OBTENÇÃO DE POZOLANAS A PARTIR DO PÓ-DE-PEDRA

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1 OBTENÇÃO DE POZOLANAS A PARTIR DO PÓ-DE-PEDRA L. R. Z. B. Silva (1); A.C. Albuquerque (2). (1). Curso de Tecnologia em Controle de Obras IFMT Campus Cuiabá. (2). Professora, DACC IFMT Campus Cuiabá. RESUMO Os resíduos gerados em decorrência do corte de rochas ornamentais ou da britagem de rochas para uso em concreto constituem um importante passivo ambiental e uma séria dificuldade enfrentada pelas indústrias geradoras desses resíduos. Estes, entretanto, podem apresentar alguma atividade pozolânica natural ou atuar, com efeito micro-filler, ou ainda tornar-se pozolânica após tratamento térmico adequado. Tanto num caso como no outro há um acréscimo na densidade do concreto devido ao fechamento dos poros, o que leva a um acréscimo na resistência mecânica e na resistência química. Este trabalho, portanto, tem o objetivo de avaliar a pozolanicidade de resíduos de pó-de-pedra de duas diferentes procedências. Amostras de resíduos de britagem de rochas foram coletadas e peneiradas em malha de 75µm. Em seguida foram realizados testes para verificação do índice de atividade pozolânica com cal e com cimento em conformidade com a NBR Os resultados indicaram desempenho pozolânico insatisfatório das amostras analisadas. Palavras-chave: pozolanas, sustentabilidade, calcinação, reação álcali-agregado. 1. Introdução Ao longo dos anos, pode-se observar que o homem vive constantemente buscando avanços tecnológicos em diversas áreas, com o intuito de melhorar a vida em sociedade. Hoje, se pensa em crescer, expandir, se desenvolver de maneira sustentável, pois a natureza está provando a cada dia que precisamos dela, não somos auto-suficientes. A utilização de resíduos minerais na área da construção civil para o melhoramento do concreto está sendo cada vez mais freqüente, um maior número de pesquisas 3944

2 relacionadas vem sendo feitas e conquistando resultados satisfatórios, trazendo vantagens em áreas técnicas, ambientais e econômicas. Quando se substitui parte da contribuição do cimento no traço por esses resíduos, existe uma redução no consumo de energia e poluição do ar, que são gerados em sua produção, além de contribuir na busca por concretos de alto desempenho (DAL MOLIN e LEITE, 2002; RABELO e GARCIA, 2013). Os resíduos gerados em virtude do corte de rochas ornamentais ou britagem de rochas para uso em concreto são classificados como pó de pedra, ou agregados pulverizados, e fíler. Suas partículas são pequenas, geradas em grandes quantidades e na maioria das vezes, descartadas de maneira irregular no meio ambiente. Com o intuito de dar uma destinação ecologicamente correta, visando à diminuição do aumento de lixos gerados pela construção civil, esse material considerado lixo, pode ter um destino nobre se for reaproveitado, neste caso para uso no próprio concreto, mas como pozolana, não como agregado. A principal dúvida é saber se o pó de pedra pode ser utilizado como pozolana em sua forma natural, ou somente após calcinação. A palavra pozolana se deriva de Pozzuoli, cidade portuária italiana. As pozolanas são por definição, materiais inertes, silicosos ou sílico-aluminosos que se solubilizam com os alcalinos e reagem em presença de água com o hidróxido de cálcio. O resultado dessa reação é o silicato de cálcio hidratado (C a O.S i O.H 2 O), também identificado como C-S-H, principal produto na hidratação do cimento portland (FREIRE, 2003). Segundo a NBR um material é considerado pozolanico quando são silicosos ou silico aluminosos que por si só possuem pouca ou nenhuma atividade aglomerante, mas que, quando finamente divididas e em presença de água, reagem com o hidróxido de cálcio à temperatura ambiente para formar compostos com propriedades aglomerantes. Neste trabalho a pozolana será utilizada em substituição parcial ao cimento, e para avaliação de sua reatividade serão feitos os testes necessários, conforme NBR 5751 e 5752, que prescrevem o método de ensaio para a determinação do índice de atividade pozolanica com cimento e com cal. Tem como objetivo avaliar o grau de pozolanicidade do pó de pedra retirado de diferentes rochas de regiões de Cuiabá MT, antes e após calcinação, além de identificar os locais de extração da rocha e 3945

3 obter os materiais a partir desses resíduos gerados, para que este venha a ter um destino final correto. 2. MATERIAIS E METODOLOGIA 2.1 Rochas Esta pesquisa foi desenvolvida através da britagem e moagem de dois tipos de rochas diferentes que deram origem ao pó de pedra de granito, e o pó de pedra de calcário. Primeiramente são feitos ensaios de caracterização do material, e quando são terminadas as etapas, são realizados os ensaios de índice de atividade pozolanica com cimento e com cal, que determinam o quanto esses pós são reativos. Essa pozolana é utilizada em substituição parcial ao aglomerante, neste caso, ao cimento e a cal. 2.2 Cimento A produção de cimentos com pozolana necessita de que em sua mistura tenha uma fonte de cálcio, como é o caso do cimento CPII Z e do CPIV, conhecidos como cimentos pozolanicos. O tipo de cimento utilizado nessa pesquisa foi o CPII F 32, uma vez que o mesmo não contém materiais pozolânicos em sua composição, que poderiam concorrer com os materiais em estudo. 2.3 Cal A cal é um aglomerante aéreo muito conhecido e utilizado na área da construção. Possui baixa resistência a água quando exposta continuamente, é um produto com alta porosidade e seu endurecimento é lento. É um aglomerante inorgânico produzido através de rochas calcárias compostas de cálcio e magnésio, que podem ser virgens ou hidratadas. A cal utilizada na pesquisa foi cal hidratada CH III, que oferece vantagens de facilitar o manuseio, pois tem boa trabalhabilidade, oferece também facilidade no transporte e armazenamento, é pronta para ser utilizada. 2.4 Procedimentos realizados Quando as amostras de rocha chegaram ao laboratório de concreto do Instituto Federal de Mato Grosso, foram identificadas primeiramente, e em seguida, dividido em partes e colocado (cada parte), em um moinho de bolas para que pudesse 3946

4 formar mais finos. Após esse procedimento, o pó foi peneirado em peneira de abertura 0,075mm, ou peneira de malha nº 200, somente o material passante nessa peneira pode ser utilizado, pois a granulometria utilizada está sendo a do cimento, já que ele será parcialmente substituído por esses pós. Após a coleta e preparação da amostra foi iniciado os ensaios de caracterização e resistência do material. Para a determinação da finura dos pós, do cimento e da cal, seguimos a NBR A NBR NM 23 foi utilizada para a determinação da massa específica de materiais em pó, através do frasco volumétrico de Le Chatelier. Foram determinadas a massa específica dos pós, do cimento e da cal. Por fim, foi testada a atividade pozolânica dos resíduos de rocha em pó através da NBR 5751, que determina o índice de atividade pozolânica com a cal, e da NBR 5752, que determina o índice de atividade pozolânica com cimento. Na moldagem de corpos de prova com cimento, foram moldados imediatamente após o amassamento, seis corpos-de-prova para cada uma das três argamassas, sendo cada argamassa com uma quantidade diferente de água determinado pelo ensaio de índice de consistência (feito com cada uma das três argamassas). Após a moldagem, os corpos-de-prova foram levados à câmara úmida ainda nos moldes, a temperatura de (23±2)ºC, durante (24±2)h. Após a desmoldagem, os corpos-deprova foram colocados em sacos plásticos hermeticamente fechados, mas, desta vez, colocados em estufa a uma temperatura de (38±2)ºC durante 27 dias. Após a retirada dos corpos-de-prova do recipiente de cura, foi esperado de meia hora à uma hora para que se fizesse a determinação da carga de ruptura a compressão dos corpos-de-prova de acordo com as recomendações da NBR Na moldagem dos corpos-de-prova com a cal, foram feitas duas argamassas, a argamassa A, com cal, pó de pedra de granito, areia padrão e água; e, a argamassa B, com cal, pó de pedra de calcário, areia padrão e água. Imediatamente após o amassamento, foram moldados três corpos-de-prova de cada argamassa, estes devem ser mantidos fora da câmara úmida nas primeiras (24±2) h, pois a cura da argamassa com cal é aérea, diferentemente da argamassa com cimento que é por hidratação. Após esse período de aproximadamente 24h de cura, esses corpos-deprova foram colocados em um recipiente fechado com capacidade para manter a temperatura entre (55±2)ºC, lembrando que não foram desmoldados, foram 3947

5 colocados em seus moldes e dentro de sacos hermeticamente fechados, para que fosse possível não perder a água do corpo de prova durante seu processo de cura. Como foi explicado anteriormente, para se conseguir medir o índice de atividade pozolânica com cimento e com cal, eram necessários a realização de alguns ensaios para se obter dados suficientes para a moldagem dos corpos-de-prova. O primeiro ensaio a ser realizado foi a determinação da massa específica dos materiais (Tabela 1). A massa específica dos materiais era de fundamental importância, pois através dela, era possível calcular a quantidade dos pós que substituiriam os 3% em volume do cimento e da cal na mistura da argamassa. 3. RESULTADOS Após a realização destes ensaios e com os seus resultados foi possível avaliar o material e calcular a quantidade necessária dos pós para sua utilização em cada traço. Nas tabelas 2 e 3 encontram-se as quantidades de material usadas na composição das argamassas para determinação do índice de atividade pozolânica com cimento e com cal, respectivamente, calculadas em conformidade com a NBR 5752 e NBR Tabela 1 Massa Específica dos Materiais Material Massa Específica (g/cm³) Pó-de-granito 2,64 Pó-de-calcário 2,75 Cimento CP II F 32 2,99 Cal 2,24 Tabela 2 - Quantidades de material para índice de atividade pozolânica com cimento. Material Argamassa (A) Argamassa (B1) com Pó-de-granito Argamassa (B2) com Pó-de-calcário Cimento (g) 312,00 202,80 202,80 Pozolana (g) - 96,42 100,4 Areia Normal (g) 936,00 936,00 936,00 Água (ml)

6 Tabela 3 - Quantidades de material para índice de atividade pozolânica com Cal. Material Pó-de-granito Pó-de-calcário Hidróxido de cálcio (g) Pozolana (g) 180,04 187,54 Areia Normal (g) 936,00 936,00 Água (ml) Nas Tabelas 4 e 5 são apresentados os resultados dos índices de atividade pozolânica com cimento e com cal, respectivamente. 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. O índice de atividade pozolânica com cal é dado pela resistência média de cada tipo de argamassa. Tabela 4 Resistência a Compressão para determinação do índice de atividade pozolânica com cimento Cimento Pó de Calcário Pó de Granito Média (Mpa) CP's KN MPa KN MPa KN MPa A B1 B2 1 43,14 22,45 20,33 10,49 20,32 10, ,41 22,63 21,26 10,95* 21,55 11,23* 3 46,61 24,37* 19,88 10,39 19,84 10, ,27 22,57 20,11 10,43 19,46 10, ,02 22,04 18,35 9,50* 18,17 9,42* 6 41,69 21,65 19,24 9,99 20,58 10,65 22,3 10,3 10,4 Índice de atividade pozolânica com cimento (%) ,36 46,86 * Valores descartados por apresentar desvio relativo máximo maior que 6%, conforme determinação da NBR Tabela 5 resistência a compressão das amostras xxx e yyy para determinação do índice de atividade pozolânica com cal. CP's Pó de Calcário Pó de Granito (Índice de atividade pozolânica) (MPa) KN MPa KN MPa Calcário Granito 1 0,72 0,37 1,58 0,80 2 0,71 0,36 1,69 0,86 0,36 0,84 3 0,71 0,36 1,69 0,

7 4. CONCLUSÃO Conforme a NBR Materiais pozolanicos especificação, para ser considerado pozolânico o material deve apresentar índice de atividade pozolânica com cimento maior ou igual a 75% e índice de atividade pozolânica com cal maior que 6,0 MPa. Logo, ambas aas amostras de pó analisadas não podem ser classificadas como materiais 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. Os testes de reação álcali-agregado encontram-se em andamento. 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5736 Cimento Portland Pozolânico Especificações.. NBR 7215 Cimento Portland Determinação da Resistência a Compressão.. NM 23 Cimento Portland e outros materiais em pó Determinação da Massa Específica.. 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 FURNAS, Equipe de; Laboratório de Concreto. Concretos massa, estrutural, projetado e compactado com rolo: ensaios e propriedades. São Paulo: Walton Pacelli de Andrade/PINE, FERREIRA, R. M; GAVA, G. P; MALAKOSKI, J. J. & MENEGUETTI, L. C. Utilização de pó-de-pedra em substituição parcial ao agregado miúdo na confecção do concreto. In: REUNIÃO DO IBRACON, 44., Belo Horizonte, 2002 (CD-ROM). RABELO, N.M.A, e GARCIA, C.R. Comportamento do concreto mediante adição de pozolana artificial. FREIRE, Wesley Jorge Tecnologias e Materiais alternativos de construção / Wesley Jorge Freire, Antônio Ludovico Beraldo (coord.) Campinas, SP: Editora da UNICAMP, BAUER, Luiz Alfredo Falcão Materiais de Construção / Luiz Alfredo Falcão Bauer. 5ª edição Rio de Janeiro: LTC Livros Técnicos e Científicos Ed., Apêndice. GUIMARÃES, José Epitácio Passos A Cal Fundamentos e aplicações na engenharia civil / José Epitácio Passos Guimarães. 2ª Ed. São Paulo: Pini,

8 ABSTRACT Waste generated as a result of cutting of ornamental or crushing rocks for use in concrete are a major environmental liability and serious difficulty faced by these industries generating waste. These, however, may have some natural pozzolanic activity or act, with micro-filler effect or become pozzolanic after suitable heat treatment. In both cases there is an increase in the other in density of the concrete due to closing of the pores, which leads to an increase in the mechanical resistance and chemical resistance. This study therefore aims to evaluate the pozzolanic waste powder-stone waste crushing were collected and sieved through 75μm mesh. Then tests for verifying the pozzolanic activity index with lime and cement in accordance with NBR were performed. The results indicated unsatisfactory performance of pozzolan samples analyzed. Keywords: pozzolans, sustainability, calcination, alkali-aggregate reaction. 3951