USO DE RESÍDUO DE ROCHAS ORNAMENTAIS EM PASTILHAS HIDRÁULICAS PARA REVESTIMENTO THE USE OF ORNAMENTAL ROCKS RESIDUES IN HYDRAULIC TILE INSERTS

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1 USO DE RESÍDUO DE ROCHAS ORNAMENTAIS EM PASTILHAS HIDRÁULICAS PARA REVESTIMENTO THE USE OF ORNAMENTAL ROCKS RESIDUES IN HYDRAULIC TILE INSERTS Maria Antonina Magalhães Coelho 1, Joyce Araújo Máximo da Silva 2, Nuria Fernandez Castro 3 Abstract The state of Espírito Santo is a leading producer of ornamental stones of Brazil. In the milling process are generated large amounts of residue, which is sent to environmental landfills. The construction may use such waste adding them in precast concrete artifacts. Seeking a sustainable solution, hydraulic tile inserts were made using ornamental Stone residues replacing the fine aggregate. The hydraulic tile inserts samples were made with dimensions of (10x10) cm and a thickness of 6 ± 0.5 mm to be used as decorative accessories coating floors and walls. The objective of this study is to analyze the properties of hydraulic tile inserts comparing them to ceramic flooring tiles. The analyzed properties were water absorption, tensile strength and flexural strength and moisture expansion noting that they meet the criteria of Brazilian standards. Index Terms residues, ornamental stones, hydraulic tile inserts, cement. INTRODUÇÃO As rochas ornamentais são largamente utilizadas na Construção Civil como material nobre em bancadas de cozinhas e banheiros, em revestimento de pisos e paredes ou como móveis finos. No entanto, para que possam ser utilizadas, é necessário que a rocha original passe por diferentes processos, gerando grandes quantidades de resíduos. Um dos grandes desafios da sociedade é o aproveitamento dos resíduos devido ao impacto ambiental causado por descartes inapropriados. A construção civil é um dos setores industriais que possui capacidade de aproveitamento de grandes quantidades de resíduos e buscam soluções que visem à sustentabilidade de suas atividades. No processo do beneficiamento das rochas ornamentais são gerados dois tipos principais de resíduos: resíduo muito fino misturado com os insumos da serragem e resíduo grosso, na forma de casqueiro e aparas (restos do aparelhamento dos blocos e do corte das chapas). Em média, 14% do volume do bloco é transformado em resíduo grosso e 26% em resíduo fino [5]. O objetivo deste estudo é verificar se pastilhas hidráulicas, feitas com resíduos do beneficiamento de rochas ornamentais, atendem aos requisitos das normas brasileiras de placas cerâmicas, e se podem ser usadas como complementos decorativos em pisos e paredes. METODOLOGIA Os materiais necessários para a fabricação das pastilhas hidráulicas são cimento Portland CPV ARI ou cimento branco estrutural, resíduo de rocha ornamental granulado, aditivo, desmoldante e água. Foram realizados ensaios de caracterização para cada material. Para que o resíduo pudesse ser utilizado, houve um processo de britagem de pedaços de placas de granito, para se obter a granulometria com DMC igual a 4,8mm. Nesse processo, primeiro as placas de granito foram separadas por cor, depois a britagem foi realizada em duas etapas, utilizando dois equipamentos: um triturador de mandíbula, para reduzir o tamanho das placas de granito para ficar com dimensões de aproximadamente 30 mm, e um segundo triturador para diminuir a dimensão das pedras (para atingir a granulometria desejada), obtidas pelo processo anterior. Essa granulometria foi adotada devido à espessura da pastilha hidráulica de 6 mm. O aditivo utilizado na confecção das pastilhas hidráulicas foi o superplastificante à base de carboxylic ether polymer. O desmoldante usado na forma como molde das pastilhas hidráulicas foi o Separol BIO. Esse desmoldante é uma composição oleosa que facilita a desmoldagem e a obtenção de superfícies de concreto aparente com melhor aspecto. Uma de suas características é de não manchar o concreto. O traço usado neste estudo para a produção das pastilhas hidráulicas em laboratório foi 1 : 2 : 0,5 em massa (cimento: resíduo de rocha britado: água) com 0,2% de aditivo, conforme estudos já realizados [4]. A Figura 1 mostra a moldagem das pastilhas hidráulicas, que utilizou forma de madeira. FIGURA 1 MOLDAGEM DAS PASTILHAS HIDRÁULICAS 1 Maria Antonina Magalhães Coelho, Profa. MSc. Departamento de Engenharia Civil, UCL _ Faculdade do Centro Leste, antonina@ucl.br 2 Joyce Araújo Máximo da Silva, Aluna de Graduação da Faculdade do Centro Leste, jsilva@cetem.gov.br 3 Nuria Fernandez Castro, Enga. de Minas, M.Sc., Coordenadora do CETEM, ncastro@cetem.gov.br DOI /SHEWC

2 As pastilhas foram moldadas com dimensões de aproximadamente (10 x 10) cm e espessura de 6 ± 0,5 mm, para serem utilizadas junto com placas cerâmicas. Algumas amostras foram polidas para que se pudesse avaliar a estética proporcionada pelos grãos dos resíduos de rochas ornamentais. A Figura 2 mostra duas amostras polidas feitas com resíduos provenientes de diferentes rochas. FIGURA 3 AMOSTRAS DAS PASTILHAS HIDRÁULICAS IMERSAS EM ÁGUA DEIONIZADA DURANTE A EBULIÇÃO Após esse período, as pastilhas foram colocadas sob circulação de água, na temperatura ambiente, até entrar em equilíbrio. As pastilhas foram enxutas suavemente com camurça em suas superfícies e depois desse processo, pesadas cada uma imediatamente, obtendo assim a massa saturada. O percentual de absorção de água foi calculado por (1). Abs = ((Msat Mseca)/Mseca)) x 100 (1) FIGURA 2 AMOSTRAS POLIDAS CONFECCIONADAS COM RESÍDUOS PROVENIENTES DE DIFERENTES ROCHAS Foram realizados os seguintes ensaios nas pastilhas hidráulicas: determinação da absorção de água, determinação da carga de ruptura e módulo de resistência à flexão e determinação da expansão por umidade, de acordo com especificações da NBR [3] que, embora seja uma norma para placas cearâmicas, foi adotada como referência para este estudo, devido ao fato de não haver normas para pastilhas hidráulicas. O ensaio de determinação da absorção de água foi realizado de acordo com a norma NBR [3] e as amostras de pastilhas hidráulicas utilizadas foram em número de 10 (dez). Inicialmente, as pastilhas foram colocadas na estufa, a uma temperatura de 110 ± 5 C, até que apresentassem massa constante. Depois, foram colocadas no dessecador para esfriar. Ao atingir a temperatura ambiente as pastilhas foram pesadas e anotadas as medidas de massa seca de cada amostra. As pastilhas foram, então, imersas verticalmente em um recipiente com água deionizada, sem que elas entrassem em contato entre si, como mostrada na Figura 3. A água foi aquecida até a fervura e mantida em ebulição por um período de 2 horas. Abs: absorção de água, expressa percentualmente; Msat: é a massa saturada em gramas; Mseca: é a massa seca em gramas. O ensaio de determinação da expansão por umidade foi realizado com 5 (cinco) pastilhas hidráulicas, com tratamento em água fervente, de acordo com a norma NBR [3]. As amostras das pastilhas hidràulicas foram colocadas na estufa a uma temperatura de (110 ± 5) C, até que secassem completamente, depois foram colocadas no dessecador até atingirem a temperatura ambiente. As medidas iniciais (l 0) foram feitas com paquímetro, com exatidão de 0,01 mm. Foi feita uma média de duas medições. A seguir, foi feito um tratamento com água fervente, com as amostras sendo submergidas em água fervente durante 24 horas consecutivas, mantendo uma coluna de água de no mínimo 5 cm acima dos corpos de prova e evitando que estes entrassem em contato entre si ou com as paredes do recipiente. Após as 24 h de fervura, foram retiradas e deixadas em descanso até atingir o equilíbrio térmico. Quando atingido o equilíbrio térmico, foram feitas e registradas novas medidas (l 1). A Figura 4 mostra as pastilhas hidráulicas sendo medidas. 116

3 FIGURA 4 MEDIDAS DASAMOSTRAS DE PASTILHAS HIDRÁULICAS Foi calculado o valor da expansão, em relação ao comprimento inicial, através de (2). EU = ((l 1 l 0 )/l 0 ) x 100 (2) EU: é a expansão por umidade, em milímetros por metro; lo: é a medida da dimensão inicial, antes do ensaio em milímetros; l 1: é a medida da dimensão após o ensaio em milímetros. Para os ensaios de determinação da carga de ruptura e do módulo de resistência à flexão, foram utilizadas 7 (sete) pastilhas hidráulicas. Este número de amostras e o método de ensaio utilizado estão de acordo com a especificação da NBR [3]. Primeiramente, com uma escova dura, foram removidas quaisquer partículas soltas que estivessem aderidas no verso das pastilhas. Esta, foram colocadas na estufa a uma temperatura de 110 ± 5 C, até atingir massa constant. Depois, foram colocadas no dessecador até atingir a temperatura ambiente. Cada amostra foi, então, colocada sobre os apoios, com a superfície de uso para cima e com a largura paralela aos apoios. Com a barra central colocada no meio da placa, foi sendo aplicada uma força, com aumento gradativo, até a sua ruptura. A Figura 5 mostra uma pastilha hidráulica sendo submetida ao ensaio de determinação da carga de ruptura e módulo de resistência a flexão. FIGURA 5 PASTILHAS HIDRÁULICAS SUBMETIDAS AO ENSAIO DE DETERMINAÇÃO DA CARGA DE RUPTURA E MÓDULO DE RESISTÊNCIA A FLEXÃO As amostras foram posicionadas no dispositivo de ensaio, de modo a manter uma distância de 80 mm entre os apoios, ficando o eixo de aplicação da carga posicionado no centro das pastilhas hidráulicas. Para determinar a carga de ruptura da pastilha hidráulica, foi utilizado (3). CR = (F x L)/b (3) CR: é a carga de ruptura, em Newtons; F: é a força de ruptura, em Newtons; L: é a distância entre as barras de apoio, em milímetros; b: é a largura da pastilha hidráulica ao longo da ruptura, após o ensaio, em milímetros. Para a determinação do módulo de resistência à flexão das pastilhas, foi utilizado (4). MRF = (3F x L)/2b x e 2 (4) MRF: é o módulo de resistência à flexão, em MPa; e: é a espessura mínima da pastilha hidráulica, em milímetros. RESULTADOS E DISCUSSÃO Na Tabela 1 são mostrados os resultados obtidos no ensaio de determinação da absorção de água das pastilhas hidráulicas. TABELA 1 RESULTADO DO ENSAIO PARA DETERMINAÇÃO DA ABSORÇÃO DE ÁGUA DAS PASTILHAS HIDRÁULICAS Pastilha hidráulica Massa seca (g) Massa saturada (g) Absorção (%) PH 1 PH6 PH7 PH8 PH9 PH10 Absorção Média Desvio padrão 131,84 131,24 195,44 180,39 203,59 141,92 150,56 134,53 152,26 143,17 145,37 145,28 214,74 199,39 224,63 156,81 166,67 148,75 167,31 157,97 10,7 9,9 10,5 10,5 10,7 10,6 9,9 10,4 % 0,29 117

4 A NBR [2] classifica as placas cerâmicas em grupos de absorção de água e as codifica em função dos métodos de fabricação que, neste caso, foi classificada como outros, por não se enquadrar nos tipos de produção especificados pela referida norma. O resultado para o ensaio de absorção de água classifica a pastilha no grupo IIIC. Grupo III devido ao percentual de absorção maior do que 10%, com a recomendação que seu uso seja feito somente em paredes. O código C indica que foi feita de forma artesanal. Os valores obtidos para expansão por umidade, juntamente com os valores dos comprimentos iniciais e finais são mostrados na Tabela 2. TABELA 2 RESULTADO DA DETERMINAÇÃO DA EXPANSÃO POR UMIDADE DAS PASTILHAS HIDRÁULICAS Pastilha hidráulica l 0 (mm) l 1 (mm) EU (mm/m) PH1 98,81 98,80 98,68 98,46 99,18 98,98 98,86 98,92 98,50 99,26 1,72 0,61 2,43 0,41 0,80 Média 1,07 Desvio Padrão 0,85 O valor médio da expansão por umidade foi de 1,07 mm/m, com desvio padrão de 0,85. A norma estipula como requisito que produtos com valores de expansão por umidade acima de 0,60 mm/m não podem ser usados em fachadas e em ambientes úmidos como piscina e saunas. A Tabela 3 mostra os resultados da carga de ruptura e do módulo de resistência à flexão das pastilhas. TABELA 3 RESULTADO DA DETERMINAÇÃO DA CARGA DE RUPTURA E O MÓDULO DE FLEXÃO DAS PASTILHAS Pastilhas hidráulica b (mm) P (kg) F (N) CR (N) MRF (MPa) PH1 PH6 PH7 98,5 97,4 99,4 100,7 99,8 101,0 99,8 13,16 9,90 12,62 14,78 10,06 16,07 10,14 258,25 194,29 247,56 290,04 197,42 315,25 198,86 209,75 159,58 199,24 230,42 158,25 249,70 159,41 8,74 6,65 8,30 9,60 6,59 10,40 6,64 Média 195,19 8,13 Individual (mínimo) 158,25 6,59 Desvio Padrão 37,31 1,55 O valor médio da carga de ruptura é 195,19 N e o módulo de resistência à flexão, é igual a 8,13 MPa. Segundo a norma NBR [3], estas características são exigíveis, em função dos usos específicos do produto, devendo ser declaradas nos catálogos, folhetos técnicos e informativos das empresas fabricantes ou nas embalagens. No entanto, por se tratar de um produto fabricado artesanalmente, os valores de resistência mecânica apresentados são baixos, mas suficientes para seu uso como revestimento decorativo em locais que não requisitam grandes valores. CONCLUSÃO A busca por soluções sustentáveis para a utilização do resíduo gerado pelo beneficiamento de rochas ornamentais é importante e a construção civil tem grande potencial para utilizar esses resíduos. Contribui, assim, para a diminuição do impacto ambiental e diminui, também, a utilização de matéria prima na fabricação de artefatos pré-fabricados de concreto, como pastilhas hidráulicas. Neste trabalho, foram feitas avaliações da pastilha hidráulica através de algumas propriedades, regulamentadas pela NBR [2]. O resultado para o ensaio de absorção de água foi grupo III, código C, o que corresponde ao grupo de absorção de água e código em função dos métodos de fabricação que, neste estudo, foi classificada como outros, isto é, a placa é feita artesanalmente. Para a classificação C, em relação ao método de fabricação, a norma Brasileira NBR [3] não especifica características visuais, físicas ou químicas. O resultado para o ensaio de expansão por umidade foi 1,07 mm/m, o resultado para o ensaio de módulo de resistência a flexão foi 8,13 MPa e a carga de ruptura foi 195,19 N. Como a norma não apresenta requisitos de características para o tipo de fabricação usado nas pastilhas hidráulicas, foram feitas comparações com produtos cerâmicos com outros tipos de fabricação e classificação. O resultado para o ensaio de absorção de água igual a 10,4% corresponde à classificação III dos tipos A ou B (cerâmicas convencionais, fabricadas prensadas tipo A, ou extrudadas tipo B), sendo em ambos os casos o de maior porosidade, podendo ser usadas em ambientes internos, secos. A Figura 6 mostra a utilização das pastilhas hidráulicas como elementos decorativos, junto a placas cerâmicas, assentadas em piso. FIGURA 6 PASTILHAS HIDRÁULICAS USADAS COMO ELEMENTOS DECORATIVOS, JUNTO A PLACAS CERÂMICAS De acordo com os resultados apresentados, a pastilha hidráulica desenvolvida pode atender a diferentes aplicações, como complementos decorativos em revestimento de pisos e paredes. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq, pela bolsa de estudos concedida à aluna; à AAMOL, à Faculdade UCL, à Holcim e ao Cetem pelo apoio concedido. 118

5 REFERÊNCIAS [1] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Ladrilhos hidráulicos - Especificação. Rio de Janeiro [2] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Placas cerâmicas para revestimento Classificação. Rio de Janeiro [3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR Placas cerâmicas para revestimento Especificação e métodos para ensaio. Rio de Janeiro [4] COELHO, M, A, M, et al. Utilização de resíduos do beneficiamento de rochas ornamentais em artefatos pré-fabricados de concreto. Relatório do Projeto Concretar. SEBRAE/MCT. Serra [5] SOUZA, D.; VIDAL, F.W.H.; CASTRO, N.F. Estudo comparativo da utilização de teares multilâmina e multifio no beneficiamento de rochas ornamentais. In: XX Jornada de Iniciação Científica. CETEMMCTI: Rio de Janeiro, p. 119