AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TIJOLOS SOLO-CIMENTO FORMULADOS COM REFUGO DO MESMO E ESCÓRIA DE ACIARIA

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1 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TIJOLOS SOLO-CIMENTO FORMULADOS COM REFUGO DO MESMO E ESCÓRIA DE ACIARIA S. C. Borba (1), M. A. M. Castro (1), F. G. Costa (1), E. F. Neto (1), A. A. Rabelo (1) Folha 17, Quadra 04, Lote Especial - Marabá/PA, CEP: suellenc.ufpa@gmail.com (1) Faculdade de Engenharia de Materiais (FEMAT) Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará (UNIFESSPA) RESUMO O presente trabalho consiste na avaliação das propriedades tecnológicas dos tijolos solo-cimento, visando melhorar seu desempenho e diminuir seu custo, utilizando o refugo do mesmo e a escória de forno elétrico de aciaria. Os tijolos de solo-cimento são viáveis para a construção civil e a possibilidade de introduzir resíduos siderúrgicos aos tijolos de solo-cimento é uma alternativa particularmente interessante para o sudeste paraense, devido à intensa produção siderúrgica. O trabalho pretende obter produtos da mistura homogênea com alta resistência mecânica e baixa absorção de água. Para a determinação da mistura dos tijolos, estudou-se a inclusão de teores até 10% do refugo depois de triturado e teores de até 20% da escória, realizando os ensaios com idade de 28 dias. A avaliação dos tijolos foi feita a partir de ensaios de compressão simples absorção de água. O trabalho ainda está em desenvolvimento, não apresentando resultados conclusivos. Palavras-chave: Escória de aciaria, resistência mecânica, solo-cimento. INTRODUÇÃO A interação do homem com o meio ambiente, desde os primórdios, muitas vezes não é adequada, gerando a diminuição dos recursos naturais. A industrialização e urbanização necessitam da siderurgia e construção civil, principalmente, para que ocorram, mas estas geram grandes agressões ao meio ambiente com os gases liberados devido aos processos a altas temperaturas e os 1616

2 resíduos gerados. Atendendo a esta necessidade o reaproveitamento ou reciclagem de alguns materiais em blocos solo-cimento já foram realizados e obtidos resultados positivos como a utilização de resíduos resultantes do processo de beneficiamento do caulim (1), a utilização de palha de arroz e braquiária (2) e a utilização de resíduos de concreto (3). Os blocos solo-cimento têm como vantagem sob a cerâmica vermelha estrutural a não emissão gasosa, em resposta aos processos térmicos sofridos por um tijolo convencional (4), a economia de energia para os fabricantes e a economia na utilização do mesmo na construção civil (5). Para a fabricação dos blocos solo-cimento são necessários equipamentos simples e de baixo custo, a matéria prima é abundante e também de baixo custo. Na produção do bloco não são produzidos resíduos ou utilizada fontes energéticas que gerem danos ao meio ambiente, assim o bloco solo-cimento pode ser considerado ecológico (6). Com base na definição da norma NBR 5019/82 e na Resolução Conama n 313, de 29 de outubro de 2002, a escória de aciaria elétrica é um resíduo sólido industrial que pode ser líquido ou pastoso, gerado em operações pirometalúrgicas, e que contém sílica sólida à temperatura ambiente. A escória também pode ser definida como um subproduto que se forma no processo de fusão, a partir de impurezas provenientes dos metais processados. A geração deste resíduo é de 100 a 150 kg por tonelada de aço produzido (7). Esta pesquisa tem por objetivo a utilização da escória de aciaria elétrica e o refugo do bloco solo-cimento na viabilidade de fabricação do mesmo, com o intuito de melhorar as características físico-mecânicas e reciclar o insumo siderúrgico. MATERIAIS E MÉTODOS Os materiais utilizados neste trabalho foram: solo, do município de Marabá-PA, pó de refugo de blocos solo-cimento (RB), cimento Portland composto CP II- Z 32, e escória de aciaria elétrica (EAE) fornecida pela empresa SINOBRAS. A granulometria das amostras de solo, RB e EAE foram analisadas por peneiramento. Para a realização deste ensaio foram utilizadas peneiras de 30, 40, 70, 100 e 200 mesh Tyler e um agitador eletromagnético de peneiras (Bertel, capacidade para 6 peneiras). A norma que conduziu o ensaio foi a NBR 7181/1984, versão corrigida:

3 Para a determinação do Limite de Atterberg, (limite de liquidez, limite de plasticidade e índice de plasticidade), tendo como amostra o solo, foram utilizados o aparelho Casagrande e placa de vidro esmerilhada, ambos da marca Solotest. Os ensaios foram conduzidos segundo as normas NBR 6459/84 e NBR 7180/84. Foram confeccionados 5 blocos de cada formulação, onde variou-se a quantidade de solo, RB e EAE. A quantidade de cimento permaneceu constante com percentagem de 14,8%, ou seja, o traço utilizado foi 1:6 em todas as formulações. Os elementos presentes no Tabela 1, que mostra as formulações utilizadas, passaram por duas etapas de beneficiamento: britagem e peneiramento. Após a mistura da formulação em betoneira, foi introduzida em uma prensa hidráulica semi-automática (Sahara-TH-2) para a conformação dos blocos. Em seguida foram secos ao ambiente e passaram pelo processo de cura com duração de 28 dias. Tab. 1. Formulações utilizadas. Formulações Solo (%) RB (%) EAE (%) F 0 85,2 - - F 1 80,2 5 - F 2 75,2 5 5 F 3 70, F 4 80,2-5 F 5 60, F 6 75, F 7 70, F 8 65, F 9 75,2-10 F 10 55, As amostras foram separadas e preparadas segundo a especificação da NBR 10834/1984. Após os blocos passaram por dois tipos de caracterização tecnológica: ensaio de absorção de água e resistência à compressão, sendo este último realizado em prensa manual hidráulica (SOLOTEST). Os ensaios foram realizados seguindo a norma NBR 10836/1994. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos da análise granulométrica do RB, do solo e da EAE estão presentes na Figura 1. Com base na análise das curvas, é possível identificar que o solo e os resíduos utilizados são compostos basicamente por areia média e fina. Estes resultados caracterizam que este solo é ideal para o uso em misturas de 1618

4 solo-cimento (8), isto ocorre porque a presença de grãos de areia grossa e/ou pedregulhos tem como função o preenchimento, uma vez que estes são inertes, assim o cimento será destinado para aglomerar os grãos mais finos (3). Fig. 1. Análise granulométrica. O solo não apresentou caracteristica plástica, o que pode ser observado na Tabela 2 que apresenta os limites de Atterberg. Este fato confirma os resultados da análise granulométrica, que apresentou maior quantidade de areia e pouca quantidade de silte, assim o índice de plasticidade apresentou o menor valor, pois este solo é fracamente plástico (9). Comparando o resultado deste trabalho com outras literaturas verifica-se a necessidade de certificar que o solo é pouco plastico para a fabricação de materiais solo-cimento (1). Os demais solos, apresentados na Tabela 2, caracterizam-se por serem argiloarenoso e arenoso, respectivamente. Tab. 2. Limite de Atterberg. Plasticidade Solo Solo (9) Solo (10) L.L. (%) 30, ,3 L.P. (%) 13, ,4 I.P. 0,3 14 0,9 A partir dos resultados obtidos no ensaio de absorção de água foi possível a construção do gráfico representado na Figura 2. A leitura do gráfico pode ser feita tendo como base a Tabela 1, que apresenta as formulações utilizadas neste 1619

5 trabalho. O teor do material EAE na Figura 2 varia de 0% a 20%, e os valores de RB são fixos e estão apresentados na legenda. Pode ser observado que os melhores resultados foram dos blocos fabricados com 5% e 10% de RB com 20% de EAE, apresentando valores de 17% e 16%, respectivamente, de absorção de água, encaixando-se nos parâmetros definidos pela norma NBR 10836/2013, que exige a média da absorção de água igual ou menor que 20%. Como base para comparação, a F 0 apresentou o valor de média da absorção de água de 24%, valor este que não se encaixa nos parâmetro da norma. Os intervalos de erro obtidos pelos ensaios demonstram que os valores de cada amostra foram próximos, apresentando intervalos de erro pequenos. Fig. 2. Resultados da absorção de água. Alguns blocos apresentaram resistência à compressão conforme a norma NBR 10836/2013, que exige a média dos valores igual ou acima de 2,0 MPa, como pode ser analisado na Figura 3. As formulações que apresentaram maior desempenho no ensaio de resistência a compressão foram as que continham 5% de RB e teores de 5% e 10% de EAE, tendo como base para comparação a F 0, que não está apresentada no gráfico, esta apresentou média de resistência à compressão de 1,1%, valor este que está fora do parâmetro exigido pela norma. O erro apresentado nos valores da Figura 2 mostra que os blocos apresentaram resistência á compressão diferenciadas na mesma formulação. 1620

6 Fig. 3. Resultados de resistência à compressão. Comparando os resultados obtidos com os presentes na literatura com incorporação de resíduos de construção civil (1), observa-se que os resultados apresentados neste trabalho obtiveram resultados superiores de resistência a compressão, mas os resultados de absorção de água obtidos pela literatura foram menores. Comparando também com os resultados da literatura com incorporação de casca de arroz e de braquiárias (2), pode-se verificar que os valores de resistência á compressão variaram, mas com maior diferença e a absorção de água apresentou melhores valores, em relação ao presente trabalho. CONCLUSÕES O solo utilizado é considerado ideal para a fabricação de blocos solo-cimento, com base na granulometria apresentada e na plasticidade. A inserção do refugo do próprio bloco (RB) e de escória de aciaria elétrica (EAE) enriqueceu a mistura, pois propiciou uma maior quantidade de sílica e reutilizou materiais que prejudicam o meio ambiente. As formulações contendo 5% de RB com teores de 5% a 10% de EAE, 10% de RB com teores de 10% a 20% de EAE e a formulação que não contém RB, mas contém 10% de EAE, destacaram-se, pois apresentaram valores de absorção e resistência a compressão dentro dos padrões da norma. 1621

7 Com base no desenvolvimento deste trabalho pode-se concluir que a utilização de escória de aciaria elétrica e o refugo do próprio bloco solo-cimento são viáveis, quando se tem o controle de granulometria e plasticidade do solo e dos demais resíduos utilizados, tendo como base de comparação a formulação sem incorporações (F 0 ). REFERÊNCIAS 1. CASTRO, S. H. Incorporação de resíduos de caulim em solo-cimento para construções civis. 2008, 105p. Dissertação (Mestre em Engenharia Civil e Ambiental- Geotecnia) Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, UFCG-PB, Campina Grande. 2. FERREIRA, R. C.; GOBO, J. C. C.; CUNHA, A. H. N. Incorporação de casca de arroz e de braquiária e seus efeitos nas propriedades físicas e mecânicas de tijolos de solo-cimento, Goiânia, GO, v.28, n.1, p.1-11, SOUZA, M. I. B.; SEGANTINI, A. A. S.; PEREIRA, J. A. Tijolos prensados de solo-cimento confeccionados com resíduo de concreto. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Campina Grande, PB, v.12, n.2, p , SILVA, M. C. Reciclagem de pós de aciaria elétrica como matéria-prima na fabricação de materiais cerâmicos argilosos: controle das emissões atmosféricas de zinco. 2006, 126p. Tese (Doutorado em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais) Programa de Pós Graduação em Engenharia de Minas, Materiais e Materiais, UFRG-RS, Porto Alegre. 5. SANTOS, K.; OLIVEIRA, F. K. G.; MARQUES, S. K. J. Avaliação das propriedades mecânicas dos tijolos ecológicos formulados com resíduos cerâmicos. Congresso norte nordeste de pesquisa e inovação, Palmas, ROSÁRIO, T.; TORRESCASANA, c. E. N. TIJOLOS DE SOLO-CIMENTO PRODUZIDOS COM RESÍDUOS DE CONCRETO. Universidade Comunitária da Região de Chapecó. Acadêmica do Curso de Engenharia CiviL, CHAPECÓ-SC, ABM. Gestão de coprodutos. estudo prospectivo do setor siderúrgico. CGEE; Brasília,

8 8. SEGANTINI, A. A. S. Utilização de solo-cimento plástico em estacas escavadas com trado mecânico em Ilha Solteira-SP, 2000, 176p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola Construções Rurais) Faculdade de Engenharia Agrícola, UNICAMP-SP, Campinas. 9. MIELI, P. H. Avaliação do tijolo modular de solo-cimento como material na construção civil, 2009, 59p. Trabalho De Conclusão De Curso (Bacharelado em Engenharia De Materiais). UFRJ-RJ, Rio de Janeiro. 10. ROLIM, M. M.; FREIRE, W. J.; BERALDO, A. L. Análise comparativa da resistência à compressão simples de corpos de prova, tijolos e painéis de solocimento. Revista Brasileira de Engenharia Agrícola e Ambiental. Campina Grande, PB, v.3, n.1, p.89-92, EVALUATION OF MECHANICAL PROPERTIES OF SOIL-CEMENT BRICKS FORMULATED WITH THE SAME AND STEEL SLAG ABSTRACT The present work is the evaluation of the technological properties of soil-cement bricks, to improve its performance and reduce its cost, using the same scrap and slag electric furnace steelmaking. The soil-cement bricks are viable for construction and the possibility of introducing waste steel to bricks of soil-cement is a particularly interesting alternative to the southeast Pará, due to intense steel production. The work aims to obtain homogeneous mixture of products with high mechanical strength and low water absorption. For the determination of the brick mixture was studied inclusion levels of up to 10% of the scrap ground and after concentration up to 20% slag, conducting tests under the age of 28 days. A review of the bricks was taken from the testing of compressive water absorption. The work is still in development, showing no conclusive results. KEYWORDS: Steel slag, mechanic resistance, soil-cement. 1623