumento da finura. Massas unitária e específica e compacidade Os valores obtidos de massa unitária, massa específica e compacidade são indicados na Tabela 4. Tabela 4 Resultados das medições de massas unitária e específica. Massa unitária Massa específica (gg/cccc 33 ) (gg/cccc 33 ) Compacidade GH1 0,3468 2,25 0,15 GH2 0,5654 2,02 0,28 GC1 0,2825 2,46 0,11 GC2 0,5754 2,41 0,24 Ao analisar os resultados, nota-se que houve aumento na massa unitária tanto entre os gessos hidratados GHs como entre os gessos calcinados GC. Mais 909

9 precisamente, a massa unitária dos GHs acresceu em 63%, enquanto a massa unitária dos GCs acresceu em 103%. Observa-se, entretanto, uma diminuição nas massas específicas entre GHs e entre GCs. Enquanto a massa específica dos gessos hidratados decresceu em 10%, a massa específica dos gessos calcinados decresceu em 2%. Enquanto isso, houve aumento dos valores de compacidade de 87% entre GHs e de 118% entre GCs. Consistência normal Ao realizar o ensaio de consistência normal para o GC1, obtiveram-se penetrações de 31 e 28 mm. Enquanto isso, para o GC2, as penetrações foram de 28 e 29 mm. Carateriza-se, assim, as pastas de ambas as amostras como de consistência normal. Tempos de início e fim de pega São apresentados na Tabela 5 os tempos de início e fim de pega obtidos e nota-se que o tempo de útil de pega aumentou. Tabela 5 Resultados das medições dos tempos de pega. Tempo de início de pega Tempo de fim de pega Tempo de útil de pega GC1 17' 50'' 25' 05'' 7' 15'' GC2 21' 30'' 32' 50'' 11' 20'' Calor de hidratação As curvas de calor de hidratação são exibidas na Figura

10 Figura 8 Curva do calor de hidratação do GC1 e GC2. Ao analisar as curvas geradas, constata-se um pico de temperatura de hidratação de 51,8 ºC para o GC1, que é alcançado no instante Enquanto para o GC2, o pico de temperatura é de 37,9 ºC, que foi alcançado no instante Houve um decréscimo de pico de temperatura de cerca de 27%. Resistência à compressão Para os corpos de prova do GC1, obteve-se uma resistência média de compressão equivalente a 3,91 MPa. Enquanto para o GC2, o valor foi de 2,62 MPa. CONCLUSÃO Ao analisar as curvas granulométricas, constata-se que as amostras de gesso tornaram-se mais finas conforme eram aplicados os ciclos de reciclagem. Os valores de massa unitária diminuíram de um ciclo para outro, o que indica que o pó de gesso se tornou menos poroso. Contudo, as massas unitárias dos gessos obtidos não satisfazem os valores estipulados por norma. Comparando os valores de massa específica entre gessos hidratados e entre os calcinados, verificase também um decréscimo dos valores. Quanto à compacidade, nota-se que as compacidades dos gessos correspondentes ao primeiro ciclo (GH1 e GC1) são menores em relação às compacidades dos gessos do segundo ciclo (GH2 e GC2). Tal fato indica que a 911

11 amostra de gesso obtido em obra foi, provavelmente, produzida com uma quantidade de água maior que a utilizada em laboratório. Quando se analisam as curvas de calor de hidratação, verifica-se que os tempos de início e fim de pega do GC2 são maiores que os do GC1. O mesmo se conclui ao se observar os valores obtidos em ensaios de início e fim de pega. Com maiores tempos de início e fim de pega, há menores picos de temperatura. Além disso, o tempo útil de pega também aumentou, proporcionando um maior período para se trabalhar com a pasta de gesso. Por fim, as resistências à compressão diminuíram de um ciclo para outro e são inferiores às estabelecidas pela norma. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao Instituto Mauá de Tecnologia pelo apoio na realização dos ensaios e utilização de suas instalações. REFERÊNCIAS (1) JIMÉNEZ-RIVERO, A.; GARCÍA-NAVARRO, J. Indicators to measure the management performance of end-of-life gypsum: from deconstruction to production of recycled gypsum. Waste Biomass Valorization, v. 7, p , (2) PINHEIRO, S. M. M. Gesso reciclado: avaliação de propriedades para uso em componentes Tese (Doutorado) Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas. (3) ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 13207: Gesso para construção civil Requisitos. Rio de Janeiro, (4) ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12127: Gesso para construção civil determinação das propriedades físicas do pó. Rio de Janeiro, (5) ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12128: Gesso para construção civil determinação das propriedades físicas da pasta de gesso. Rio de Janeiro,

12 (6) ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 12129: Gesso para construção civil determinação das propriedades mecânicas. Rio de Janeiro, (7) ABNT- ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NM23: Cimento Portland e outros materiais em pó determinação da massa específica. Rio de Janeiro, ANALYSIS OF THE EFFECT OF THE RECYCLING PROCESS ON THE PHYSICAL-MECHANICAL PROPERTIES OF CONSTRUCTION GYPSUM PLASTER RESIDUES ABSTRACT Gypsum is one of the oldest civil construction materials. Because it is widely used in the area, gypsum plaster generates a large amount of waste due to its short working time. After CONAMA s Resolution 431/2011 was published, gypsum plaster became recyclable. This work aims to analyze the physical-mechanical properties of samples of collected gypsum board waste submitted to two recycling cycles. The samples were ground to obtain the powdered residue and then calcined in an oven at 160 C, with a mass loss of 15%. As main results, it was verified that the bulk mass doubled between cycles. The specific mass and heat of hydration decreased 3% and 26%, respectively, from the first cycle to the second. The start and end of working time increased, while the water/gypsum plaster factor remained constant. The compressive strength decreased approximately 25% between cycles. Keywords: gypsum plaster, civil construction, recycling, sustainability. 913